張紅梅

摘 要：基于實(shí)車測(cè)試結(jié)果，精準(zhǔn)建立整車起步動(dòng)力性仿真模型，以開發(fā)某款乘用車為研究對(duì)象，按整車起步動(dòng)力性要求，分析整車速比增大和調(diào)整Pedal map對(duì)整車起步動(dòng)力性的影響等。

關(guān)鍵詞：仿真模型;起步動(dòng)力性;整車速比

中圖分類號(hào)：U467? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）13-161-03

Research On Automobile Starting Power Performance

Zhang Hongmei

（ Technical Centre， Anhui JiangHuai Automobile CO.， LTD， Anhui Hefei 230601 ）

Abstract： Based on the real vehicle test results， accurate to establish dynamic simulation model of the vehicle start to develop a model of passenger car as the research object， according to the vehicle starting power requirements， analysis of the vehicle speed ratio increase and the Pedal map adjustment influence on the starting power performance of the vehicle， etc.

Keywords： The simulation model; Starting power; The vehicle speed ratio

CLC NO.： U467? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）13-161-03

前言

汽車動(dòng)力性反映汽車在各種行駛條件下能達(dá)到最高平均行駛速度的能力。因此，從獲得盡可能高的平均行駛速度的觀點(diǎn)出發(fā)，汽車的動(dòng)力性主要有三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)：1）汽車的最高車速;2）汽車的加速時(shí)間;3）汽車的最大爬坡度。但隨著人們對(duì)汽車動(dòng)力性的體驗(yàn)對(duì)比，尤其是SUV，整車起步動(dòng)力性越來越受到客戶的關(guān)注。

本文基于實(shí)車測(cè)試結(jié)果，精準(zhǔn)建立整車起步動(dòng)力性仿真模型，以開發(fā)某款乘用車為研究對(duì)象，按整車起步動(dòng)力性要求，分析整車速比增大和調(diào)整Pedal map對(duì)整車起步動(dòng)力性的影響，綜合考慮整車其它方面動(dòng)力性以及經(jīng)濟(jì)性、研發(fā)周期和開發(fā)費(fèi)用等，以明確最終的開發(fā)方案。

1 開發(fā)背景

某款SUV二代產(chǎn)品正處于開發(fā)啟動(dòng)階段，開發(fā)指令中要求提升整車起步動(dòng)力性，匹配DCT變速箱。初步分析整車起步動(dòng)力性的優(yōu)化方案主要有：硬件方面增大整車速比，軟件方面調(diào)整pedal map。

本文重點(diǎn)在于基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立精準(zhǔn)起步動(dòng)力性仿真模型，定義起步動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用仿真模型進(jìn)行不同方案匹配分析，綜合其它方面等最終確定方案。

2 仿真模型

2.1 模型建立

根據(jù)車輛傳動(dòng)系統(tǒng)、總體結(jié)構(gòu)利用AVL Cruise軟件建立整車仿真模型，如圖1所示，該模型主要由以下模塊組成：車輛模塊（Vehicle）、發(fā)動(dòng)機(jī)模塊（Engine）、離合器模塊（Clutch）、變速器模塊（GearBox）、主減速器模塊（Single Ratio）等，各模塊之間用機(jī)械連接和數(shù)據(jù)總線連接。圖1中刷黃色的模塊GearBox和Cockpit可以調(diào)整不同的方案進(jìn)行仿真計(jì)算。

Pedal map是轉(zhuǎn)速-踏板開度-需求扭矩的關(guān)系，使用pedal map調(diào)整方案，全負(fù)荷動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性沒有變化，但對(duì)起步動(dòng)力性和部分負(fù)荷動(dòng)力性有影響。如圖2所示，仿真模型中數(shù)據(jù)總線輸入輸出連接為Engine——Desired Torque——Cockpit-pedal map——Desired Torque。

Cockpit模塊中Acceleration Pedal Selection選擇Map，輸入轉(zhuǎn)速-踏板開度-不同的需求扭矩，可進(jìn)行相應(yīng)的仿真計(jì)算。具體輸入界面，如圖3所示。

2.2 模型調(diào)校

利用數(shù)采設(shè)備分別對(duì)一代SUV車、一代SUV車（pedal調(diào)整）及另一臺(tái)SUV（2.0T++6DCT）車，共計(jì)三臺(tái)車進(jìn)行不同踏板開度下的起步動(dòng)力性實(shí)測(cè)，同時(shí)，校正仿真模型中相關(guān)參數(shù)，最終仿真與實(shí)測(cè)值誤差在±0.5s之內(nèi)，模型較精準(zhǔn)（見表1），可以支撐后續(xù)不同方案的仿真分析。

3 指標(biāo)定義

以踏板開度20%/30%/40%/50%下0-20km/h加速時(shí)間作為起步動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

4 方案分析

4.1 速比增大

整車速比增大方案主要是改變主減速比，DCT換擋線作適應(yīng)性調(diào)整，pedal map不作調(diào)整，對(duì)整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真對(duì)比分析。

4.1.1 速比方案對(duì)比

整車速比增大方案是基于現(xiàn)有一代DCT，主減速比增大，各檔速比不變。與起步動(dòng)力性相關(guān)的1檔總速比增大5.6%，各檔總速比平均增大6.3%。

4.1.2 換擋線設(shè)計(jì)

排放由國(guó)5升級(jí)為國(guó)6后，ECO模式取消，以Normal模式作為主模式。速比增大后的換擋線以國(guó)5 Normal模式的換擋線為基礎(chǔ)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以綜合油耗（冷機(jī)，查表）和客戶關(guān)注的起步動(dòng)力性作為優(yōu)化目標(biāo)。換擋線設(shè)計(jì)如下：

