整车动力经济性开发技术(简洁版)
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整车/整机研发流程
整车研发流程CA-PDS流程图 三级流程体系 1.同步图：
项目工作的高度概括 直观表现项目关键节点 直观的表现项目的开发周期。
2.流程图：
动力总成研发流程PT-PDS流程图
表现工作具体开展的环节和过程 明确各项工作的输入/输出文件； 体现各项工作环节具体责任分工
3.工作文件：
指各项工作的输入/输出文件； 指导工作开展的具体操作文件； 约束、规范工作内容。
110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1000
327
300 301 279 270 260 260 304
260
260
280 280 280 290 290 300 300 300 290
340 340 340 410 410 410
2000
3000 4000 5000 Engine speed rpm
最高车速
100 150 Velocity[km/h] 200 250
路面附着系数
--7--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
经济性指标计算方法
理论计算方法：
Ft
实际行驶阻力
Torque N.m
Ttq ig iot rr
扭矩需求
车速
rn ua 0.377 r ig io
发动机对应转速
动力性指标理论计算方法--阻力
F Gf C
D
A
21.15
u a Gi m
2
du dt
加速阻力 旋转质量换算系数 δ 影响因素有：飞轮的转 动惯量、车轮的转动惯量及传动系传动比
坡道阻力
空气阻力，无风条件 空气阻力系数 C D的影响因素:造型、底盘封装、发动机仓空气循环等
课间讨论：
1.与动力经济性相关试验设备有哪些？ 2.说说常用整车动力经济性分析工具？
--14--
整车动力经济性试验及仿真工具
整车动力经济性匹配工具汇总
分析工具
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工具名称 Cruise GT-SUITEmp AMESim iSIGHT MATLAB Drive CANoe MDA UniPlot office 开发公司 AVL GT LMS 赛特达 mathworks AVL Vector ETAS 微软 主要功能 动力经济性分析基础平台，换挡规律生成 动力经济性分析基础平台 能量流分析平台，常规动力经济性分析 多目标优化集成平台，如：速比优化 控制系统建模 驾驶性分析，测试数据分析 测试数据分析 测试数据分析 数据处理,绘图 数据处理，报告撰写
整车动力经济性匹配基础及开发流程
整车动力性经济性分析是在做什么？
整车动力性与经济性对应的发动机工作区域的不同，传统动力总成汽车的动力性与 经济性是一对矛盾体；传统方式的整车动力总成的搭载、匹配工作，都是力图在整车动 力性与经济性之间取得最佳折中。
--4--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
动力性指标理论计算方法--驱动力
--2--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
例、大马拉小车、小马拉大车、大车配小速比
配置特点： 美国克莱斯勒汽车公司的¡°道奇.战斧¡± 四轮摩托车，自 重680千克，Viper V －10发动机：10缸、总排气量为 8.3L、功率为500马力。 优点： 加速性能好,理论计算在2.5s内能加速到96.5km/h，最高 时速可达643.6km/h。 缺点： 1、理论最高车速很高，但是轮胎、轴承等零部件，路面 附着条件无法达标,不能完全发挥出动力,资源浪费； 2、使用油耗高；
设计变量当 前值
设计变量上 边界
iSight内部变量
--17--
整车动力经济性试验及仿真工具
整车动力经济性匹配工具--分析工具
MATLAB ：主要用于为CRUISE等解算软件提供控制系统模型，比如：新能源车型。
模式切换模型
扭矩计算模型
4 Time Tcool 1 GNo 2 Brakepedal 3 nmot
3 BoostTorque
SOC Regenerate Torque
Charged effort
7 Charged effort
Boost
部分助力
4 OVERBoostTorque
PartLoad Charge Torque Charged Current Full Load Charge Torque
滚动阻力 滚阻系数 f 的影响因素有：路面的类型，行驶车速 ，轮胎的结构、材料和气压等
实际研发，整车的阻力更多采用滑行试验结果，滑行阻力通常为随车速变化的二次 曲线。滑行试验在试验场无风时完成，滑行阻力可等价为滚动阻力和空气阻力之和。
--6--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
动力性指标理论计算方法--整车行驶方程式
动力性匹配评价模型
满载爬坡 度(％) 3/4/5档 低转速加 速时间 (S) 3/4/5档 中高速加 速时间 (S) 比扭矩 (Nm/t) 比功率 （kw/t） 0100km/ h 加速时间 (S)
