利用CRUISE进行整车动力性、经济性仿真计算

氢燃料电池客车动力系统匹配设计与仿真
甘元艺;曾超;冯杰
【期刊名称】《公路与汽运》
【年(卷),期】2024(40)2
【摘要】氢燃料电池客车的动力性和经济性受动力系统布置方式、核心零部件参
数选取的影响。

随着氢燃料电池汽车行业的发展,动力系统参数的匹配经验逐渐丰富,但匹配结果通常与实际装车后试验结果有一定偏差,导致车辆性能不满足设计要求。

因此,在核心零部件选型前期确定动力系统参数至关重要。

文中针对车辆装车
后性能偏差问题,提出基于Cruise的氢燃料电池客车动力系统匹配方法,初步计算参数后,利用Cruise仿真软件建立氢燃料整车动力系统模型,对整车性能目标进行仿真。

结果表明,将基于Cruise的氢燃料电池客车动力系统匹配方法用于动力系统匹配计算和车辆性能校核可行,能满足整车动力要求及等速40 km/h工况、中国重型车商用车测试工况(China Heavy-duty Commercial Vehicle Test Cycle,CHTC)下性
能要求。

【总页数】7页(P1-7)
【作者】甘元艺;曾超;冯杰
【作者单位】中国汽车工程研究院股份有限公司;中汽院新能源科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U469.722
【相关文献】
1.8.5 m氢燃料电池城市客车动力系统设计开发
2.燃料电池城市客车动力系统匹配与仿真研究
3.12 m氢燃料电池城市客车电电混合动力系统设计方案
4.氢燃料电池客车的动力系统匹配设计
5.氢燃料电池自卸汽车动力系统匹配设计
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汽车整车动力性仿真计算汽车整车动力性仿真计算是指通过计算机模拟的方式，对汽车整车在行驶过程中的动力性能进行分析和评估的过程。

该计算是基于车辆的动力学模型和各种输入参数，通过数值计算方法得出的结果，可以用于优化车辆的设计和调整工艺参数，以提高汽车的动力性能。

1.动力系统模型：汽车整车动力性仿真计算首先要建立动力系统的模型，包括发动机、变速器、传动轴、驱动轴和车轮等组成部分。

这些部分的动力学模型要准确地描述各个部件之间的作用和相互影响。

2.输入参数设置：仿真计算需要确定一系列的输入参数，如车辆的质量、空气阻力系数、轮胎的摩擦系数、发动机的功率和扭矩曲线等。

这些参数对于仿真计算的结果有着重要的影响，需要根据实际情况进行准确的测量和设置。

3.常规工况仿真计算：仿真计算通常会对车辆在不同的工况下进行仿真计算，如加速、匀速和制动等情况。

通过这些仿真计算可以得到车辆在各个工况下的加速性能、最高速度、制动距离等数据，用于评估车辆的动力性能。

4.特殊工况仿真计算：除了常规工况外，还需要对一些特殊工况进行仿真计算，如起步时的爆发力、高速行驶时的超车能力等。

这些特殊工况对于车辆的动力性能有着重要的影响，需要进行详细的仿真计算和评估。

5.仿真计算结果分析：对仿真计算的结果进行详细的分析，比如加速时间、最高速度、制动距离等数据。

通过这些数据的分析，可以找出车辆的优点和不足之处，为进一步的优化工作提供依据。

6.参数优化和调整：根据仿真计算的结果，对车辆的各个参数进行优化和调整，以提高车辆的动力性能。

比如调整发动机的进气和排气系统，改善传动系统的效率等。

总之，汽车整车动力性仿真计算是一项非常复杂和关键的工作，通过对汽车的动力性能进行仿真计算和分析，可以为汽车的设计和优化提供参考依据，从而提高汽车的动力性能和性价比。

