基于CRUISE与ADVISOR前后向仿真软件的汽车动力性对比分析

客　车　技　术　与　研　究

第2期 BUS &COACH TECHNOLOGY AND RESEARCH No.2　2018

作者简介:何安清(1968 ),男,高级工程师;主要从事新能源汽车储能与驱动技术研究工作㊂

基于CRUISE 与ADVISOR 前后向仿真软件的

汽车动力性对比分析

何安清1,孙可华2,沈利芳3,宋国鹏1,胡远敏1

(1.浙江中车电车有限公司,浙江宁波　315111;2.吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,长春　130025;

3.联合汽车电子有限公司,上海　201206)

摘　要:通过基于前向仿真软件CRUISE 与后向仿真软件ADVISOR 的某型纯电动汽车动力性能仿真对比,详细介绍两者在仿真思路㊁参数设置及使用方法方面的区别㊂结果表明,两种仿真平台虽然有所不同,但通过深入研究和设置,所得结果差异很小㊂关键词:CRUISE ;ADVISOR ;前/后向仿真;动力性能中图分类号:U464.12+2 文献标志码:A

文章编号:1006-3331(2018)02-0001-04

Comparison and Analysis of Vehicle Power Performance Based on CRUISE Forward-facing and ADVISOR Backward-facing Simulation Softwares

He Anqing 1,Sun Kehua 2,Shen Lifang 3,Song Guopeng 1,Hu Yuanmin 1

(1.Zhejiang CRRC Electric Vehicle Co.,Ltd,Ningbo 315111,China;2.State Key Laboratory of Automotive Simulation and

Control,Jilin University,Changchun 130025,China;3.United Automotive Electronics Co.,Ltd,Shanghai 201206,China)

Abstract :Based on the forward -facing simulation software CRUISE and the backward -facing simulation software ADVISOR,the power performance of a pure electric vehicle is simulated and compared,and the differences between the two softwares,including simulation ideas,parameter settings and use methods are introduced in detail.The results show that although there are differences between the two simulation plat⁃forms,yet the differences between the simulation results obtained through deep research and setting are very small.

Key words :CRUISE;ADVISOR;forward-facing and backward-facing simulation;power performance 随着新能源汽车技术的发展,用于新能源汽车研发的仿真分析软件种类不断丰富㊁功能不断完善,依据分析方法主要可以分为后向和前向两类㊂目前,应用比较普遍的后向仿真软件是美国可再生能源实验室的ADVISOR,前向仿真软件是AVL 公司的CRUISE㊂

后向与前向仿真软件在仿真思路和建模方法上

都存在较大的差异:后向仿真软件ADVISOR 基于SIMULINK 建立汽车模型,通过m 文件定义汽车参数,并首先从仿真工况需求出发沿能量传递的相反方向进行分析计算;前向仿真软件CRUSIE 基于模块化

建模思想,通过部件模块定义部件类型和参数,并在驾驶员cockpit 模块或控制策略控制下跟随仿真工况㊂两平台下的汽车参数设置也有所差异,所以其仿真结果的一致性和准确性成为相关人员关心的重要问题㊂

本文将以纯电动汽车的动力性能仿真分析为例,对比分析两软件下的动力性能仿真过程及结果㊂

1　CRUISE 与ADVISOR 的建模对比

参考ADVISOR 软件中自带的某型纯电动汽车,在两平台中建立模型的参数如下:整车整备质量1187kg,

1

迎风面积2.0379m 2,滚动阻力系数0.009,空气阻力系数0.19,质心高度400mm,车轮半径282mm,车轮转动惯量0.816kg ㊃m 2,前轴负荷55%,电池仿真初始SOC 值90%,电动机转动惯量0.0235kg ㊃m 2,电机额定功率62kW,固定挡变速器传动比5.3386,主减速器传动比1(ADVISOR 模型默认数值)㊂1.1　CRUISE 建模

在CRUISE 中,可以通过不同模块的各种连接组合,方便快捷地建立各种结构类型的整车仿真模型,并应用于传统及新能源汽车的动力性㊁燃油经济性㊁排放性能和制动性能的仿真分析[1]㊂利用其智能驾驶员模块,可以准确地模拟驾驶员意图㊂利用其MATLAB 接口模块,可以开发测试复杂的整车或部件控制策略㊂各模块之间通过机械端口㊁信息端口㊁排气系统端口以及电器端口进行连接[2-4]㊂在CRUISE 中建立的纯电动汽车模型如图1所示㊂

CRUISE 作为前向仿真软件,在运行仿真时,车辆

在驾驶员或控制策略的控制下行驶,驾驶员或控制策略把汽车的有关信号与工况或控制策略的需求数值相比较,并对制动或动力系统做出相应操作或输出相应的控制信号,使车辆模型完成指定循环工况仿真㊂

1.2　ADVISOR 建模

与CRUISE 中通过表示不同车辆部件的模块组合来定义车辆类型的方式不同,在ADVISOR 中,建模时需首先在整车参数输入界面通过车辆定义文件选择汽车类型,然后通过部件数据文件选择电池㊁电机㊁变速器等部件的具体型号㊂整车和部件的参数通过修改相应的m 文件进行设置[5-6]㊂即ADVISOR 通过由SIMULINK 模型文件形式的仿真模块来实现整车仿真模型的建立㊂在ADVISOR 中建立的纯电动汽车顶层模型如图2所示

㊂

图1　CRUISE

中的纯电动汽车模型

图2　ADVISOR 中的纯电动汽车模型

与CRUISE 中从驾驶员开始的前向仿真不同,ADVISOR 作为一种运行在MATLAB 和SIMULINK 软件环境下的以后向仿真为主㊁前向仿真为辅的仿真软件,在仿真分析时,软件从所选的分析工况出发计算汽车的需求车速和牵引力,进而求得车轮处的需求转速和驱动力,然后依次求得主减速器输出端和变速器输出端的需求转速㊁转矩,从而得到对电动机(动力源)的转速㊁转矩需求,再加上电气附件负载后依次得到对功率总线和电池(能量存储装置)的功率需求㊂仿真信息沿后向路线和前向路线同时传递,并在后向

路线中对部件的转速㊁转矩和功率需求最值进行限制[7-9]㊂所以,与CRUISE 不同,在ADVISOR 的模型中既没有驾驶员模块,也没有制动及加速踏板信号㊂

综上,前向仿真软件CRUISE 与后向仿真软件ADVISOR 不仅在车辆模型建立方式上存在较大差异,其仿真分析思路也截然不同:CRUISE 通过驾驶员或控制策略对车辆部件的主动控制实现循环工况跟随,而ADVISOR 则通过循环工况反向计算其对车辆部件的动力需求,然后各部件依据需求进行被动输出响应㊂与此对应,两平台在动力性能仿真设置与结果

2客　车　技　术　与　研　究 2018年4月