ADVISOR仿真軟件在并聯(lián)混合動力汽車動力性能開發(fā)中的應(yīng)用

葉孟蜍，高菲菲

(1.奇瑞汽車股份有限公司，安徽蕪湖241006;2.安徽師范大學(xué)，安徽合肥241000)

0 引言

目前國內(nèi)并未開發(fā)出一款完整的可以針對不同車輛的仿真軟件，由美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL:National Renewable Energy Laboratory)在Matlab和Simulink軟件環(huán)境下開發(fā)的仿真軟件 ADVISOR2002［1］，因其源代碼開放，并且免費(fèi)，所以目前國際上許多企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)都在使用，并且已有許多成功應(yīng)用實(shí)例［2－3］。使用ADVISOR軟件可針對車型建模，根據(jù)所需性能要求來設(shè)定整車參數(shù)和仿真參數(shù)，進(jìn)行參數(shù)匹配，可完成有效的仿真，生成的仿真結(jié)果比較詳細(xì)，可比較全面考察和評估汽車的各種性能，保證了工程質(zhì)量，也縮短研發(fā)周期與研發(fā)成本，提高了設(shè)計開發(fā)效率。本文作者針對某款超級電容式并聯(lián)混合動力汽車動力性能進(jìn)行仿真，利用ADVISOR仿真軟件對其性能進(jìn)行分析，通過不斷匹配各參數(shù)來縮小原車型設(shè)計要求與仿真結(jié)果之間的差異，最終滿足設(shè)計要求。

1 超級電容式并聯(lián)混合動力汽車結(jié)構(gòu)

并聯(lián)混合動力汽車的動力系統(tǒng)包括動力總成 (含發(fā)動機(jī)和變速箱)、電池組和電機(jī)。動力總成和電機(jī)都可以給汽車提供動力，電機(jī)反過來可作為發(fā)電機(jī)給電池充電。一般情況下，并聯(lián)混合動力汽車的變速箱默認(rèn)為五速的，默認(rèn)的控制策略是并聯(lián)電機(jī)輔助策略，混合動力汽車的負(fù)載為恒電功率負(fù)載。并聯(lián)混合動力汽車的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 整車動力性能仿真

汽車動力性能指標(biāo)中，主要以汽車的最高車速、最大爬坡度和百公里加速時間來作為考量指標(biāo)。由于ADVISOR軟件的源代碼公開，除其本身自帶有很多典型車輛的模塊，用戶還可根據(jù)自身需求修改模型。某車動力性能設(shè)計的要求為最大車速vmax≥140 km/h，最大爬坡度為15%，0～100 km/h的加速時間t≤14 s。

圖2為ADVISOR對該款混合動力汽車建立的仿真模型，其仿真思路是以向后仿真為主，向前仿真為輔［4］，模型中箭頭方向代表仿真數(shù)據(jù)傳遞方向，數(shù)據(jù)從左向右傳遞代表向后仿真路徑，數(shù)據(jù)從右向左傳遞代表向前仿真路徑。

3 整車動力系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)

根據(jù)上述仿真流程，在仿真前首先要輸入整車參數(shù)，整車參數(shù)輸入可以通過其中的變量編輯按鈕直接修改并保存，如整車質(zhì)量、風(fēng)阻系數(shù)等，也可通過其Matlab-M文件來進(jìn)行修改，如發(fā)動機(jī)的萬有特性等。經(jīng)反復(fù)對參數(shù)進(jìn)行匹配，設(shè)定整車仿真參數(shù)如表1所示。

表1 某款車整車仿真參數(shù)

3.1 仿真參數(shù)選擇

我國主要以ECE_EUDC循環(huán)工況為主，在ADVISOR仿真參數(shù)輸入界面中，選擇CYC_ECE_EUDC循環(huán)工況，在該工況中，總行駛時間為1 225 s，總行駛里程為10.93 km，最大行駛速度為120 km/h，平均速度為32.12 km/h，最大加速度為1.06 m/s2，行駛過程中共停車13次，如圖3所示。在加速度性能測試選項中，換擋延遲時間為默認(rèn)值0.2 s，選擇所有系統(tǒng)都可用，選擇0～100 km/h所用時間、最高加速度和最高車速為輸出的結(jié)果，如圖4所示。在爬坡性能測試選項中，爬坡速度為37 km/h，選擇所有系統(tǒng)可用，如圖5所示。

3.2 仿真結(jié)果分析

汽車行駛速度隨時間變化如圖6所示，車速接近循環(huán)行駛工況的車速。如圖7所示為超級電容作為蓄電池荷電狀態(tài)的SOC曲線圖，每個抖動彎曲表明該電動汽車在行駛過程中頻繁加減速過程中不斷地回收能量給超級電容充電。由圖可知超級電容的荷電狀態(tài)SOC在一段時間內(nèi)變化比較平緩，波動幅度較小，有利于延長超級電容的使用壽命。如圖8所示，汽車在該循環(huán)工況下，當(dāng)加速時，電機(jī)提供輔助驅(qū)動，當(dāng)減速或停車時，電機(jī)回收制動能量。

利用ADVISOR建立的仿真模型對該車進(jìn)行動力性能仿真，結(jié)果如表2所示，仿真值與設(shè)計值對比表明整車設(shè)計和參數(shù)匹配方案可行，且滿足動力性能設(shè)計要求。

表2 動力仿真結(jié)果

4 結(jié)論

利用ADVISOR軟件對某款超級電容式并聯(lián)混合動力汽車的發(fā)動機(jī)、電機(jī)等關(guān)鍵動力部件的參數(shù)進(jìn)行選型匹配及建模，仿真結(jié)果證明了使用ADVISOR軟件對汽車動力性能進(jìn)行分析研究的可行性，對開展汽車仿真設(shè)計的研究具有實(shí)際的參考價值。

【1】美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室.ADVISOR2002:Documentation［M］.2002.

【2】張翔，趙韓，錢立軍，等.電動汽車仿真軟件ADVISOR［J］.汽車研究與開發(fā)，2003(4):14－16.

【3】董曉倩，管衛(wèi)華，高俊文.基于ADVISOR的常規(guī)汽車性能仿真研究［J］.廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2011，10(1):65 －67.

【4】劉磊，剛憲約，王樹鳳，等.汽車仿真軟件 ADVISOR［J］.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2007(2):41－42.

【5】張翔，趙韓，錢立軍，等.電動汽車仿真軟件ADVISOR的應(yīng)用［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2004(3):41－43.