基于CRUISE M的AMT整车仿真与研究

0 引言

机械式自动变速箱(AMT)相比传统的手动变速箱，有着操作便捷、受驾驶习惯影响小、性能表现优异、可与电控发动机高效协同的优点，越来越受商用车行业的热捧，国内重型商用车对AMT自动变速箱的匹配比例近年来呈爆发式增长

。

开展AMT整车策略和数据标定的开发研究工作，整车可以在硬件成本不增加的情况下有效改善动力性、经济性、排放、舒适性等多方面的性能表现，助力商用车的节能减排

。基于CRUISE M软件平台搭建的具备发动机详细模型和整车控制策略的AMT整车系统级模型，可以仿真模拟不同动力总成配置和/或不同策略对整车性能的影响，可以通过单变量控制方式进行AMT整车这类复杂耦合系统下单一因素的解耦及敏感度分析，指导AMT整车与发动机的协同开发，提高研发效率。

1 整车软件介绍

CRUISE M是AVL公司开发的车辆系统级仿真平台软件，由AVL先进模拟技术部门于2015年10月正式发布，旨在为车辆及子系统的开发提供助力。CRUISE M仿真平台软件专门设计用于车辆多物理系统仿真，和高度灵活、多层次的建模方法相结合，同时集成了第三方工具的标准接口 FMI，无缝地将发动机热力循环、尾气净化装置系统、冷却和润滑系统、车辆传动系统以及控制系统集成到统一的仿真平台上，实现发动机和车辆高精度系统模拟、标定及开发的效果。

CRUISE M的 传动系统CRUISE M Driveline采用直观、模块化的整车和传动系统建模理念，是在CRUISE 软件基础上基于 CRUISE M平台软件开发的能够与实时发动机模型、冷却润滑系统模型无缝耦合的传动系统仿真平台。CRUISE M 的传动系统Driveline 具有以下几个特点：通过友好的建模环境，使用先进的系统/子系统层级概念，保证车辆开发周期内的一致性；快速而精确的油耗、动力排放性能的最佳平衡分析；有效的换挡策略开发模块充分考虑了动力性能、油耗和排放的影响；针对换挡瞬间，进行驾驶性能和换挡效率的评估；可以同 CRUISE M Engine，Flow 模块无缝连接进行车辆热管理系统的模拟；开放的组件和大量第三方软件接口支持进行从模型在环MiL, 软件在环SiL 到硬件在环HiL一整套控制策略开发和标定流程

。因此，AMT整车的策略模拟、协同标定、优化分析等工作可以在CRUISE M平台软件上开展，有效缩短AMT整车的开发周期。

启蒙在批判神学的时候，强调理性。不过这种理性变成了一种工具理性。而实践标准在批判两个凡是的时候，实际上在不同程度上也会出现类似的问题。这就是按照成功与否来判定真理，判断社会政策。这在很大程度上就把实践标准庸俗化。当实践标准的庸俗化的时候，一种实用主义的价值观就会盛行开来。在前面的分析中，我们已经指出，一种东西是否有用是与人们的意志和情感等价值因素有关的。于是，对于一些人有用的东西，对另一些人就可能没有用，对于一些人来说是成功的东西，对于另一些人来说就不成功。因此，当人们用一种实用主义的标准来看待实践标准的时候，理论上的争论就不可避免了。

2 整车模型搭建

虽然基层单位思想政治工作水平参差不齐，但只要思想高度重视，教育引导得力，督促推动得当，提高站区长思想政治工作水平，提升基层单位思想政治工作成效就不是难事，本文分析认为，其主要措施包括如下几个方面。

本文针对AMT整车的经济性能进行仿真与研究，选用GB/T 27840标准

的测试循环CHTC-TT(中国半挂牵引车列车行驶工况)、平原高速、国道、山区高速4个典型路谱作为循环工况，其中，CHTC-TT路谱坡度均为0，后三个路谱为采集道路车辆典型路线且均带有坡度。CRUISE M软件中依次添加四个Cycle Run任务，并在该任务的profile栏中输入具体的工况参数，完成仿真用工况建立。

