汽車起步動力性研究

張紅梅

摘 要：基于實車測試結果，精準建立整車起步動力性仿真模型，以開發某款乘用車為研究對象，按整車起步動力性要求，分析整車速比增大和調整Pedal map對整車起步動力性的影響等。

關鍵詞：仿真模型;起步動力性;整車速比

中圖分類號：U467? 文獻標識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）13-161-03

Research On Automobile Starting Power Performance

Zhang Hongmei

（ Technical Centre， Anhui JiangHuai Automobile CO.， LTD， Anhui Hefei 230601 ）

Abstract： Based on the real vehicle test results， accurate to establish dynamic simulation model of the vehicle start to develop a model of passenger car as the research object， according to the vehicle starting power requirements， analysis of the vehicle speed ratio increase and the Pedal map adjustment influence on the starting power performance of the vehicle， etc.

Keywords： The simulation model; Starting power; The vehicle speed ratio

CLC NO.： U467? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）13-161-03

前言

汽車動力性反映汽車在各種行駛條件下能達到最高平均行駛速度的能力。因此，從獲得盡可能高的平均行駛速度的觀點出發，汽車的動力性主要有三個評價指標：1）汽車的最高車速;2）汽車的加速時間;3）汽車的最大爬坡度。但隨著人們對汽車動力性的體驗對比，尤其是SUV，整車起步動力性越來越受到客戶的關注。

本文基于實車測試結果，精準建立整車起步動力性仿真模型，以開發某款乘用車為研究對象，按整車起步動力性要求，分析整車速比增大和調整Pedal map對整車起步動力性的影響，綜合考慮整車其它方面動力性以及經濟性、研發周期和開發費用等，以明確最終的開發方案。

1 開發背景

某款SUV二代產品正處于開發啟動階段，開發指令中要求提升整車起步動力性，匹配DCT變速箱。初步分析整車起步動力性的優化方案主要有：硬件方面增大整車速比，軟件方面調整pedal map。

本文重點在于基于實測數據建立精準起步動力性仿真模型，定義起步動力性評價指標，利用仿真模型進行不同方案匹配分析，綜合其它方面等最終確定方案。

2 仿真模型

2.1 模型建立

根據車輛傳動系統、總體結構利用AVL Cruise軟件建立整車仿真模型，如圖1所示，該模型主要由以下模塊組成：車輛模塊（Vehicle）、發動機模塊（Engine）、離合器模塊（Clutch）、變速器模塊（GearBox）、主減速器模塊（Single Ratio）等，各模塊之間用機械連接和數據總線連接。圖1中刷黃色的模塊GearBox和Cockpit可以調整不同的方案進行仿真計算。

Pedal map是轉速-踏板開度-需求扭矩的關系，使用pedal map調整方案，全負荷動力性和經濟性沒有變化，但對起步動力性和部分負荷動力性有影響。如圖2所示，仿真模型中數據總線輸入輸出連接為Engine——Desired Torque——Cockpit-pedal map——Desired Torque。

Cockpit模塊中Acceleration Pedal Selection選擇Map，輸入轉速-踏板開度-不同的需求扭矩，可進行相應的仿真計算。具體輸入界面，如圖3所示。

2.2 模型調校

利用數采設備分別對一代SUV車、一代SUV車（pedal調整）及另一臺SUV（2.0T++6DCT）車，共計三臺車進行不同踏板開度下的起步動力性實測，同時，校正仿真模型中相關參數，最終仿真與實測值誤差在±0.5s之內，模型較精準（見表1），可以支撐后續不同方案的仿真分析。