《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》 C曲线
最高车速 (km/h)
--10--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
--9--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
整车动力经济性评价方法
动力性评价：动力性匹配评价模型，包含比功率、比扭矩、最高车速、 0-100km加速时 间等指标 经济性评价：等速油耗通过参考车对标，循环工况根据法规要求，实车油耗通过实车与 参考车的驾评 动力经济性平衡：采用油耗-加速时间曲线（C曲线）评价
动力传动系统试 电机/台架数据采集系统/主控电脑 验台 电力测功机 AVL.Drive CANoe INCA 主控计算机/台架/电机/数采设备 数采系统/笔记本电脑/传感器/线束 数采系统/笔记本电脑/传感器/线束 数采系统/笔记本电脑/传感器/线束
--15--
整车动力经济性试验及仿真工具
整车动力经济性匹配工具--分析工具
确定的整车运行工况，包含怠速、加速、等速、减 速过程。 实际行车工况复杂多变，受车型、驾驶员、路况等 因素影响，与NEDC工况相去甚远
NEDC
车速[km/h] 140 120 100 80 60 40 20 0 0 100
时间[s] 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
战斧
CM10-C10
配置特点： 大车配小发动机，CM10整车自重1220kg，C10发动机最大扭矩87Nm 优点： 1、车辆采购成本低 2、NEDC工况油耗低,容易过法规，利于对外宣传 缺点： 1、车速低，发动机经常处于高负荷状态，降低寿命; 2、整车动力不足,提速差,特别是在高速超车危险; 3、爬坡能力差，只能限于平原使用; 4、实际使用油耗高。 --3--
--11--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
课间讨论：
Q&A
--12--
目录
整车动力经济性匹配基础及开发流程 整车动力经济性试验及仿真工具 整车降油耗方案制定与分析
新能源汽车动力经济性分析方法
真实道路谱的采集、制定及应用 整车动力经济性匹配技术趋势
--13--
整车动力经济性试验及仿真工具
Subtract1
6 ClutchRelease
nmot SOC
count data
制动能量回收
2 Regerate Torque 14 EngineDTorque2
BrakeRegenrateTorqueCal
Lookup Table
Switch
SOC DemandTorque GNo ClutchRelease nmot nmot1 SOC1 count data BoostTorque nmot
6000
测试计算方法：
碳平衡法：二氧化碳（CO2）+ 一氧化碳（CO）+碳氢化合物（HC）
--8--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
整车动力经济性评价体系
机车匹配水平决定了整车的动力性、燃料经济性，这两项性能为汽车最重要、最基本的性 能。用于评价整车动力经济性的基本指标体系如下表：
最高车速[km/h] 最高对应发动机转速[rpm] 最大爬坡度[%] 动 力 性 指 标 0-100km/h加速时间[s] 三/D档40-80km/h加速时间[s] 四/D档60-100km/h加速时间[s] 五/D档80-120km/h加速时间[s] 三档1500-2500rpm加速时间[s] 四档1500-2500rpm加速时间[s] 五档1500-2500rpm加速时间[s] 四档60km/h 燃 料 经 济 性 指 标 等速油耗 [L/100km] 四档90km/h 五档60km/h 五档90km/h 城市工况 NEDC工况油耗 城郊工况 [L/100km] 综合
T i i
tq g 0
T
r
8000 7000 6000 Force[N] 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 50
Gf
Gi C
D
A
21 .15
u a m
2
du dt
爬坡能力:驱动力克服 的坡道阻力即表征爬坡 能力
Ft1
后备能力:用于表征加速能力、 爬坡能力
Ft2 Ft3 Ft4 Ff Fw Ft5
•
发动机扭矩 发动机扭矩 Ttq
减速增扭
• 变速器速比: ig • 主减比: • 传动效率
驱动力
• 滚动半径 • 驱动力 • 车速
• 发动机转速
ne
i0
t
Ft
r
Ttq ig iot
• 驱动力矩 Tt Ttq ig iot --5--
r rn u a 0.377 e i 0 ig
整车动力经济性匹配基础及开发流程
Baterry Charged effort
DemandTorque nmot GNo SOC Clutch Release count data OverBoostTorque
电池充电效率
2130 Constant
11 Charged Current
测试工具