AMT整车模型搭建完成后，需要对模型中的每个模块或部件进行数据标定。整车模型标定工作，主要包括发动机、AMT、冷却系统、整车控制四部分。其中，发动机部分，仿真工程师结合发动机台架特定试验工况的采集数据和发动机ECU控制器中的电控数据进行模型标定和闭环；AMT部分，通过变速箱厂家提供或台架试验测试的换挡策略、基础升降档换挡点及各类修正参数、跳档规律空档滑行进入退出条件等，进行模型标定和闭环；冷却系统部分，通过零部件厂家提供和台架试验测试的相关参数，进行模型标定和闭环；整车控制部分，通过将涉及整车电控功能的各类标定数值输入模型中并进行闭环。模型标定及闭环工作一般需要多轮迭代，不断提高仿真模型的精度。

3 整车模型标定及闭环

此外，一项据称是马尔切勒所出的裁判意见(同样是由于盖尤斯而为世人所知，乌尔比安[5]也很可能表示赞同)认为，实施了指任的被代理人有权直接针对一个与总管缔约且未履行的债务人，提起总管之诉；在船舶经营人之诉中，同样的结果藉由行省总督与生活资料供应官之手达成。[6]自此以后，这两项原本只能由缔约人直接对被指任者与指任者提起的“单向度”的诉权变成了双向的，因为后者也可以直接针对缔约人提起这些诉权。[注]该视角下的论述，参见柯珀拉·比萨扎：《从 iussum domini到contemplatio domini：代理史研究》，米兰：Giuffrè出版社，2008年，第250页及以下。

本文选取发动机后处理的平均排气温度提高比例和整车节油率两项关键指标，通过仿真结果与试验结果的偏差对比，验证AMT整车的优化效果和仿真模型的可行性。

4 整车仿真优化及试验验证

国六发动机有多个工作模式，整车运行过程中一般在常规模式和加热模式之间跳转。加热模式下，发动机后处理初始排气温度较低，为了降低排放超标和结晶风险，一般通过热管理相关动作和燃烧参数标定来提升排气温度并兼顾其他性能，当实际排气温度高于发动机控制器中预设的标定阈值时，加热模式退出，跳转进入常规模式。因此，发动机加热模式下同一工况点特别是低负荷区域工况点的燃油消耗率往往比常规模式相应工况点的燃油消耗率差，合理的提升发动机热管理水平有利于降低加热模式时间占比，起到一定的节油效果。本文结合选定发动机在不同工作模式下的排气温度MAP特性和油耗MAP特性，以及传动系统的效率MAP特性，整车工况落点向发动机+传动系统的综合高效区移动来实现节油；另一方面，采用专有整车策略和AMT空挡滑行优化来减少车辆路谱运行过程中的能量浪费；基于这两方面节油原理，结合优化前状态的工况落点和测试数据，共同生成CRUISE M软件模型使用的优化后状态。需要说明的是，本文模型使用的优化后状态的数据，主要基于经济性能提升角度进行研究和考虑，并没有进行整车驾驶性能的离线仿真以及基于驾驶性能的换挡修正，无法评价优化后状态的驾驶性能水平与原车优化前状态的驾驶性能是否相当。

本文基于一款49吨牵引车配置搭建AMT整车的系统级模型，其中，发动机满足国六b排放要求，变速箱型号、主减速器型号和轮胎型号均为市场主流配置，传动系统各零部件效率和车辆行驶阻力系数根据该款车辆试验测试得到。基于CRUISE M平台软件搭建的AMT整车系统级模型，发动机部分需要进行环境模块、空滤器模块、涡轮增压模块、进气管模块、气缸组模块、排气管模块、尾气后处理模块、各类燃烧参数、电控阀、温度压力传感器、PID参数、电控策略等的建模，进行热量连接类型、气路连接类型、机械连接类型、液路连接类型的能量连接，进而生成发动机详细模型；变速箱部分需要在传统MT模型基础上，集成变速箱程序模块(GB Program)、变速箱控制模块(GB Control)、AMT控制模块(AMT Control)、Function自主编程的换档修正模块(GB Program modification)、Function自主编程的空档滑行功能模块(ECO coasting)和其他自主编程模块，进而生成带空档滑行可选功能的AMT控制策略模型，AMT控制与分析子模型如图1所示；整车控制部分，需要根据自主设计策略进行Function编程；整车冷却系统部分需要进行散热器、中冷器、风扇等部件与发动机冷却模块的耦合；整车传动系统部分的离合器模块、主减速器模块、差速器模块、制动器模块、轮胎模块，与传统车辆的模块设置方式基本一致。基于以上工作，实现AMT整车的功能模拟，AMT整车的系统级模型见图2。