A VL_CRUISE__整车经济性动力性分析操作指导书[科技改变生活,学习使人持续进步]A VLCRUISE纯电动汽车经济性动力性分析操作指导书张克鹏目录第一章A VLCruiseXX年简介 (2)1.1动力性经济性仿真集成平台 (2)1.2A VLCruise建模分析流程 (3)1.3主要模块功能 (4)1.4A VLCruise计算任务的设定 (9)第二章汽车零部件模型建立 (14)2.1.软件启动 (14)2.2.Project创建 (15)第三章整车动力经济性分析模型连接 (44)3.1.部件之间物理连接 (44)3.2.部件之间信号连接 (45)第四章整车动力经济性分析任务设置 (49)4.1爬坡性能任务制定 (50)4.2等速百公里油耗分析 (53)4.3最大车速分析 (56)4.4循环工况油耗分析 (59)4.5加速性能任务制定 (62)第五章计算及分析处理 (65)5.1.计算参数设置 (65)5.2.分析处理 (65)第六章整车动力性/经济性计算理论 (71)6.1动力性计算公式 (71)6.1.1变速器各档的速度特性 (71)6.1.2各档牵引力 (71)6.1.3各档功率计算 (72)6.1.4各档动力因子计算 (72)6.1.5最高车速计算 (72)6.1.6爬坡能力计算 (73)6.1.7最大起步坡度 (74)6.1.8加速性能计算 (74)6.1.9比功率计算 (76)6.1.10载质量利用系数计算 (76)6.2经济性计算公式 (76)6.2.1直接档(或超速档)等速百公里油耗计算 (76)6.2.2最高档全油门加速500m的加速油耗(L/500m) (77)6.2.3循环工况百公里燃油消耗量 (78)。

在车辆动力传动系统设计及匹配研究中，系统的建模是一个非常复杂的过程。

应用CRUISE 仿真软件建立的车辆动力传动系统模型具有方便、简单、容易调试和直观性强等特点，不仅能节省大量时间，而且便于用户分析和研究仿真结果以及修正参数，从而快速完成系统的匹配设计。

前言汽车动力传动系统设计的首要任务是使传动系统各部件之间以及与发动机之间互相匹配，以保证汽车能在不同条件下正常行驶，并具有良好的动力性和燃油经济性。

动力传动系统动态模型的建立是在车辆设计、匹配及性能研究的基础上，但传动系统建模复杂，调试过程时间较长，给研究工作带来了很大的不便。

采用专业软件对其进行建模及仿真研究不仅可以节省大量的时间，使建模过程简单化，而且程序运行可靠、调试方便、结果准确，利于分析研究。

AVL公司开发的CRUISE是研究车辆动力性、燃油经济性、排放性能及制动性能等的高级仿真分析软件，它包含了车辆的基本模块和控制模块，用户可利用模型生成器建立所需的车辆系统模型，并在此基础上进行仿真分析，利用仿真结果优化传动系统的参数，从而快速完成系统的设计。

CRUISE软件功能及特点介绍CRUISE是一种非常灵活的车辆仿真分析软件，可对任意结构形式的车辆传动系统进行建模与仿真，用于车辆开发过程中的动力系统与传动系统的匹配、整车性能预测和仿真计算。

可进行发动机、变速器和轮胎的选型及匹配优化，还可以用于混合动力汽车、电动汽车的动力传动系统及控制系统开发和优化。

CRUISE软件具有以下特点：（1）灵活的模块化理念可进行各种车辆和动力总成配置的分析，能够自由地在所提供模块的基础上建立系统模型；（2）发动机的冷启动模型考虑了高摩擦和热力学效应；（3）弹性扭转轴单元可用于传动系统的低频振动特性研究；（4）黑盒子功能可使用户自定义模块和控制算法；（5）提供了流体动力学软件Flow master、KUH及MATALAB／Simulink的接口；（6）考虑了转向时车轮和车辆受力；（7）有分析CVT的专用模型。

基于AVL Cruise的整车经济性对比分析作者：贾新颖李方成张坤鹏司明选来源：《中国科技纵横》2012年第19期摘要：本文论述了应用AVL CRUISE 软件功能进行整车建模和经济性研究的方法和过程。

说明了在软件中依照《中重型商用车辆燃料消耗量测量方法》建立C-WTVC循环的方法，同时以某A发动机及其性能优化后的A发动机匹配某整车为例，对比不同动力配置情况下的整车燃油消耗情况。

计算结果表明在对整车模型进行标定的情况下，仿真计算的油耗结果与整车实测结果相当，计算C-WTVC循环油耗具有实际意义，并且可以通过软件计算来进行发动机性能及整车动力配置的优化。

关键词：C-WTVC循环建模仿真基于国家节能减排政策实施的紧迫感，各发动机生产厂家都将发动机节能降耗确定为发动机开发的核心理念。

为了保证发动机与整车的适配性，充分发挥发动机的潜能，在发动机性能开发阶段、整车匹配阶段应用仿真软件进行分析是十分必要的。

特别是对于发动机生产商，整车试验资源匮乏，整车油耗的试验都要借助于整车的转毂试验台或整车路试验证获得，这就使发动机的开发及性能优化处于被动的地位，因此建立整车参数数据库，对整车的动力配置进行仿真计算就显得更为重要。

