整车动力经济性开发技术(简洁版)

--1--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--2--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？课前讨论：整车动力经济性匹配基础及开发流程--3--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，ViperV－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；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。例、大马拉小车、小马拉大车、大车配小速比整车动力经济性匹配基础及开发流程--4--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。整车动力经济性匹配基础及开发流程--5--发动机扭矩•发动机扭矩•发动机转速减速增扭•变速器速比:•主减比:•传动效率•驱动力矩驱动力•滚动半径•驱动力•车速tqTriiTFtogtqttogtqtiiTTengi0itrgeaiirn0377.0u动力性指标理论计算方法--驱动力整车动力经济性匹配基础及开发流程--6--dtdumGiAGfFuCaD215.21动力性指标理论计算方法--阻力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空气阻力，无风条件空气阻力系数的影响因素:造型、底盘封装、发动机仓空气循环等DC坡道阻力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。整车动力经济性匹配基础及开发流程--7--动力性指标理论计算方法--整车行驶方程式dtdumAGiGfruCiiTaDTgq20t15.21010002000300040005000600070008000050100150200250Force[N]Velocity[km/h]t1Ft2Ft3Ft4Ft5FwfFF最高车速后备能力:用于表征加速能力、爬坡能力爬坡能力:驱动力克服的坡道阻力即表征爬坡能力路面附着系数整车动力经济性匹配基础及开发流程--8--经济性指标计算方法实际行驶阻力扭矩需求车速发动机对应转速ograiinru377.0rtogtqtriiTFTorqueN.m102030405060708090100110Enginespeedrpm100020003000400050006000410410410340340340300300300290290290280280280260260260260301300279270304327理论计算方法：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）整车动力经济性匹配基础及开发流程--9--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：动力性指标最高车速[km/h]最高对应发动机转速[rpm]最大爬坡度[%]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]燃料经济性指标等速油耗[L/100km]四档60km/h四档90km/h五档60km/h五档90km/hNEDC工况油耗[L/100km]城市工况城郊工况综合NEDC0204060801001201400100200300400500600700800900100011001200时间[s]车速[km/h]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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。整车动力经济性匹配基础及开发流程--10--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《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》比扭矩(Nm/t)比功率（kw/t）最高车速(km/h)0-100km/h加速时间(S)3/4/5档中高速加速时间(S)3/4/5档低转速加速时间(S)满载爬坡度(％)动力性匹配评价模型C曲线整车动力经济性匹配基础及开发流程--11--整车/整机研发流程整车研发流程CA-PDS流程图动力总成研发流程PT-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：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。整车动力经济性匹配基础及开发流程--12--课间讨论：Q&A整车动力经济性匹配基础及开发流程--13--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--14--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？课间讨论：整车动力经济性试验及仿真工具--15--整车动力经济性匹配工具汇总序号工具名称开发公司主要功能1CruiseAVL动力经济性分析基础平台，换挡规律生成2GT-SUITEmpGT动力经济性分析基础平台3AMESimLMS能量流分析平台，常规动力经济性分析4iSIGHT赛特达多目标优化集成平台，如：速比优化5MATLABmathworks控制系统建模6DriveAVL驾驶性分析，测试数据分析7CANoeVector测试数据分析8MDAETAS测试数据分析9UniPlot-数据处理,绘图10office微软数据处理，报告撰写分析工具测试工具序号工具名称主要构成试验项目/主要功能1VBOX设备数采系统/笔记本电脑/GPS天线/线束试验场动力性测试2环境实验室主控计算机/环境仓/转鼓风机/数采设备/尾气分析系统工况油耗/排放测试3动力传动系统试验台电机/台架数据采集系统/主控电脑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4电力测功机主控计算机/台架/电机/数采设备发动机性能测试5AVL.Drive数采系统/笔记本电脑/传感器/线束实车客观评价/实车数据采集6CANoe数采系统/笔记本电脑/传感器/线束换挡规律破解/实车CAN数据采集7INCA数采系统/笔记本电脑/传感器/线束换挡规律标定整车动力经济性试验及仿真工具--16--整车动力经济性匹配工具--分析工具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窗口浏览器说明计算项目浏览器车辆模型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整车动力经济性试验及仿真工具--17--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。设计变量下边界设计变量上边界设计变量当前值iSight内部变量整车动力经济性试验及仿真工具--18--整车动力经济性匹配工具--分析工具14EngineDTorque213countdata12DemandTorque111ChargedCurrent10ISGTorque9SOC18DisChargedeffort7Chargedeffort6FullLoadChargeTorque5PartLoadChargeTorque4OVERBoostTorque3BoostTorque2RegerateTorque1FuelFactorTcoolSwitchSubtract1SubtractVelocityTcoolOut1StartStopSOCDemandTorquenmotGNoClutchReleasePartLoadChargeTorquecountdataPartLoadChargeDemandTorquenmotGNoSOCClutchReleaseOverBoostTorquecountdataOverBoostNEDCDelayLookupTable-K-Gain2-K-Gain1SOCDemandTorquenmotGNoClutchReleaseFullLoadChargeTorquecountdataFullLoadChargeDivideDemandTorque3110Constant12130ConstantDemandTorqueClutchReleasebrakepedalGNonmotSOCRegenrateTorquecountdataBrakeRegenrateTorqueCalSOCDemandTorqueGNoClutchReleasenmotnmot1SOC1BoostTorquecountdataBoostBoostTorqueOverBoostTorquenmottimeSOCDischargedEffortBaterryDischargedEffortnmotSOCRegenerateTorquePartLoadChargeTorqueFullLoadChargeTorqueChargedeffortChargedCurrentBaterryChargedeffortAdd6ClutchRelease5loadSignal4Time3nmot2Brakepedal1GNoSOC计算怠速起停功能电池充电效率电池放电效率制动能量回收部分助力助力部分负荷充电全负荷充电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。扭矩计算模型模式切换模型整车动力经济性试验及仿真工具--19--整车动力经济性匹配工具--分析工具AMESim：多学科集成仿真平台