本文引用95%分位偏差来评价仿真模型精度， 95%分位偏差是指，某一参数的仿真数值与试验数值的偏差按照所有时间采样点从小到大的排序，处于95%位置时的偏差数值，统计学上认为如果能够保持95分位值的稳定性 ，就能很好的体现系统的稳定性。本文选取牵引车的原车标定数据和电控策略定义为优化前状态，在CRUISE M软件中依次完成各部分的参数标定工作，进行整车优化前状态下的工况循环仿真模拟。分析软件模拟的仿真数据和车辆实车的试验数据，4个工况循环下的各主要参数的95%分位偏差均不超过5.0%，说明本文搭建的AMT整车系统级模型的仿真精度满足使用要求，可以基于此状态进行后续的优化研究。以国道工况循环中的部分参数为例展示，整车车速、发动机转速、发动机扭矩、发动机进气温度、发动机进气量、发动机排气温度参数的仿真数据与试验数据对比依次见图3～图8，95%分位偏差范围依次为-0.47%、-1.21%、+0.88%、+3.51%、-0.65%、+4.79%，最大95%分位偏差为发动机排气温度参数。

将仿真模型用的优化后状态的相关策略和标定数据刷写至同一辆AMT整车上，进行优化后状态的实车试验验证。整车试验验证过程中，通过约束环境温度、热车时间、最大车速偏差及持续时间、驾驶员驾驶习惯等影响条件的设置，达到与整车仿真边界以及整车优化前状态试验时的边界保持基本一致。整车油耗试验结果需经重复性检验，试验结果的最大值与最小值的偏差高于第95百分位分布的标准差时，要增加试验次数。主要参数满足试验一致性要求时，方可取多次试验的算数平均值作为最终结果。

基于CRUISE M平台软件的AMT整车系统级模型上，仿真模拟整车优化后状态的4个工况循环。AMT整车优化后状态与优化前状态的仿真结果对比汇总见图9，优化后相比优化前状态，发动机后处理的平均排气温度分别提高7.45%、5.32%、8.97%、7.88%，整车油耗分别降低2.09%、1.23%、2.97%、1.66%。

湖州市南浔区人民政府副区长沈雪芬在大会致辞中肯定了南浔木地板产业的发展，并表扬了包括世友地板、久盛地板、森林之星地板等优秀地板品牌。她相信，中国地板产业必将形成新的格局，并拥有更广阔的发展前景。

AMT整车优化后与优化前状态的实车试验结果对比汇总见图10，优化后相比优化前状态，整车后处理排气温度实际分别提高9.66%、6.53%、10.84%、8.69%，整车油耗实际分别降低2.46%、1.41%、3.22%、2.08%。

对比图9和图10可以得出，整车4个典型循环工况下的平均排气温度提高比例和节油率两项关键指标，仿真结果相比试验结果，最大偏差分别为2.21%和0.42%，基本满足整车开发分析需求。

5 结论

本文基于CRUISE M软件平台建立AMT整车系统级仿真模型，并进行AMT整车经济性能的优化和验证。通过整车优化前与优化后两个状态下各自仿真数据和实车试验数据的对比分析，本文验证了仿真模型的精度良好，对AMT整车的开发及优化具有一定指导意义。

[1]李霖，奚美丽.中重卡AMT市场发展预测.汽车与配件, 2021, (06).

[2]张海明.商用车AMT变速箱的应用及未来发展趋势.机械管理开发, 2021,36(05).

[3]CRUISE M软件功能及应用介绍.李斯特技术中心(上海)有限公司,2018.

[4]中华人民共和国工业和信息化部.重型商用车辆燃料消耗量测量方法:GB/T 27840-2021[S].中国标准出版社.2021,43(020).