序号 工具名称 1 VBOX设备 2 3 4 5 6 7 环境实验室 主要构成 试验项目/主要功能 数采系统/笔记本电脑/GPS天线/线束 试验场动力性测试 主控计算机/环境仓/转鼓风机/数采设 工况油耗/排放测试 备/尾气分析系统 整车动力性油耗台架测试/整车台架 客观评价/传动系统效率测试/自动变 速器换挡规律台架标定 发动机性能测试 实车客观评价/实车数据采集 换挡规律破解/实车CAN数据采集 换挡规律标定
-KGain1
Velocity Out1 Tcool
StartStop
怠速起停功能
Rຫໍສະໝຸດ BaidugenrateTorque
1 FuelFactor
NEDCDelay
DemandTorque
12 DemandTorque1
5 load Signal
ClutchRelease
DemandTorque
brakepedal GNo
目录
整车动力经济性匹配基础及开发流程 整车动力经济性试验及仿真工具 整车降油耗方案制定与分析
新能源汽车动力经济性分析方法
真实道路谱的采集、制定及应用 整车动力经济性匹配技术趋势
--1--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
课前讨论：
1.为什么需要匹配整车动力经济性？ 2.整车动力经济性包含哪些性能指标？ 3.车型开发流程各阶段，整车动力经济性匹配工作项 有哪些？
--16--
整车动力经济性试验及仿真工具
整车动力经济性匹配工具--分析工具
iSIGHT ：多学科多目标通用优化集成平台，通过集成和自动化重复仿真设计流程，获 得优化 、可靠和稳健的方案。可以与CRUISE/GT/MATLAB/EXCEL等软件联合，整车动 力经济性的典型应用为变速器速比的优化。
设计变量下 边界
Cruise ：动力性CRUISE 是用于研究行驶特性、燃油消耗与废气排放的高级模拟软件。 由于采用了模块化的方法，可以自由的建立任何一种配置的汽车模型，并且精密完善 的算法程序保证了较快的运算速度。
浏览器窗口当前对象对应应用程序
浏览器说明 计算项目浏览器 车辆模型
浏览器窗口
车辆数据 项目数据 常用数据列表 计算中心 单个运算 矩阵运算 复合运算 批处理计算 计算结果管理器
均考核发动机外特性下的性能表现，每项指标考核 的转速范围有限 最大爬坡度为平路行驶到一定车速后的冲坡坡度 缺失对部分负荷下的动力性、起步性能的考核
该评价体系下，整车动力经济性的发动机运行工况无法覆 盖万有特性的全工况。当然，实际行车不会用到的发动机 全工况。理想的状态是评价体系的发动机工况与实车发动 机工况相同。
整车研发流程CA-PDS流程图 三级流程体系 1.同步图：
项目工作的高度概括 直观表现项目关键节点 直观的表现项目的开发周期。
2.流程图：
动力总成研发流程PT-PDS流程图
表现工作具体开展的环节和过程 明确各项工作的输入/输出文件； 体现各项工作环节具体责任分工
3.工作文件：
指各项工作的输入/输出文件； 指导工作开展的具体操作文件； 约束、规范工作内容。
110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 1000
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2000
3000 4000 5000 Engine speed rpm
最高车速
100 150 Velocity[km/h] 200 250
路面附着系数
--7--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
经济性指标计算方法
理论计算方法：
Ft
实际行驶阻力
Torque N.m
Ttq ig iot rr
扭矩需求
车速
rn ua 0.377 r ig io
发动机对应转速
动力性指标理论计算方法--阻力
F Gf C
D
A
21.15
u a Gi m
2
du dt
加速阻力 旋转质量换算系数 δ 影响因素有：飞轮的转 动惯量、车轮的转动惯量及传动系传动比
坡道阻力
空气阻力，无风条件 空气阻力系数 C D的影响因素:造型、底盘封装、发动机仓空气循环等
课间讨论：
1.与动力经济性相关试验设备有哪些？ 2.说说常用整车动力经济性分析工具？
--14--
整车动力经济性试验及仿真工具
整车动力经济性匹配工具汇总
分析工具
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工具名称 Cruise GT-SUITEmp AMESim iSIGHT MATLAB Drive CANoe MDA UniPlot office 开发公司 AVL GT LMS 赛特达 mathworks AVL Vector ETAS 微软 主要功能 动力经济性分析基础平台，换挡规律生成 动力经济性分析基础平台 能量流分析平台，常规动力经济性分析 多目标优化集成平台，如：速比优化 控制系统建模 驾驶性分析，测试数据分析 测试数据分析 测试数据分析 数据处理,绘图 数据处理，报告撰写
整车动力经济性匹配基础及开发流程
整车动力性经济性分析是在做什么？
整车动力性与经济性对应的发动机工作区域的不同，传统动力总成汽车的动力性与 经济性是一对矛盾体；传统方式的整车动力总成的搭载、匹配工作，都是力图在整车动 力性与经济性之间取得最佳折中。
