汽車動力系統匹配功率平衡方程式加速項問題研究*

賈立進，陳平，郭文劍

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汽車動力系統匹配功率平衡方程式加速項問題研究*

賈立進1，陳平1，郭文劍2

（1.北京汽車研究總院有限公司新技術研究院，北京 101300；2.北京新能源汽車股份有限公司，北京 100176）

針對汽車科技文獻中汽車動力系統匹配功率平衡方程加速項的分歧，文章從理論上辨別了真偽，并構思驗證方法，驗證辨別結果。從汽車設計角度為國家執法機關治理超載車輛正常行駛現象提供科學依據。

功率平衡；加速項；分歧；辨別；驗證

前言

汽車動力系統匹配是汽車工程研發的重要環節，處于前端概念設計階段，若在此階段發現設計問題，那么解決問題的成本最小，同時汽車動力系統匹配結果將影響后續各工程研發階段整車性能，匹配過程中，必須堅持夠用即可的原則，如果發動機或電機功率選小了，將會出現小馬拉大車現象，造成車輛動力性不足；如果發動機或電機功率選大了，將會出現大馬拉小車現象，這為超載車輛的正常行駛創造了便利條件。

從過去已發表的汽車動力系統匹配與部件選型文獻來看，大部分文獻[1-5]中，汽車行駛功率平衡方程如公式（1），加速項功率如公式（2）；但有極少數文獻[6]中，汽車行駛功率平衡方程如公式（3），加速項功率如公式（4）。

顯然，公式（2）與公式（4）有差異，二者肯定存在對錯，值得深入研究，辨別真偽，并設法驗證辨別真偽結果。因此，本文的其余部分安排如下：第二節給出辨別真偽過程；第三節給出第二節所述的辨別真偽結果的驗證方法，并驗證辨別真偽結果的正確性；最后，第四節給出主要結論，并為未來研究人員給出建議。

1 真偽辨別

基于參考文獻[1-6]，經過以上分析與辨別，本文認為公式（1）與公式（2）是錯的，公式（3）與公式（4）是正確的。

2 辨別結果驗證

為了驗證公式（1）、（2）、（3）、（4）真偽辨別結果，本文結合某型電動汽車案例變換公式（1）與公式（3），見公式（5）與公式（6），計算加速時間，并繪制0~100km/h加速時間曲線圖，見圖1與圖2，并用同樣的電動汽車特征參數進行動力性仿真，并繪制0~100km/h加速時間曲線仿真圖，見圖3。

注意，0~100km/h加速一般在平路上試驗，路面坡度i為0，因此公式（5）與公式（6）中無坡度項，v計算公式如下：

公式（5）、公式（6）及公式（7）中的參數見表1，表中參數也是動力性仿真輸入數據。

表1 某型電動汽車計算與仿真參數

根據公式（7），v計算結果為51.57km/h，根據參考文獻[7]工作思路，把v~v區間劃分成10000個等長度小區間，小區間長度v計算公式見公式（8）；同理，把v~v區間劃分成10000個等長度小區間，小區間長度v計算公式見公式（9）。

則v與v計算公式分別為：

積分區間經過劃分，則人類思維所能識別的公式（5）與公式（6）依據積分原始概念可轉換為計算機所能識別、處理的公式（12）與公式（13）。

根據上述公式，借助計算機微軟OFFICE軟件工具中的10000行EXCEL表格，可計算每一個小區間的加速時間，并依次累加，得到加速時間曲線圖的縱坐標，同時，依次累加速度，得到加速時間曲線圖的橫坐標，累加計算公式見公式（14）與公式（15）。

根據公式（12），計算結果為49.7s，0~100km/h加速時間曲線見圖1；根據公式（13），計算結果為13.81s，0~100km/h加速時間曲線見圖2；動力性0~100km/h加速時間仿真曲線見圖3，0~100km/h加速時間仿真結果為11.9s。

圖2 公式（13）所對應的0~100km/h加速時間曲線圖

圖3 動力性0~100km/h加速時間仿真曲線圖

從圖1、圖2、圖3來看，圖1與圖3加速曲線及其對應的數據相差甚遠，偏差太大，圖1的最終結果是49.7s，圖3的最終結果是11.9s；圖2與圖3加速曲線及其對應的數據相近，偏差較小，圖2的最終結果是13.81s，圖3的最終結果是11.9s。這充分驗證了真偽辨別結果的正確性，即公式（1）、公式（2）、公式（5）與公式（12）是錯的，公式（3）、公式（4）、公式（6）與公式（13）是正確的。

從圖1來看，如果車輛要實現13.81s的加速時間，必須加大發動機或電機的輸出功率，選擇大功率發動機或電機，但這種錯誤的設計必將導致大馬拉小車現象，為超載車輛的正常行駛提供了足夠的驅動功率。

3 結論

本文首先從所研究的參考文獻中覺察到不同參考文獻功率平衡方程的差異，加速項需求功率有3.6倍差距，進而辨別公式的真偽對錯，并構思有說服力的驗證方法驗證辨別結果，并將正確的公式（3）呈現給讀者。

本文工作已經辨別、驗證了公式（3）為正確的汽車動力系統匹配功率平衡方程式。如果持續進行跟進研究及系列性更正、糾錯，必將從汽車設計源頭上為國家執法機關治理超載車輛正常行駛現象提供科學依據。

4 致謝

在本研究過程中，北京汽車研究總院有限公司新技術院副院長、教授級高工、燃料電池汽車項目總負責人陳平博士創建了燃料電池汽車整車研究平臺，給予本研究全方位的支持與幫助，在此表示衷心感謝！北京新能源汽車股份有限公司工程研究院郭文劍工給予本研究關于仿真驗證支持與幫助，在此表示衷心感謝！本文是在家人鼓勵下完成，在她們關懷、照顧下，得以全身心的投入本文創作中，在此我向她們表示衷心感謝！同時，向所有在本文寫作過程中關心過我的朋友們表示感謝！

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A Research on the Acceleration Terms in the Power Balance Equation about the Matching for the Vehicle Powertrain

Jia Lijin1, Chen Ping1, Guo Wenjian2

（1.New Technology Institute, Beijing Automobile Technology Center Co., Ltd, Beijing 101300; 2.Beijing New Energy Automobile Co., Ltd., Beijing 100176 )

In the automotive science and technology literature, aiming at the disagreement of the acceleration terms in the power balance equation of the matching for automotive power system, this paper distinguishes the true from the false in theory, designs a verification method, verifies the identification results. From the perspective of the automotive design, this paper provides a scientific basis for the national law enforcement agencies to control the normal driving of the overloaded vehicles.

power balance; acceleration terms; disagreement; distinguishes; verify

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1671-7988(2019)05-71-03

U462

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1671-7988(2019)05-71-03

U462

賈立進（1980-)，男，南京大學計算機技術碩士學位，現任職于北汽集團新技術研究院，負責整車電控系統設計與集成及整車動力系統性能匹配業務，主要研究方向為電動汽車整車電控系統設計與集成。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.05.021