基于Cruise的整车动力性能仿真分析

2009年第2期

车辆与动力技术V eh icle &Pow er T echno l ogy

总第114期

文章编号:1009-4687(2009)02-0024-03

基于Cruise 的整车动力性能仿真分析

王 锐, 何洪文

(北京理工大学电动车辆国家工程实验室,北京 100081)

摘 要:动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能.目前通常使用理论公式计算的方法对汽车动力性指标进行分析,本文利用Cruise 仿真软件对整车进行了建模与动力性仿真,并将仿真与理论计算结果进行比较和分析.结果表明,采用Cruise 建模仿真得到的动力性指标均比结果理论计算得出的结果更加准确.关键词:C ru i se ;动力性;建模仿真中图分类号:U 462.

3+1 文献标识码:A

Sim ulati on and Analysis on Vehicular Po wer

Perfor m ance w it h Cruise

WANG Ru,i HE H ong -w en

(N ati onal Eng i nee ri ng L aboratory f o r E l ectric V eh icle ,Beiji ng i nstit ute o f techno l ogy ,Be iji ng ,

10081)

Abst ract :The po w er perfor m ance is the m ost basic and i m portan t perfor m ance for auto m ob iles ,w hich is usua lly ca lculated by theoretical for m u las .In this paper ,a ne w m ethod for po w er perfor m ance calculation w it h so ft w are C ruise is i n troduced .The si m ulati o n resu lts are co m pared w itch t h e oues got by theoretical for m ulas ,where the results got by C r u ise are proven fo be m ore precise .K ey w ords :C r u ise ;po w er perfor m ance ;m ode ling and si m ulati o n .修稿日期:2008-10-15

作者简介:王 锐(1985-),男,硕士生;何洪文(1975-),男,副教授.

动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能,关系到开发过程中发动机功率和转矩、各档传动比等参数的选择,更决定了汽车运输效率的高

低[1].

目前计算整车动力性常采用理论公式计算的基本方法[2-4]

.理论计算的方法较为简单,但是工作量较大,得出的结果也仅仅是理论值,与实际情况有一定的差别.而随着计算机技术的发展,采用建模仿真进行动力性计算已成为研发汽车动力系统的一个重要手段.通过建立系统的数学模型和仿真模型并对其实际工作状况进行仿真分析,能够很好地预测各种条件下的系统性能,从而不但可以事先灵活地调整设计方案,合理优化参数,而且可以降低

研究费用,缩短开发周期

[5,6]

.目前在汽车仿真领

域常用的仿真软件有ADV I SOR 、PSAT 等,但是模型的逻辑结构复杂.本文选取建模较为方便的C ruise 软件进行动力性建模仿真,与理论计算结果进行了比较.结果表明,利用C ruise 软件进行动力性能分析,能够在减小工作量的同时,得到比理论计算更接近于实际情况的结果.

1 利用C ruise 建立整车模型

C ruise 是针对汽车整车及部件性能的仿真软件,可以用于车辆的动力性、燃油经济性以及排放性能的仿真,利用其模块化的建模理念可以直观和

第2期王 锐等:基于C ru i se 的整车动力性能仿真分析

便捷的搭建不同布置结构的车辆模型.

C r u ise 中已经建立好汽车上所有零部件的模块,例如整车、发动机、离合器、变速箱、分动器、主减速器、差速器、制动器、轮胎等的模型,均可以在元件库中找到,无需自己搭建各部件的模型,建模时只需将原型车上对应的部件拖入建模窗口.每个部件均有动力输入、输出接口,按照发动机到轮胎的动力传输路线依次连接,并添加驾驶室模块以对车辆进行控制,即可建立整车仿真模型,如图1所示.需要注意的是,轮胎、制动器等部件在初始时刻的位置是默认为 左前(front left) 的,在建模时需要根据实际情况分配好其左前、左后、右前、右后的位置

.

图1 C ru i se 中建立的整车模型

双击某个部件图标,可以将此部件的参数对应输入.例如整车的整备质量、迎风面积、阻力系数等与动力性计算有关的参数,可双击整车的图标,在如图2所示的界面中输入.又如发动机的外特性,在发动机full load characteristic 标签下将转速和转矩的对应关系输入表格,这里可以直接拷贝excel 中的数据,如图3所示

.

图2 整车参数界面

以某越野车作为原型车,对应输入整车的主要参数如表1所示

.

图3 发动机外特性参数界面

表1 原型车主要参数

参数数值满载总质量/kg

轴距/m 迎风面积A /m

2

空气阻力系数C D 发动机排量/L

怠速/最高转速/(r m i n -1)

车轮静态半径rs /m 车轮动态半径rd /m 滚动阻力系数f 主减速器速比i o 变速箱速比i g

30002 653 21860 352 5800/36000 3850 395随车速变化

3 727

[4 313,2 330,1 436,1 000,0 838]

其余例如油箱容量、发动机与环境的压差温差

等参数在合理范围之内即可.在总线上将各部件的控制信号进行分配,如发动机的开和关由驾驶室模型中的S tart s w itch 信号控制.从上面的建模过程可以看出,相比于ADV I SOR 等汽车性能仿真软件,C ruise 的建模更加方便快捷,同时也更加直观.

2 利用所建模型进行仿真

C ruise 可进行整车动力性、经济性、排放性等3大项包括最高车速、最大爬坡度、循环油耗等10小项的计算.计算方式可根据不用的计算任务采用正向仿真或是逆向仿真.下面分别对动力性的3个指标进行计算.

2.1 计算原地起步加速时间和最高车速

在将各个部件的参数配置好之后,在计算项目(Pr o ject)下的任务文件夹(Task Fo l d er)中添加全负荷加速(Fu ll Load Acce leration)计算任务.连续换挡加速时间的计算需要设置驾驶员、道路等仿真环境,并且需要选择换挡方式.将驾驶员和道路模型均选为 标准(standard) ,选择根据发动机转速换挡(A cco r d i n g to Speed)的方式,并在驾驶员

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