ADVISOR仿真軟件在并聯混合動力汽車動力性能開發中的應用

葉孟蜍，高菲菲

(1.奇瑞汽車股份有限公司，安徽蕪湖241006;2.安徽師范大學，安徽合肥241000)

0 引言

目前國內并未開發出一款完整的可以針對不同車輛的仿真軟件，由美國可再生能源實驗室 (NREL:National Renewable Energy Laboratory)在Matlab和Simulink軟件環境下開發的仿真軟件 ADVISOR2002［1］，因其源代碼開放，并且免費，所以目前國際上許多企業和研究機構都在使用，并且已有許多成功應用實例［2－3］。使用ADVISOR軟件可針對車型建模，根據所需性能要求來設定整車參數和仿真參數，進行參數匹配，可完成有效的仿真，生成的仿真結果比較詳細，可比較全面考察和評估汽車的各種性能，保證了工程質量，也縮短研發周期與研發成本，提高了設計開發效率。本文作者針對某款超級電容式并聯混合動力汽車動力性能進行仿真，利用ADVISOR仿真軟件對其性能進行分析，通過不斷匹配各參數來縮小原車型設計要求與仿真結果之間的差異，最終滿足設計要求。

1 超級電容式并聯混合動力汽車結構

并聯混合動力汽車的動力系統包括動力總成 (含發動機和變速箱)、電池組和電機。動力總成和電機都可以給汽車提供動力，電機反過來可作為發電機給電池充電。一般情況下，并聯混合動力汽車的變速箱默認為五速的，默認的控制策略是并聯電機輔助策略，混合動力汽車的負載為恒電功率負載。并聯混合動力汽車的結構圖如圖1所示。

2 整車動力性能仿真

汽車動力性能指標中，主要以汽車的最高車速、最大爬坡度和百公里加速時間來作為考量指標。由于ADVISOR軟件的源代碼公開，除其本身自帶有很多典型車輛的模塊，用戶還可根據自身需求修改模型。某車動力性能設計的要求為最大車速vmax≥140 km/h，最大爬坡度為15%，0～100 km/h的加速時間t≤14 s。

圖2為ADVISOR對該款混合動力汽車建立的仿真模型，其仿真思路是以向后仿真為主，向前仿真為輔［4］，模型中箭頭方向代表仿真數據傳遞方向，數據從左向右傳遞代表向后仿真路徑，數據從右向左傳遞代表向前仿真路徑。

3 整車動力系統技術參數

根據上述仿真流程，在仿真前首先要輸入整車參數，整車參數輸入可以通過其中的變量編輯按鈕直接修改并保存，如整車質量、風阻系數等，也可通過其Matlab-M文件來進行修改，如發動機的萬有特性等。經反復對參數進行匹配，設定整車仿真參數如表1所示。

表1 某款車整車仿真參數

3.1 仿真參數選擇

我國主要以ECE_EUDC循環工況為主，在ADVISOR仿真參數輸入界面中，選擇CYC_ECE_EUDC循環工況，在該工況中，總行駛時間為1 225 s，總行駛里程為10.93 km，最大行駛速度為120 km/h，平均速度為32.12 km/h，最大加速度為1.06 m/s2，行駛過程中共停車13次，如圖3所示。在加速度性能測試選項中，換擋延遲時間為默認值0.2 s，選擇所有系統都可用，選擇0～100 km/h所用時間、最高加速度和最高車速為輸出的結果，如圖4所示。在爬坡性能測試選項中，爬坡速度為37 km/h，選擇所有系統可用，如圖5所示。

3.2 仿真結果分析

汽車行駛速度隨時間變化如圖6所示，車速接近循環行駛工況的車速。如圖7所示為超級電容作為蓄電池荷電狀態的SOC曲線圖，每個抖動彎曲表明該電動汽車在行駛過程中頻繁加減速過程中不斷地回收能量給超級電容充電。由圖可知超級電容的荷電狀態SOC在一段時間內變化比較平緩，波動幅度較小，有利于延長超級電容的使用壽命。如圖8所示，汽車在該循環工況下，當加速時，電機提供輔助驅動，當減速或停車時，電機回收制動能量。

利用ADVISOR建立的仿真模型對該車進行動力性能仿真，結果如表2所示，仿真值與設計值對比表明整車設計和參數匹配方案可行，且滿足動力性能設計要求。

表2 動力仿真結果

4 結論

利用ADVISOR軟件對某款超級電容式并聯混合動力汽車的發動機、電機等關鍵動力部件的參數進行選型匹配及建模，仿真結果證明了使用ADVISOR軟件對汽車動力性能進行分析研究的可行性，對開展汽車仿真設計的研究具有實際的參考價值。

【1】美國可再生能源實驗室.ADVISOR2002:Documentation［M］.2002.

【2】張翔，趙韓，錢立軍，等.電動汽車仿真軟件ADVISOR［J］.汽車研究與開發，2003(4):14－16.

【3】董曉倩，管衛華，高俊文.基于ADVISOR的常規汽車性能仿真研究［J］.廣東交通職業技術學院學報，2011，10(1):65 －67.

【4】劉磊，剛憲約，王樹鳳，等.汽車仿真軟件 ADVISOR［J］.農業裝備與車輛工程，2007(2):41－42.

【5】張翔，趙韓，錢立軍，等.電動汽車仿真軟件ADVISOR的應用［J］.交通科技與經濟，2004(3):41－43.