新能源汽车本田i-MMD混动系统动力性经济性仿真分析

本田i-MMD混动系统动力性经济性仿真分析
对业界流行的对标混动构型：本田i-MMD混动架构，笔者尝试着通过AVL CRUISE和MATLAB/Simulink 软件联合仿真的方式，对其动力性和经济性进行仿真分析，希望对国内混动仿真技术的开发提供一定的参考。

一、仿真背景（整车构型）
我们先回顾下本田i-MMD的整车构型，如下图所示：
i-MMD混动系统整车构型，对于插电式混合动力（PHEV）与全混合动力（FHEV）,构型都是相同的，均由发动机、驱动用电机，发电用电机，ECVT齿轮，直连离合器和电池等构成。

i-MMD系统的基本工作模式分为EV（纯电）、Hybrid驱动（串联）、ENG直连（Engine/并联）三种。

基本工作模式：
下面基于i-MMD PHEV 版本进行动力性经济性仿真
计算，因为相对于FHEV i-MMD 版本来说，PHEV i-MMD 能通过仿真得到纯电（EV ）驱动模式下的AER,更有实际 意义。

二、仿真背景（GB 法规要求）
GB/T 32694-2016专门针对于插电式混合动力电
动乘用车，有相应的AER 以及工况下的燃油消耗量要 求，如下表所示。

GB GB 要求 对应要求
纯电驱动模式续驶里程（按 照国标NEDC 工况行驶，直 到发动机启动，纯电驱动
《插电式混 模式续驶里程测量结束， GB 要求： 合动力电更 车辆行驶的距离为纯电驱 AER>50km
乘用车技术 动模式续驶里程，结果四 条件》GB/T 舍五入至最近整数位）；应 32694-2016 不小于 50km o
燃料消耗量的加权平均值 燃料消耗量的加 应不大于对应车型燃料消
权平均值
耗量限值的50%o <4. 85L/100km 三、仿真参数设定
在明确了i-MMD的架构以及GB法规要求后，需要
进行仿真参数的设定，我们根据i-MMD混动系统整车
构型以及台架/实车实测得出以下参数：
内容参数
整备质量kg 2035
最大总质量kg 2410
行驶阻力F二0. 041V"2+0.
601V+141.28
规格型号 2. 0L
ENG 峰值功率kW 107kW@6200rpm
最大扭矩Nm 175Nm@3500rpm
驱动电机峰值功率kW 135
M OT驱动电机最大扭矩Nm 315
驱动电机最高转速13000
rpm
发电电机峰值功率kW 106. 1
发电电机最大扭矩Nm GEN 85
发电电机最高转速
rpm
13000 电池电池单体容量Ah 27. 6
包电池包总能量kWh 17
齿轮比驱动电机端一车轮
XHJ
缅
2.455 发电机端一发动机
端 1.949 直连离合器端一车
轮端0.806 主减速器 3.889
滚动半径mm R18/358
四、联合仿真模型搭建
通过AVL CRUISE 和MATLAB/Simulink 软件联合仿真，模拟计算i-MMD PHEV （插电式混合动力）车辆动力性和经济性能。

正式搭建模型之前，笔者先解释为什么采用联合仿真的方式进行混动系统的动力性和经济仿真？AVL CRUISE擅长的领域？MATLAB/Simulink擅长的领域？
先来个科普，用过AVL CRUISE软件的工程师自动略过。

AVL CRUISE软件是用于车辆系统动力学仿真分析的高级软件，可以轻松实现对复杂车辆动力传动系统的仿真分析，通过其便捷通用的模型元件，直观易懂的数据管理系统以及基于工程应用开发设计的建模流程和软件接口，AVL CRUISE软件己经成为整车生产商（OEM）和零部件供应商（TIER1）之间搭建沟通的桥梁。

AVL CRUISE软件内置新能源核心模块，方便工程
师进行被控对象的模型搭建，如下图所示:
AVL CRUISE软件最擅长车辆性能仿真计算，对汽
车理论中的各种要求，比如加速性能、循环油耗、等速性能、爬坡性能、牵引力等，都能进行计算，如下图所示:
AVL CRUISE软件优势一句话总结：
对于涉及多个领域的复杂的工程系统，工程师不用搭建复杂的数学模型，而专注于物理模型本身，即适合于被控对象的建模。

对于MATLAB/Simulink擅长的领域，这个只要搞过控制策略的同仁都很清楚吧，就是对所研究系统以及子系统建立数学模型、易于系统控制策略的实施。

因此，对于复杂的混动系统，发动机、电机、电池、车身、底盘等应用AVL CRUISE软件搭建被控对象模型，而混动系统的驱动控制策略，则交给MATLAB/Simulink完成，所以，笔者采用联合仿真的方式进行混动系统的动力性和经济仿真。

模型搭建结果如下:
MATLAB/Simul ink控制模块以DLL方式集成在AVL CRUISE模型中，控制策略主要包括与动力性和经济性
仿真紧密联系的驱动、制动控制策略。

通过运行联合仿真模型，结果如下：
动力性仿真结果
加速性能（示例）:
动力性仿真结果汇总：
仿真项目仿真结果动力性
0-100km/h加速时间s10. 8
0-50km/h 加速时间s 80-120km/h 加速时间 s 7. 4 1km 最高车速km/h 162 12%爬坡车速km/h 350 10%爬坡车速km/h 380 5%爬坡车速km/h ，120 30%起步爬坡
N30%
NEDC AER 结果:
4. 8 电池输出结果:
经济性仿真结果（NEDC 工况下
AER ）
sf£,
经济性仿真结果，AER为81km>50km,满足GB/T 32694-2016 要求。

通过以上过程，笔者尝试在AVL CRUISE仿真环境下，对i-MMD PHEV进行了动力性和经济性仿真计算，给大家提供一个思路，欢迎讨论！。