Hyboost車型性能優(yōu)化分析

郭正默，劉閃閃，鐘磊，孔皓

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

引言

隨著油耗和排放法規(guī)的愈發(fā)嚴格，傳統(tǒng)的純?nèi)加蛙囈呀?jīng)無法滿足市場和客戶的需求，混合動力汽車具備油耗較低的優(yōu)勢，在未來一段時間內(nèi)具有良好的發(fā)展前景。本文對一種Hyboost車型進行研究，在 MWorks軟件中建立整車模型，重點是建立混合動力模塊及Hyboost控制模塊模型。通過對所建模型進行仿真計算，分析出Hyboost車型的性能優(yōu)勢。

1 Hyboost車型控制策略設計

相對于傳統(tǒng)車型，Hyboost車型增加了由BSG、48V電池以及負載等子模塊構成的混合動力模塊和Hyboost控制模塊。在車輛起步或接近停止時，發(fā)動機停機并由電池驅動；當車輛加速時，動力輸出端的能量經(jīng)傳動系傳遞至車輪，發(fā)動機輸出能量，HyBoost系統(tǒng)根據(jù)車輛的當前狀態(tài)決定輸出或存儲能量；車輛制動時，BSG發(fā)電回收能量存儲在電池中。這樣就避免了發(fā)動機在較低效率區(qū)間工作，達到了降低油耗的目的。

圖1 Hyboost車型控制策略邏輯示意圖

2 Hyboost車型模型搭建

2.1 整車模型搭建

根據(jù)實車參數(shù)及工作原理，在MWorks中搭建出整車模型如圖2所示。整車模型中包括車身、駕駛艙、發(fā)動機、離合器、變速箱等傳統(tǒng)車型模塊及Hyboost車型特有的混合動力模塊和Hyboost控制模塊。

圖2 Hyboost車型整車模型搭建示意圖

2.2 混合動力模塊模型搭建

由圖2中可見，混合動力模塊由電池、電負載、BSG和皮帶等子模塊組成。電池子模塊模型的主要功能是計算電池溫升、剩余電量、開路及端路電壓、總電阻和輸出功率范圍；電負載模擬車輛上的耗電附件；皮帶傳遞轉矩；BSG子模塊主要功能是計算BSG模塊溫升、BSG輸出扭矩以及BSG模塊中的角速度和角加速度。

以BSG子模塊中的BSG核心模塊模型為例，如圖3所示。BSG扭矩管理系統(tǒng)通過輸入的需求扭矩和BSG可輸出扭矩的范圍確定輸出扭矩，根據(jù)輸出扭矩判斷BSG模塊進入起動機模式輔助驅動車輛或是發(fā)電機模式向電池充電。這兩種模式下都會有輸出電流、功率、扭矩和功率損失。輸出的功率損失用以計算模塊的溫升，輸出的扭矩用來計算模塊的角速度和角加速度。

圖3 BSG核心模塊模型搭建示意圖

表1 Hyboost控制模塊各子模塊工作原理

2.3 Hyboost控制模塊模型搭建

Hyboost控制模塊由如圖4所示的6個子模塊構成，分別為電怠速、制動能量回收、扭矩需求、智能發(fā)電、輔助驅動和扭矩管理系統(tǒng)模塊。

圖4 Hyboost控制模塊模型搭建示意圖

Hyboost控制模塊通過對輸入的各種車輛狀態(tài)信號進行處理，輸出控制信號，達到降低整車油耗的目的。各模塊的工作原理見表1。

3 仿真結果分析

基于上述控制策略搭建的Hyboost車型主要仿真參數(shù)如表2所示。

表2 Hyboost車型主要仿真參數(shù)

對所搭建的Hyboost車型模型進行了動力性和經(jīng)濟性仿真計算，可以獲得計算數(shù)據(jù)結果，并與傳統(tǒng)無Hyboost模塊車型仿真結果進行對比，如圖5、6所示，結果匯總見表3。

圖5 80-120km/h加速曲線對比

圖6 NEDC循環(huán)平均油耗對比

表3 動力性、經(jīng)濟性仿真結果對比

由仿真數(shù)據(jù)可得，Hyboost車型與傳統(tǒng)車型相比動力性略有提升，經(jīng)濟性提升了10%以上。

4 結論

Hyboost車型相對于傳統(tǒng)車型在經(jīng)濟性方面具有較明顯的優(yōu)勢。本文在MWorks軟件中針對Hyboost車型進行了模型搭建和仿真計算，模型中相對于傳統(tǒng)車型增加了混合動力模塊和 Hyboost控制模塊。經(jīng)過對仿真計算結果的分析，Hyboost車型在NEDC循環(huán)工況下較傳統(tǒng)車型的動力性略有提升，經(jīng)濟性可提升10%以上。

參考文獻

[1] 陳福忠,韓立金等.混聯(lián)混合動力特種車輛參數(shù)匹配與性能優(yōu)化研究[J].重型機械,2012.5∶25-31.

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