--4--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
动力性指标理论计算方法--驱动力
--2--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
例、大马拉小车、小马拉大车、大车配小速比
配置特点： 美国克莱斯勒汽车公司的¡°道奇.战斧¡± 四轮摩托车，自 重680千克，Viper V －10发动机：10缸、总排气量为 8.3L、功率为500马力。 优点： 加速性能好,理论计算在2.5s内能加速到96.5km/h，最高 时速可达643.6km/h。 缺点： 1、理论最高车速很高，但是轮胎、轴承等零部件，路面 附着条件无法达标,不能完全发挥出动力,资源浪费； 2、使用油耗高；
设计变量当 前值
设计变量上 边界
iSight内部变量
--17--
整车动力经济性试验及仿真工具
整车动力经济性匹配工具--分析工具
MATLAB ：主要用于为CRUISE等解算软件提供控制系统模型，比如：新能源车型。
模式切换模型
扭矩计算模型
4 Time Tcool 1 GNo 2 Brakepedal 3 nmot
3 BoostTorque
SOC Regenerate Torque
Charged effort
7 Charged effort
Boost
部分助力
4 OVERBoostTorque
PartLoad Charge Torque Charged Current Full Load Charge Torque
滚动阻力 滚阻系数 f 的影响因素有：路面的类型，行驶车速 ，轮胎的结构、材料和气压等
实际研发，整车的阻力更多采用滑行试验结果，滑行阻力通常为随车速变化的二次 曲线。滑行试验在试验场无风时完成，滑行阻力可等价为滚动阻力和空气阻力之和。
--6--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
动力性指标理论计算方法--整车行驶方程式
动力性匹配评价模型
满载爬坡 度(％) 3/4/5档 低转速加 速时间 (S) 3/4/5档 中高速加 速时间 (S) 比扭矩 (Nm/t) 比功率 （kw/t） 0100km/ h 加速时间 (S)
《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》 C曲线
最高车速 (km/h)
--10--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
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整车动力经济性匹配基础及开发流程
整车动力经济性评价方法
动力性评价：动力性匹配评价模型，包含比功率、比扭矩、最高车速、 0-100km加速时 间等指标 经济性评价：等速油耗通过参考车对标，循环工况根据法规要求，实车油耗通过实车与 参考车的驾评 动力经济性平衡：采用油耗-加速时间曲线（C曲线）评价
动力传动系统试 电机/台架数据采集系统/主控电脑 验台 电力测功机 AVL.Drive CANoe INCA 主控计算机/台架/电机/数采设备 数采系统/笔记本电脑/传感器/线束 数采系统/笔记本电脑/传感器/线束 数采系统/笔记本电脑/传感器/线束
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整车动力经济性试验及仿真工具
整车动力经济性匹配工具--分析工具
确定的整车运行工况，包含怠速、加速、等速、减 速过程。 实际行车工况复杂多变，受车型、驾驶员、路况等 因素影响，与NEDC工况相去甚远
NEDC
车速[km/h] 140 120 100 80 60 40 20 0 0 100
时间[s] 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
战斧
CM10-C10
配置特点： 大车配小发动机，CM10整车自重1220kg，C10发动机最大扭矩87Nm 优点： 1、车辆采购成本低 2、NEDC工况油耗低,容易过法规，利于对外宣传 缺点： 1、车速低，发动机经常处于高负荷状态，降低寿命; 2、整车动力不足,提速差,特别是在高速超车危险; 3、爬坡能力差，只能限于平原使用; 4、实际使用油耗高。 --3--
--11--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
课间讨论：
Q&A
--12--
目录
整车动力经济性匹配基础及开发流程 整车动力经济性试验及仿真工具 整车降油耗方案制定与分析
新能源汽车动力经济性分析方法
真实道路谱的采集、制定及应用 整车动力经济性匹配技术趋势
--13--
整车动力经济性试验及仿真工具
Subtract1
6 ClutchRelease
nmot SOC
count data
制动能量回收
2 Regerate Torque 14 EngineDTorque2
BrakeRegenrateTorqueCal
Lookup Table
Switch
