基于Modelica模型的整車節(jié)油措施分析

劉閃閃，邢國雨，李小堅

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展與法規(guī)的更新，汽車油耗與排放限值越來越低，這對企業(yè)的技術(shù)進步提出了要求。為了提高效率與降低成本，整車性能仿真分析能力尤為重要。我司對外合作搭建基于Modelica語言的Hyboost車型性能仿真模型，其內(nèi)節(jié)油子模塊包括 PWM 燃油泵、PWM 風(fēng)扇、高效智能發(fā)電機與Hyboost控制模塊等。

1 節(jié)油子模塊搭建思路

1.1 節(jié)油零部件搭建思路

節(jié)油零部件包括 PWM 燃油泵、PWM 風(fēng)扇、高效智能發(fā)電機等。作為耗能附件，三者都是通過動態(tài)調(diào)整運行功率來實現(xiàn)節(jié)油的。在仿真模型中，可使用隨轉(zhuǎn)速改變的扭矩來表示變化的功率。即P=T*n/9550，其中P為運行功率（kw），T為扭矩（N·m），n為轉(zhuǎn)速（r/min）。

1.2 Hyboost控制模塊搭建思路

Hyboost控制模塊圍繞48V蓄電池與BSG電機，包含電怠速、制動能量回收、扭矩輔助、智能發(fā)電、起停五大功能。各功能介紹如下表：

表1 Hyboost控制模塊功能介紹

2 節(jié)油子模塊搭建

2.1 節(jié)油零部件搭建

以PWM燃油泵為例，分為PWM模塊與傳統(tǒng)模塊。傳統(tǒng)模塊為固定功率，即無論發(fā)動機需求如何，燃油泵總是以額定功率運作。PWM 模塊為變功率，其功率隨汽車的行駛狀況做動態(tài)調(diào)整，從而達到節(jié)油的效果。模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PWM燃油泵模塊

2.2 Hyboost控制模塊搭建

Hyboost車型相對傳統(tǒng)車型，增加了48V蓄電池、電負載、BSG、輪帶和Hyboost控制模塊。其中Hyboost控制模塊作為整個混合動力系統(tǒng)的控制中心，采用了模塊化的控制結(jié)構(gòu)與基于總線的信號傳遞結(jié)構(gòu)，模塊內(nèi)部如圖2所示。

圖2 Hyboost控制模塊

3 仿真及結(jié)果分析

3.1 節(jié)油零部件仿真結(jié)果

以PWM燃油泵為例，根據(jù)仿真要求，設(shè)置合適的精度與步長，分別計算PWM燃油泵在傳統(tǒng)模式和PWM模式下、NEDC工況時的運行功率，結(jié)果如圖3所示。

圖3 PWM燃油泵運行功率

傳統(tǒng)燃油泵始終運行在55W額定功率下，PWM燃油泵最高功率為30W，且會隨著車輛運行狀態(tài)做實時調(diào)整。

3.2 Hyboost控制模塊仿真結(jié)果

根據(jù)仿真要求，設(shè)置合適的精度與步長，分別計算Hybo-ost混動模式與傳統(tǒng)燃油車模式下、NEDC工況時的油耗，結(jié)果如圖4所示。

圖4 Hyboost系統(tǒng)節(jié)油效果

3.3 實驗數(shù)據(jù)對比

PWM 燃油泵與 Hyboost控制模塊節(jié)油效果試驗數(shù)據(jù)對比如表2所示。

表2 各模塊節(jié)油效果試驗對比

除了上述提及的模塊外，整車節(jié)油措施還包括降低發(fā)動機內(nèi)阻、優(yōu)化整車質(zhì)量、低滾阻輪胎、低風(fēng)阻車身等。經(jīng)改進后的車型，試驗總節(jié)油率達到了32.68%。

4 結(jié)論

論述了利用Modelica語言進行Hyboost車型整車模型中節(jié)油子模塊搭建的過程與思路，得到的仿真結(jié)果與試驗結(jié)果基本一致，驗證了模型中節(jié)油模塊的建模精度與使用此模型進行輔助開發(fā)的可行性，為后期Hyboost車型的參數(shù)選擇與結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。

[1] 趙建軍,丁建完,周凡利. Modelica語言及其多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真機理.中國系統(tǒng)仿真學(xué)會第五次全國會員代表大會暨 2006年全國學(xué)術(shù)年會論文集,2006.

[2] 里卡多公司. Hyboost:雙贏選擇.汽車與配件,2013.