汽车起步动力性研究

张红梅

摘 要：基于实车测试结果，精准建立整车起步动力性仿真模型，以开发某款乘用车为研究对象，按整车起步动力性要求，分析整车速比增大和调整Pedal map对整车起步动力性的影响等。

关键词：仿真模型;起步动力性;整车速比

中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：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

汽车动力性反映汽车在各种行驶条件下能达到最高平均行驶速度的能力。因此，从获得尽可能高的平均行驶速度的观点出发，汽车的动力性主要有三个评价指标：1）汽车的最高车速;2）汽车的加速时间;3）汽车的最大爬坡度。但随着人们对汽车动力性的体验对比，尤其是SUV，整车起步动力性越来越受到客户的关注。

本文基于实车测试结果，精准建立整车起步动力性仿真模型，以開发某款乘用车为研究对象，按整车起步动力性要求，分析整车速比增大和调整Pedal map对整车起步动力性的影响，综合考虑整车其它方面动力性以及经济性、研发周期和开发费用等，以明确最终的开发方案。

1 开发背景

某款SUV二代产品正处于开发启动阶段，开发指令中要求提升整车起步动力性，匹配DCT变速箱。初步分析整车起步动力性的优化方案主要有：硬件方面增大整车速比，软件方面调整pedal map。

本文重点在于基于实测数据建立精准起步动力性仿真模型，定义起步动力性评价指标，利用仿真模型进行不同方案匹配分析，综合其它方面等最终确定方案。

2 仿真模型

2.1 模型建立

根据车辆传动系统、总体结构利用AVL Cruise软件建立整车仿真模型，如图1所示，该模型主要由以下模块组成：车辆模块（Vehicle）、发动机模块（Engine）、离合器模块（Clutch）、变速器模块（GearBox）、主减速器模块（Single Ratio）等，各模块之间用机械连接和数据总线连接。图1中刷黄色的模块GearBox和Cockpit可以调整不同的方案进行仿真计算。

Pedal map是转速-踏板开度-需求扭矩的关系，使用pedal map调整方案，全负荷动力性和经济性没有变化，但对起步动力性和部分负荷动力性有影响。如图2所示，仿真模型中数据总线输入输出连接为Engine——Desired Torque——Cockpit-pedal map——Desired Torque。

Cockpit模块中Acceleration Pedal Selection选择Map，输入转速-踏板开度-不同的需求扭矩，可进行相应的仿真计算。具体输入界面，如图3所示。

2.2 模型调校

利用数采设备分别对一代SUV车、一代SUV车（pedal调整）及另一台SUV（2.0T++6DCT）车，共计三台车进行不同踏板开度下的起步动力性实测，同时，校正仿真模型中相关参数，最终仿真与实测值误差在±0.5s之内，模型较精准（见表1），可以支撑后续不同方案的仿真分析。

3 指标定义

以踏板开度20%/30%/40%/50%下0-20km/h加速时间作为起步动力性评价指标。

4 方案分析

4.1 速比增大

整车速比增大方案主要是改变主减速比，DCT换挡线作适应性调整，pedal map不作调整，对整车动力性和经济性进行仿真对比分析。

4.1.1 速比方案对比

整车速比增大方案是基于现有一代DCT，主减速比增大，各档速比不变。与起步动力性相关的1档总速比增大5.6%，各档总速比平均增大6.3%。

4.1.2 换挡线设计

排放由国5升级为国6后，ECO模式取消，以Normal模式作为主模式。速比增大后的换挡线以国5 Normal模式的换挡线为基础状态进行设计，以综合油耗（冷机，查表）和客户关注的起步动力性作为优化目标。换挡线设计如下：

（1）低负荷区（0%-31.25%）：优先考虑经济性，兼顾动力性，因速比增大，换挡转速较基础状态可适当降低。

（2）高负荷区（93.75%-105%）：只考虑动力性，受换挡转速的限制，换挡转速与基础状态相同。

（3）中负荷区（37.5%-87.5%）：考虑低负荷区和高负荷区换挡转速的平顺性，换挡转速随低负荷区换挡转速的调整而调整。

假设低负荷区换挡转速较基础状态降低0rpm、100rpm和200rpm，计算低负荷区换挡转速降低0rpm的方案最优，其起步及部分负荷动力性提升最明显，经济性与速比调整前基本一致。换挡线较基础状态，升、降档车速均左移;如图4、图5所示。

4.2 pedal map调整

Pedal map是转速-踏板开度-需求扭矩的关系，Pedal map调整方案是基于标定部提供的基础pedal map，调整不同的踏板开度下对应的需求扭矩，利用仿真模型进行对比分析，只影响起步动力性和部分负荷动力性，全负荷动力性和经济性没有变化。

1.5TGDI调整后较调整前，踏板开度10%/20%/30%/40%/ 50%下的需求扭矩平均高33.1%。随着踏板开度的增大，1.5TGDI调整后的需求扭矩增加比例减小;如图6所示。

5 仿真对比

5.1 起步动力性对比

以踏板开度20%/30%/40%/50%下0-20km/h加速时间作为起步动力性的评价指标。

整车速比增大，起步动力性性能平均提升4.5%;Pedal map调整，起步动力性性能平均提升18.4%;Pedal map调整方案占优，详见表2。

5.2 部分负荷动力性对比

以踏板开度20%/30%/40%/50%下0-30/60/120km/h加速时间作为部分负荷动力性的评价指标。

整车速比增大，部分负荷动力性性能平均提升5.1%;Pedal map调整，部分负荷动力性性能平均提升24.5%;Pedal map调整方案占优，详见表3。

5.3 全负荷动力性对比

整车速比增大，D档0-100km/h加速时间由12.8s提升至12.4s，D档60-100km/h加速时间由6.6s提升至6.4s，D档80-100km/h加速时间由9.0s提升至8.9s，性能平均提升2.4%。但Pedal map调整后，对整车全负荷动力性无影响。

5.4 经济性对比

整车速比增大，通过优化DCT换档线，对NEDC循环工况热机油耗、冷机综合油耗以及等速油耗几乎无影响;但整车速比增大后，120km/h对应发动机转速：2465rpm≤3000rpm，较增大前2299rpm高166rpm，在用户可接受范围内。Pedal map调整，不改变转速，对NEDC循环工况热机油耗、冷机综合油耗以及等速油耗无影响;详见表4。

6 结论

通过以上对比，从整车动力性和经济性两大方面综合分析，采用pedal map调整方案较好，详见表5。另外，研发周期方面，整车速比增大方案需要14个月，pedal map调整需要6个月;开发费用方面，整车速比增大方案需要50万+标定费用，pedal map调整只需標定费用。综合评估，最终确定采用pedal map调整方案。

本文介绍了某款SUV部起步动力性提升的研究思路，基于实测数据，利用AVL Cruise软件建立了整车起步动力性仿真模型;在产品开发之初，仅通过仿真分析能很好地指导平台后续车型起步动力性开发，节约开发成本和缩短研发周期等。

参考文献

[1] 余志生.汽车理论[M].3版.北京：机械工业出版社，2000.

[2] 林学东.汽车动力匹配技术[D].北京：中国水利水电出版社.2010.1.

[3] 徐华东.发动机与汽车理论（第二版） [D].北京：人民交通出版社，2017.

[4] 张志沛.汽车发动机原理[M].北京：人民交通出版社，2003.