基于Modelica模型的整車(chē)節(jié)油措施分析

劉閃閃，邢國(guó)雨，李小堅(jiān)

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

引言

隨著汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展與法規(guī)的更新，汽車(chē)油耗與排放限值越來(lái)越低，這對(duì)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提出了要求。為了提高效率與降低成本，整車(chē)性能仿真分析能力尤為重要。我司對(duì)外合作搭建基于Modelica語(yǔ)言的Hyboost車(chē)型性能仿真模型，其內(nèi)節(jié)油子模塊包括 PWM 燃油泵、PWM 風(fēng)扇、高效智能發(fā)電機(jī)與Hyboost控制模塊等。

1 節(jié)油子模塊搭建思路

1.1 節(jié)油零部件搭建思路

節(jié)油零部件包括 PWM 燃油泵、PWM 風(fēng)扇、高效智能發(fā)電機(jī)等。作為耗能附件，三者都是通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整運(yùn)行功率來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)油的。在仿真模型中，可使用隨轉(zhuǎn)速改變的扭矩來(lái)表示變化的功率。即P=T*n/9550，其中P為運(yùn)行功率（kw），T為扭矩（N·m），n為轉(zhuǎn)速（r/min）。

1.2 Hyboost控制模塊搭建思路

Hyboost控制模塊圍繞48V蓄電池與BSG電機(jī)，包含電怠速、制動(dòng)能量回收、扭矩輔助、智能發(fā)電、起停五大功能。各功能介紹如下表：

表1 Hyboost控制模塊功能介紹

2 節(jié)油子模塊搭建

2.1 節(jié)油零部件搭建

以PWM燃油泵為例，分為PWM模塊與傳統(tǒng)模塊。傳統(tǒng)模塊為固定功率，即無(wú)論發(fā)動(dòng)機(jī)需求如何，燃油泵總是以額定功率運(yùn)作。PWM 模塊為變功率，其功率隨汽車(chē)的行駛狀況做動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)油的效果。模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 PWM燃油泵模塊

2.2 Hyboost控制模塊搭建

Hyboost車(chē)型相對(duì)傳統(tǒng)車(chē)型，增加了48V蓄電池、電負(fù)載、BSG、輪帶和Hyboost控制模塊。其中Hyboost控制模塊作為整個(gè)混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制中心，采用了模塊化的控制結(jié)構(gòu)與基于總線(xiàn)的信號(hào)傳遞結(jié)構(gòu)，模塊內(nèi)部如圖2所示。

圖2 Hyboost控制模塊

3 仿真及結(jié)果分析

3.1 節(jié)油零部件仿真結(jié)果

以PWM燃油泵為例，根據(jù)仿真要求，設(shè)置合適的精度與步長(zhǎng)，分別計(jì)算PWM燃油泵在傳統(tǒng)模式和PWM模式下、NEDC工況時(shí)的運(yùn)行功率，結(jié)果如圖3所示。

圖3 PWM燃油泵運(yùn)行功率

傳統(tǒng)燃油泵始終運(yùn)行在55W額定功率下，PWM燃油泵最高功率為30W，且會(huì)隨著車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)做實(shí)時(shí)調(diào)整。

3.2 Hyboost控制模塊仿真結(jié)果

根據(jù)仿真要求，設(shè)置合適的精度與步長(zhǎng)，分別計(jì)算Hybo-ost混動(dòng)模式與傳統(tǒng)燃油車(chē)模式下、NEDC工況時(shí)的油耗，結(jié)果如圖4所示。

圖4 Hyboost系統(tǒng)節(jié)油效果

3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

PWM 燃油泵與 Hyboost控制模塊節(jié)油效果試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比如表2所示。

表2 各模塊節(jié)油效果試驗(yàn)對(duì)比

除了上述提及的模塊外，整車(chē)節(jié)油措施還包括降低發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)阻、優(yōu)化整車(chē)質(zhì)量、低滾阻輪胎、低風(fēng)阻車(chē)身等。經(jīng)改進(jìn)后的車(chē)型，試驗(yàn)總節(jié)油率達(dá)到了32.68%。

4 結(jié)論

論述了利用Modelica語(yǔ)言進(jìn)行Hyboost車(chē)型整車(chē)模型中節(jié)油子模塊搭建的過(guò)程與思路，得到的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，驗(yàn)證了模型中節(jié)油模塊的建模精度與使用此模型進(jìn)行輔助開(kāi)發(fā)的可行性，為后期Hyboost車(chē)型的參數(shù)選擇與結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。

[1] 趙建軍,丁建完,周凡利. Modelica語(yǔ)言及其多領(lǐng)域統(tǒng)一建模與仿真機(jī)理.中國(guó)系統(tǒng)仿真學(xué)會(huì)第五次全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨 2006年全國(guó)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2006.

[2] 里卡多公司. Hyboost:雙贏選擇.汽車(chē)與配件,2013.