（1）低負(fù)荷區(qū)（0%-31.25%）：優(yōu)先考慮經(jīng)濟(jì)性，兼顧動(dòng)力性，因速比增大，換擋轉(zhuǎn)速較基礎(chǔ)狀態(tài)可適當(dāng)降低。

（2）高負(fù)荷區(qū)（93.75%-105%）：只考慮動(dòng)力性，受換擋轉(zhuǎn)速的限制，換擋轉(zhuǎn)速與基礎(chǔ)狀態(tài)相同。

（3）中負(fù)荷區(qū)（37.5%-87.5%）：考慮低負(fù)荷區(qū)和高負(fù)荷區(qū)換擋轉(zhuǎn)速的平順性，換擋轉(zhuǎn)速隨低負(fù)荷區(qū)換擋轉(zhuǎn)速的調(diào)整而調(diào)整。

假設(shè)低負(fù)荷區(qū)換擋轉(zhuǎn)速較基礎(chǔ)狀態(tài)降低0rpm、100rpm和200rpm，計(jì)算低負(fù)荷區(qū)換擋轉(zhuǎn)速降低0rpm的方案最優(yōu)，其起步及部分負(fù)荷動(dòng)力性提升最明顯，經(jīng)濟(jì)性與速比調(diào)整前基本一致。換擋線較基礎(chǔ)狀態(tài)，升、降檔車速均左移;如圖4、圖5所示。

4.2 pedal map調(diào)整

Pedal map是轉(zhuǎn)速-踏板開度-需求扭矩的關(guān)系，Pedal map調(diào)整方案是基于標(biāo)定部提供的基礎(chǔ)pedal map，調(diào)整不同的踏板開度下對(duì)應(yīng)的需求扭矩，利用仿真模型進(jìn)行對(duì)比分析，只影響起步動(dòng)力性和部分負(fù)荷動(dòng)力性，全負(fù)荷動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性沒有變化。

1.5TGDI調(diào)整后較調(diào)整前，踏板開度10%/20%/30%/40%/ 50%下的需求扭矩平均高33.1%。隨著踏板開度的增大，1.5TGDI調(diào)整后的需求扭矩增加比例減小;如圖6所示。

5 仿真對(duì)比

5.1 起步動(dòng)力性對(duì)比

以踏板開度20%/30%/40%/50%下0-20km/h加速時(shí)間作為起步動(dòng)力性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

整車速比增大，起步動(dòng)力性性能平均提升4.5%;Pedal map調(diào)整，起步動(dòng)力性性能平均提升18.4%;Pedal map調(diào)整方案占優(yōu)，詳見表2。

5.2 部分負(fù)荷動(dòng)力性對(duì)比

以踏板開度20%/30%/40%/50%下0-30/60/120km/h加速時(shí)間作為部分負(fù)荷動(dòng)力性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

整車速比增大，部分負(fù)荷動(dòng)力性性能平均提升5.1%;Pedal map調(diào)整，部分負(fù)荷動(dòng)力性性能平均提升24.5%;Pedal map調(diào)整方案占優(yōu)，詳見表3。

5.3 全負(fù)荷動(dòng)力性對(duì)比

整車速比增大，D檔0-100km/h加速時(shí)間由12.8s提升至12.4s，D檔60-100km/h加速時(shí)間由6.6s提升至6.4s，D檔80-100km/h加速時(shí)間由9.0s提升至8.9s，性能平均提升2.4%。但Pedal map調(diào)整后，對(duì)整車全負(fù)荷動(dòng)力性無影響。

5.4 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

整車速比增大，通過優(yōu)化DCT換檔線，對(duì)NEDC循環(huán)工況熱機(jī)油耗、冷機(jī)綜合油耗以及等速油耗幾乎無影響;但整車速比增大后，120km/h對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：2465rpm≤3000rpm，較增大前2299rpm高166rpm，在用戶可接受范圍內(nèi)。Pedal map調(diào)整，不改變轉(zhuǎn)速，對(duì)NEDC循環(huán)工況熱機(jī)油耗、冷機(jī)綜合油耗以及等速油耗無影響;詳見表4。

6 結(jié)論

通過以上對(duì)比，從整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性兩大方面綜合分析，采用pedal map調(diào)整方案較好，詳見表5。另外，研發(fā)周期方面，整車速比增大方案需要14個(gè)月，pedal map調(diào)整需要6個(gè)月;開發(fā)費(fèi)用方面，整車速比增大方案需要50萬+標(biāo)定費(fèi)用，pedal map調(diào)整只需標(biāo)定費(fèi)用。綜合評(píng)估，最終確定采用pedal map調(diào)整方案。

本文介紹了某款SUV部起步動(dòng)力性提升的研究思路，基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用AVL Cruise軟件建立了整車起步動(dòng)力性仿真模型;在產(chǎn)品開發(fā)之初，僅通過仿真分析能很好地指導(dǎo)平臺(tái)后續(xù)車型起步動(dòng)力性開發(fā)，節(jié)約開發(fā)成本和縮短研發(fā)周期等。

參考文獻(xiàn)

[1] 余志生.汽車?yán)碚揫M].3版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2] 林學(xué)東.汽車動(dòng)力匹配技術(shù)[D].北京：中國(guó)水利水電出版社.2010.1.

[3] 徐華東.發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車?yán)碚摚ǖ诙妫?[D].北京：人民交通出版社，2017.

[4] 張志沛.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理[M].北京：人民交通出版社，2003.