发动机的特性和汽车的自重、车速及空气阻力、滚动阻力和爬坡阻力大小、传动系的效率及减速比是影响整车的经济性和动力性的主要因素。

在整车用途及配套产品确认后，发动机、变速箱、后桥成为了整车动力性和经济性的决定性因素。

发动机影响因素主要是外特性、万有特性；变速箱主要是各档的速比；后桥是主减速比的大小。

发动机生产商就是要研究确定发动机、变速箱、后桥的最优配置以使不同使用路况的整车获得最优的动力性及经济性。

对于经济性，由于等速油耗与实际行驶情况有很大差别，实际上不能全面地评定汽车的燃油经济性。

因此本文重点说明整车循环油耗的仿真分析及对比。

3.2 结果分析3.2.1 动力配置对油耗的影响发动机转速=车速X对应档位总传动比/轮胎直径从上述公式可以看出，等速情况下的发动机转速与总传动比有直接关系，这两个速比的乘积越小发动机的转速越低，发动机的工作点越向经济区移动。

AVL CRUISE软件功能简介AVL CRUISE—车辆动力学仿真分析平台AVL CRUISE 软件可以轻松实现对复杂车辆动力传动系统的仿真分析，通过其便捷通用的模型元件，直观易懂的数据管理系统以及基于工程应用开发设计的建模流程和软件接口，AVLCRUISE软件已经成功的在整车生产商和零部件供应商之间搭建起了沟通的桥梁。

软件的主要特点简述如下：1.便捷的建模方法和模块化的建模手段使得不同项目组可以对模型进行方便快捷的整合。

可以快速搭建各种复杂的动力传动系统模型，可同时进行正向或逆向仿真分析；2.可以实现对车辆循环油耗（针对不同的循环工况），等速油耗（任意档位和车速下），稳态排放，最大爬坡度（考虑驱动防滑），最大牵引力（牵引功率），最大加速度，最高车速，原地起步连续换档加速，超车加速性能（直接档加速性能），车辆智能巡航控制，制动/反拖/滑行等一系列车辆性能的计算分析；3.CRUISE软件与AVL BOOST软件的耦合仿真可以实现对发动机瞬态特性的仿真分析；与FLOWMASTER软件或KULI软件的耦合仿真可以实现车辆热管理系统（VTMS）的设计及仿真分析；4.在基于传统车辆模型的基础上可以快速搭建纯电动汽车或混合动力车辆模型，并可通过与Matlab（API，DLL，Interface）或C（BlackBox）语言的接口实现整车控制策略的设计开发；能够便捷的对新型动力传动模式（AT，AMT，DCT，CVT 等）及其控制策略进行研究分析；5.内置Function函数，兼容C语言的程序格式，使用户在不需要第三方程序的前提下便捷的进行相关控制策略的设计和开发；6.根据预先设定的动力性、经济性或排放性指标，可以对模型中的参数进行快速优化组合，并可以对动力传动系统进行匹配优化（DOE参数化研究和多动力总成匹配研究）；7.采用与Oracle对接的数据库管理体系，便于进行系统的管理和资源分配，提高了数据管理的安全性，同时方便实现CRUISE软件不同使用群体之间的数据交换和数据读取；强大的数据搜寻和对比功能，使用户在面对大量的数据的情况下可根据自己设定的边界条件便捷的进行数据的获取和对比；8.可以与硬件系统（如：AVL In-Motion，dSPACE，ETAS等）进行联合仿真，满足用户对于车辆系统动态实时（Real Time）仿真分析的需求；可对动力总成及其相关联的ECU控制策略进行分析和调试，实现车辆动力学的快速原型开发（RCP）和硬件在环仿真功能（HIL），极大的提高了开发效率并缩短了开发流程；9.提出了动力总成分层建模的方法，可以将动力总成的不同元件搭建在用户自己设定的不同层中，使得建模过程更加直观和便捷，可独立对动力总成中某一部件进行仿真分析（无须搭建整个车辆模型），极大的降低了对于车辆建模所需参数的要求；可根据用户自定义的目标参数，对驾驶员模型进行系统优化分析；10.通过与AVL DRIVE以及IPG CarMaker的联合仿真可以进行包括：牵引力控制，制动稳定性分析，行驶平顺性以及换档品质评价等方面的仿真分析；。