基于Cruise的某电动厢车模型设计与应用

邓家飞

摘 要：主机厂对整车性能进行摸底，目前主要有三种方式仿真模拟、转鼓台架测试以及实际道路测试。在整车研发过程中，驱动系统是整车动力的来源，是整车动力性能的贡献者，同时也是整车经济性能的能耗集中点；随着国家政府的大力提倡发展新能源汽车，国内市场各主机厂及零部件厂商形成了百家争鸣的良好竞争景象，正如此，新产品的迭代日益频繁，对整车开发周期、成本、性能等把控提出了新的挑战；根据项目车型开发思路，在产策通过市场调研、竞品分析等方式明确市场定位及初步确定整车性能目标，系统工程师通过匹配计算选型合适部件后，将进行仿真模拟验证阶段；仿真模拟则以成本低，效率高、灵活性强、实用性强、周期短，不受场地环境限制等长处，在项目之初，对整车确定动力性及CLTC经济性目标有着重要指导意义，缩短设计周期和设计成本，降低试制成本和试验成本，减少过程资源的浪费；本文将通过在实际项目开展中用Cruise仿真进行模型设计及应用。

关键词：新能源汽车 仿真 动力性 CLTC 经济性 整车性能

1 引言

1.1 项目介绍

该纯电动厢车项目整车架构为单电机后置后驱的纯电动厢车，采用单级减速器，省去多级能量传递；采用了平行桥的驱动构型，取消了传动轴等传动部件，增加整车底盘后半区空间利用率，降低整车成本及动力传输过程中能量的损耗，同时平行桥这种构型可以增加整车速比的扩展性，更容易实现速比的变化，便于系列产品平台化且便于维修；电池作为唯一能源为驱动电机及整车高压附件供能。

1.2 动力性评价分析

驱动系统是纯电动汽车动力的源泉，作为市场竞争中众多关键因素之一，是C端及B端客户考量该产品最基本，最重要标准之一，深受客户关心。根据国家相关法规规定，动力性主要包括瞬时最高车速、持续最高车速、爬坡能力、加速能力等。由于该项目为小吨位纯电动商用厢车，主要考量爬坡能力、持续最高车速、加速能力需满足整车动力性目标。

1.3 经济性评价分析

在1.2基础之上，纯电动汽车的经济性也是C端及B端客户较为关心的性能，它决定了该产品使用价值，日常经营范围、里程需求等。通过以恒速行驶一段时间或者以特定工况运行时，所消耗的能量来进行评价。续航里程及单位能量消耗率是市场较普遍的评价方式。它表征了整车的电耗水平、效率高低。电耗越低，效率越高，可使用里程范围更大。

2 项目整车参数及性能目标

3 仿真建模

3.1 软件简介

Cruise仿真软件作为目前动力性经济性使用频度较高的软件之一，将汽车零部件分为各个离散模块，便于用户根据不同需求及不同结构来进行整车模型搭建；典型应用在汽车行业做经济性、动力性（起步、加速、最高车速、爬坡等）、能耗等计算和优化，同时在设计阶段还便于对整车匹配及传动系统（AT、AMT、CVT、DCT等）、动力系统（各类电动机、各类发动机）、储能系统（各类电池、电容）等部件优化，提升整车性能，缩短设计周期，降低开发成本；模型搭建一般分为机械布置、信号连接、策略控制三部分：

（1）机械布置： 根据项目整车架构及部件总布置，进行模型各部件模块的布置，符合整车上各零部件相对位置，界面整洁美观，便于后续调整优化。

（2）信号连接：对整车各部件输入输出信号进行逻辑性连接。

（3）策略控制：通过软件的Function模块用户可根据整车策略（比如能量回收策略）进行自定义函数计算，见图1。

该模型经过机械布置、信号连接，策略控制三个部分完成，其中包括电池系统（Battery）、驱动电机系统（Electric Motor）、策略模块（Function）、制动器系统（Brakes）、消耗原件（Electric System）等系統组成。同时添加动力性经济性计算任务：满负荷加速性能分析（Full Load Acceleration）、循环行驶工况（Cycle Run）、稳态行驶性能分析（Constant Drive）、爬坡性能分析（Climbing Performance）等计算模块，该软件有强大的求解器，进行仿真计算时运行时间极大的缩短。

3.2 驱动系统匹配选型参数见表3

4 仿真结果及分析

4.1 加速时间及最大车速，见图2

仿真结果显示，0-50km/h加速时间为5.9s；50-80km/h加速时间为7.5s，分别满足整车性能目标8s和10s，加速性能达标；理论最大车速可以达到98km/h，远远高于性能目标80km/h，但由于整车控制策略限速，整车正常车速不会高于80km/h，有充足的裕量增加后续车型的扩展性及性能提升。

4.2 爬坡能力，见图3

仿真结果显示，该纯电动厢车极限爬坡度为27.45% ，速度为1km/h；在实际道路工况下，一般需满足15km/h的爬坡能力，由上图可知，在15km/h速度下，爬坡度为27%，仍满足整车爬坡目标20%需求，爬坡性能达标，并有一定裕量应对市场极限工况，提升市场竞争力。

4.3 经济性及能耗，见图4、图5

续航里程与电耗成反比，电耗越低，续航里程将更长；根据仿真结果显示，百公里电耗为16.8kwh/100km，低于整车经济性电耗，续航里程将持续更长；由上图显示该纯电厢车续航里程为238.3km，满足整车经济性目标220km，且比目标多8%的里程裕量，续航里程达标。

5 结语

针对对某纯电动厢车项目，根据性能目标参数，完成驱动系统驱动电机及动力电池的选型，并且依托Cruise软件强大的模型搭建及计算任务设置进行仿真计算结果显示，动力性（最高车速、爬坡能力、加速时间等）及经济性（续航里程、百公里电耗等）均能达到整车性能目标，满足整车开发需求，并且有一定裕量，提升市场竞争优势，或为后续平台性能扩展留有提升空间。

参考文献：

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