SOC DemandTorque GNo ClutchRelease nmot nmot1 SOC1 count data BoostTorque nmot
6000
测试计算方法：
碳平衡法：二氧化碳（CO2）+ 一氧化碳（CO）+碳氢化合物（HC）
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整车动力经济性匹配基础及开发流程
整车动力经济性评价体系
机车匹配水平决定了整车的动力性、燃料经济性，这两项性能为汽车最重要、最基本的性 能。用于评价整车动力经济性的基本指标体系如下表：
最高车速[km/h] 最高对应发动机转速[rpm] 最大爬坡度[%] 动 力 性 指 标 0-100km/h加速时间[s] 三/D档40-80km/h加速时间[s] 四/D档60-100km/h加速时间[s] 五/D档80-120km/h加速时间[s] 三档1500-2500rpm加速时间[s] 四档1500-2500rpm加速时间[s] 五档1500-2500rpm加速时间[s] 四档60km/h 燃 料 经 济 性 指 标 等速油耗 [L/100km] 四档90km/h 五档60km/h 五档90km/h 城市工况 NEDC工况油耗 城郊工况 [L/100km] 综合
T i i
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8000 7000 6000 Force[N] 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 50
Gf
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du dt
爬坡能力:驱动力克服 的坡道阻力即表征爬坡 能力
Ft1
后备能力:用于表征加速能力、 爬坡能力
Ft2 Ft3 Ft4 Ff Fw Ft5
•
发动机扭矩 发动机扭矩 Ttq
减速增扭
• 变速器速比: ig • 主减比: • 传动效率
驱动力
• 滚动半径 • 驱动力 • 车速
• 发动机转速
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Ttq ig iot
• 驱动力矩 Tt Ttq ig iot --5--
r rn u a 0.377 e i 0 ig
整车动力经济性匹配基础及开发流程
Baterry Charged effort
DemandTorque nmot GNo SOC Clutch Release count data OverBoostTorque
电池充电效率
2130 Constant
11 Charged Current
测试工具
序号 工具名称 1 VBOX设备 2 3 4 5 6 7 环境实验室 主要构成 试验项目/主要功能 数采系统/笔记本电脑/GPS天线/线束 试验场动力性测试 主控计算机/环境仓/转鼓风机/数采设 工况油耗/排放测试 备/尾气分析系统 整车动力性油耗台架测试/整车台架 客观评价/传动系统效率测试/自动变 速器换挡规律台架标定 发动机性能测试 实车客观评价/实车数据采集 换挡规律破解/实车CAN数据采集 换挡规律标定
-KGain1
Velocity Out1 Tcool
StartStop
怠速起停功能
Rຫໍສະໝຸດ BaidugenrateTorque
1 FuelFactor
NEDCDelay
DemandTorque
12 DemandTorque1
5 load Signal
ClutchRelease
DemandTorque
brakepedal GNo
目录
整车动力经济性匹配基础及开发流程 整车动力经济性试验及仿真工具 整车降油耗方案制定与分析
新能源汽车动力经济性分析方法
真实道路谱的采集、制定及应用 整车动力经济性匹配技术趋势
--1--
整车动力经济性匹配基础及开发流程
课前讨论：
1.为什么需要匹配整车动力经济性？ 2.整车动力经济性包含哪些性能指标？ 3.车型开发流程各阶段，整车动力经济性匹配工作项 有哪些？
--16--
整车动力经济性试验及仿真工具
整车动力经济性匹配工具--分析工具
iSIGHT ：多学科多目标通用优化集成平台，通过集成和自动化重复仿真设计流程，获 得优化 、可靠和稳健的方案。可以与CRUISE/GT/MATLAB/EXCEL等软件联合，整车动 力经济性的典型应用为变速器速比的优化。
设计变量下 边界
Cruise ：动力性CRUISE 是用于研究行驶特性、燃油消耗与废气排放的高级模拟软件。 由于采用了模块化的方法，可以自由的建立任何一种配置的汽车模型，并且精密完善 的算法程序保证了较快的运算速度。
浏览器窗口当前对象对应应用程序
浏览器说明 计算项目浏览器 车辆模型
浏览器窗口
车辆数据 项目数据 常用数据列表 计算中心 单个运算 矩阵运算 复合运算 批处理计算 计算结果管理器
均考核发动机外特性下的性能表现，每项指标考核 的转速范围有限 最大爬坡度为平路行驶到一定车速后的冲坡坡度 缺失对部分负荷下的动力性、起步性能的考核
该评价体系下，整车动力经济性的发动机运行工况无法覆 盖万有特性的全工况。当然，实际行车不会用到的发动机 全工况。理想的状态是评价体系的发动机工况与实车发动 机工况相同。