Hyboost車型性能優(yōu)化分析

郭正默，劉閃閃，鐘磊，孔皓

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

引言

隨著油耗和排放法規(guī)的愈發(fā)嚴(yán)格，傳統(tǒng)的純?nèi)加蛙囈呀?jīng)無(wú)法滿足市場(chǎng)和客戶的需求，混合動(dòng)力汽車具備油耗較低的優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)具有良好的發(fā)展前景。本文對(duì)一種Hyboost車型進(jìn)行研究，在 MWorks軟件中建立整車模型，重點(diǎn)是建立混合動(dòng)力模塊及Hyboost控制模塊模型。通過(guò)對(duì)所建模型進(jìn)行仿真計(jì)算，分析出Hyboost車型的性能優(yōu)勢(shì)。

1 Hyboost車型控制策略設(shè)計(jì)

相對(duì)于傳統(tǒng)車型，Hyboost車型增加了由BSG、48V電池以及負(fù)載等子模塊構(gòu)成的混合動(dòng)力模塊和Hyboost控制模塊。在車輛起步或接近停止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)并由電池驅(qū)動(dòng)；當(dāng)車輛加速時(shí)，動(dòng)力輸出端的能量經(jīng)傳動(dòng)系傳遞至車輪，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量，HyBoost系統(tǒng)根據(jù)車輛的當(dāng)前狀態(tài)決定輸出或存儲(chǔ)能量；車輛制動(dòng)時(shí)，BSG發(fā)電回收能量存儲(chǔ)在電池中。這樣就避免了發(fā)動(dòng)機(jī)在較低效率區(qū)間工作，達(dá)到了降低油耗的目的。

圖1 Hyboost車型控制策略邏輯示意圖

2 Hyboost車型模型搭建

2.1 整車模型搭建

根據(jù)實(shí)車參數(shù)及工作原理，在MWorks中搭建出整車模型如圖2所示。整車模型中包括車身、駕駛艙、發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速箱等傳統(tǒng)車型模塊及Hyboost車型特有的混合動(dòng)力模塊和Hyboost控制模塊。

圖2 Hyboost車型整車模型搭建示意圖

2.2 混合動(dòng)力模塊模型搭建

由圖2中可見(jiàn)，混合動(dòng)力模塊由電池、電負(fù)載、BSG和皮帶等子模塊組成。電池子模塊模型的主要功能是計(jì)算電池溫升、剩余電量、開(kāi)路及端路電壓、總電阻和輸出功率范圍；電負(fù)載模擬車輛上的耗電附件；皮帶傳遞轉(zhuǎn)矩；BSG子模塊主要功能是計(jì)算BSG模塊溫升、BSG輸出扭矩以及BSG模塊中的角速度和角加速度。

以BSG子模塊中的BSG核心模塊模型為例，如圖3所示。BSG扭矩管理系統(tǒng)通過(guò)輸入的需求扭矩和BSG可輸出扭矩的范圍確定輸出扭矩，根據(jù)輸出扭矩判斷BSG模塊進(jìn)入起動(dòng)機(jī)模式輔助驅(qū)動(dòng)車輛或是發(fā)電機(jī)模式向電池充電。這兩種模式下都會(huì)有輸出電流、功率、扭矩和功率損失。輸出的功率損失用以計(jì)算模塊的溫升，輸出的扭矩用來(lái)計(jì)算模塊的角速度和角加速度。

圖3 BSG核心模塊模型搭建示意圖

表1 Hyboost控制模塊各子模塊工作原理

2.3 Hyboost控制模塊模型搭建

Hyboost控制模塊由如圖4所示的6個(gè)子模塊構(gòu)成，分別為電怠速、制動(dòng)能量回收、扭矩需求、智能發(fā)電、輔助驅(qū)動(dòng)和扭矩管理系統(tǒng)模塊。

圖4 Hyboost控制模塊模型搭建示意圖

Hyboost控制模塊通過(guò)對(duì)輸入的各種車輛狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，輸出控制信號(hào)，達(dá)到降低整車油耗的目的。各模塊的工作原理見(jiàn)表1。

3 仿真結(jié)果分析

基于上述控制策略搭建的Hyboost車型主要仿真參數(shù)如表2所示。

表2 Hyboost車型主要仿真參數(shù)

對(duì)所搭建的Hyboost車型模型進(jìn)行了動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性仿真計(jì)算，可以獲得計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果，并與傳統(tǒng)無(wú)Hyboost模塊車型仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖5、6所示，結(jié)果匯總見(jiàn)表3。

圖5 80-120km/h加速曲線對(duì)比

圖6 NEDC循環(huán)平均油耗對(duì)比

表3 動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性仿真結(jié)果對(duì)比

由仿真數(shù)據(jù)可得，Hyboost車型與傳統(tǒng)車型相比動(dòng)力性略有提升，經(jīng)濟(jì)性提升了10%以上。

4 結(jié)論

Hyboost車型相對(duì)于傳統(tǒng)車型在經(jīng)濟(jì)性方面具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。本文在MWorks軟件中針對(duì)Hyboost車型進(jìn)行了模型搭建和仿真計(jì)算，模型中相對(duì)于傳統(tǒng)車型增加了混合動(dòng)力模塊和 Hyboost控制模塊。經(jīng)過(guò)對(duì)仿真計(jì)算結(jié)果的分析，Hyboost車型在NEDC循環(huán)工況下較傳統(tǒng)車型的動(dòng)力性略有提升，經(jīng)濟(jì)性可提升10%以上。

參考文獻(xiàn)

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