3 指標定義

以踏板開度20%/30%/40%/50%下0-20km/h加速時間作為起步動力性評價指標。

4 方案分析

4.1 速比增大

整車速比增大方案主要是改變主減速比，DCT換擋線作適應性調整，pedal map不作調整，對整車動力性和經濟性進行仿真對比分析。

4.1.1 速比方案對比

整車速比增大方案是基于現有一代DCT，主減速比增大，各檔速比不變。與起步動力性相關的1檔總速比增大5.6%，各檔總速比平均增大6.3%。

4.1.2 換擋線設計

排放由國5升級為國6后，ECO模式取消，以Normal模式作為主模式。速比增大后的換擋線以國5 Normal模式的換擋線為基礎狀態進行設計，以綜合油耗（冷機，查表）和客戶關注的起步動力性作為優化目標。換擋線設計如下：

（1）低負荷區（0%-31.25%）：優先考慮經濟性，兼顧動力性，因速比增大，換擋轉速較基礎狀態可適當降低。

（2）高負荷區（93.75%-105%）：只考慮動力性，受換擋轉速的限制，換擋轉速與基礎狀態相同。

（3）中負荷區（37.5%-87.5%）：考慮低負荷區和高負荷區換擋轉速的平順性，換擋轉速隨低負荷區換擋轉速的調整而調整。

假設低負荷區換擋轉速較基礎狀態降低0rpm、100rpm和200rpm，計算低負荷區換擋轉速降低0rpm的方案最優，其起步及部分負荷動力性提升最明顯，經濟性與速比調整前基本一致。換擋線較基礎狀態，升、降檔車速均左移;如圖4、圖5所示。

4.2 pedal map調整

Pedal map是轉速-踏板開度-需求扭矩的關系，Pedal map調整方案是基于標定部提供的基礎pedal map，調整不同的踏板開度下對應的需求扭矩，利用仿真模型進行對比分析，只影響起步動力性和部分負荷動力性，全負荷動力性和經濟性沒有變化。

1.5TGDI調整后較調整前，踏板開度10%/20%/30%/40%/ 50%下的需求扭矩平均高33.1%。隨著踏板開度的增大，1.5TGDI調整后的需求扭矩增加比例減小;如圖6所示。

5 仿真對比

5.1 起步動力性對比

以踏板開度20%/30%/40%/50%下0-20km/h加速時間作為起步動力性的評價指標。

整車速比增大，起步動力性性能平均提升4.5%;Pedal map調整，起步動力性性能平均提升18.4%;Pedal map調整方案占優，詳見表2。

5.2 部分負荷動力性對比

以踏板開度20%/30%/40%/50%下0-30/60/120km/h加速時間作為部分負荷動力性的評價指標。

整車速比增大，部分負荷動力性性能平均提升5.1%;Pedal map調整，部分負荷動力性性能平均提升24.5%;Pedal map調整方案占優，詳見表3。

5.3 全負荷動力性對比

整車速比增大，D檔0-100km/h加速時間由12.8s提升至12.4s，D檔60-100km/h加速時間由6.6s提升至6.4s，D檔80-100km/h加速時間由9.0s提升至8.9s，性能平均提升2.4%。但Pedal map調整后，對整車全負荷動力性無影響。

5.4 經濟性對比

整車速比增大，通過優化DCT換檔線，對NEDC循環工況熱機油耗、冷機綜合油耗以及等速油耗幾乎無影響;但整車速比增大后，120km/h對應發動機轉速：2465rpm≤3000rpm，較增大前2299rpm高166rpm，在用戶可接受范圍內。Pedal map調整，不改變轉速，對NEDC循環工況熱機油耗、冷機綜合油耗以及等速油耗無影響;詳見表4。

6 結論

通過以上對比，從整車動力性和經濟性兩大方面綜合分析，采用pedal map調整方案較好，詳見表5。另外，研發周期方面，整車速比增大方案需要14個月，pedal map調整需要6個月;開發費用方面，整車速比增大方案需要50萬+標定費用，pedal map調整只需標定費用。綜合評估，最終確定采用pedal map調整方案。

本文介紹了某款SUV部起步動力性提升的研究思路，基于實測數據，利用AVL Cruise軟件建立了整車起步動力性仿真模型;在產品開發之初，僅通過仿真分析能很好地指導平臺后續車型起步動力性開發，節約開發成本和縮短研發周期等。

參考文獻

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