基于Cruise的AMT汽车换挡规律仿真分析与优化_周良锋

2023年12月2日发(作者：比亚迪秦混动油耗真实油耗)

2011年第4期（总第237期）农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERINGNo．42011（）Totally2011年2374月doi：10．3969／j．issn．1673－3142．2011．04．012基于Cruise的AMT汽车换挡规律仿真分析与优化周良锋，郭仲海（广西玉柴机器股份有限公司，广西玉林537005）摘要：AMT汽车换挡规律对汽车实际运行性能有直接的影响，也是汽车动力传动系统匹配过程中需要重点考虑的内容。针对某公交车的实际运行情况，利用AVLCruise软件进行仿真，对AMT换挡规律进行优化，并与试验结果比较。结果表明，根据公交实际运行工况设定的换挡规律具有明显的油耗优势。关键词：AMT；换挡规律；优化中图分类号：U463．2文献标识码：B文章编号：1673-3142(2011)04-0037-03SimulationAnalysisandOptimizationofAMTAutomotiveGearshiftScheduleBasedonCruiseZhouLiangfeng，GuoZhonghai（GuangxiYuchaiMachineryCo．Ltd．，Yulin537005，China）Abstract：AMTautomotivegearshiftschedulehasdirecteffectonactualoperatingperformanceofcars．It＇salsotheimportantconsiderationofcarpowertraininthematchingprocess．Aimingatthepracticaloperationofabus，thesoftwareAVLCruiseisusedforsimulation，theAMTgearshiftrulesareoptimized，andarecomparedwithexperimentalresults．Theresultsshowthattheshiftschedulesetbasedontheactualoperatingconditionsofpublictransporthasobviousadvantagesinfuelconsumption．Keywords：AMT；gearshiftingprogram；optimization；前言由于城市公交车辆频繁起步、频繁换挡的自身工况特点，为了降低司机的劳动强度，公交车辆采用AMT变速箱已成为一种趋势，因此提出了考虑城市公交车辆运行特征的AMT换挡规律，使车辆运行反映城市交通特征，适应实际工况。以某城市公交车辆为例，从手动变速箱改装为AMT变速箱后油耗恶化，为改善其油耗，在考虑实际运行特征对车辆行驶工况有明显影响的情况下，对AMT换挡规律进行仿真优化。后桥速比5．1251．2整车模型的建立Cruise软件是奥地利AVL公司研制的整车性能仿真计算软件，能够准确迅速地对汽车进行模拟仿真。Cruise软件自带的各种元件模块（如车身、发动机、变速箱等）可以很方便地搭建整车仿真模型，各种功能模块（如gearboxProgram，gearboxControl，AMTControl）可以对换挡进行控制并优化，图1是以整车和发动机参数为基数建立的公交车辆AMT模型。1计算模型的建立1．1整车相关参数整车主要基数参数：外型尺寸／mm：12000×2550×3250整备质量／kg：总质量／kg：18000轮胎型号：11R22．5发动机功率／PS：240变速箱速比：6．55／4．13／2．52／1．59／1／0．78收稿日期：2011-01-23作者简介：周良锋（1982－），男，助理工程师，主要从事发动机应用开发工作。10000图1整车仿真计算模型－37－2011年第4期农业装备与车辆工程1．3运行工况的建立为了全面正确地分析汽车的实际使用情况，指导换挡规律的设置，对汽车行驶工况进行采集和统计，图2分别为此汽车一个运行周期，时间与车速及挡位的二维分布。此运行工况时这辆车未改装AMT变速箱之前，手动变速箱的实际运行工况。9020100图3AMT原换挡规律1400．01200．0车速／km／h发动机扭矩／N·m1000．0800．0600．0400．02．494．138．744．145．918．941．014．183．71010002000时间／s3．17图2－a时间与车速的二维分布76543210200．006．4526．7513．157．22挡位－200．0300．0600．0900．01200．01500．01800．02100．0转速／r／min2400．02700．0图4原换挡规律发动机运行工况点分布010002000时间／s3体如图5所示。图6为优化换挡规律后发动机运行工况点分布。→21←22→32←33→43←44→54←55→65←6图2－b时间与挡位的二维分布由于此车是批产车型，在未改装AMT变速箱之前，整车动力性、经济型是满足使用要求的。针对改装AMT变速箱后，变速箱速比未变的情况下，出现油耗恶化的现象，所以不再对整车基本性能进行仿真计算，只从优化换挡规律的角度，运用实际采集的运行工况，采用Cruise软件，首先对油门开度／°1．4计算方案车速／km／h30图5优化后的换挡规律图1400．01200．01000．0AMT变速箱原设置的单参数换挡规律进行仿真发动机扭矩／N·m分析，然后根据公交车辆时间运行工况进行多参数换挡规律设置，并进行仿真计算。800．0600．0400．0200．02．257．143．582计算结果及分析图3是AMT变速箱原设置的换挡规律，采用图2的实际运行工况数据，进行运行油耗仿真计算，油耗计算结果为37．53L／100km，与实际的油耗38L／100km相差1．2％比较接近。发动机运行工况点分布见图4所示。为了优化AMT的换挡规律，根据实测工况，采用Cruise软件中的GearShiftingProgram模块对换挡规律进行工况适应性优化设置，优化后的换挡规律是车速、油门开度、实际工况、加速度等多参数换挡规律，能更好地适应公交运行工况，具2．622．283．02．332．354．683．9403．68－200．0300．0600．047．2110．44900．01200．04．511500．01800．02100．02400．02700．0转速／r／min图6优化换挡规律后发动机运行工况点分布根据生成的换挡规律，对工况进行仿真，油耗计算结果为36．51L／100km，与实际的油耗36．6L／100km相差0．2％比较接近。结果表明，优化换挡规律后运行油耗下降2．8％，优化前后计算结果如表2所示。（下转第42页）－38－2011年第4期农业装备与车辆工程跟踪系统（图14）和双轴跟踪系统（图15）。简单固定安装方式没有跟踪太阳的能力，对太阳光的利用有限；单轴跟踪系统相比简单固定安装方式最多可以增加额外25%的发电量；双轴跟踪系统不仅可以根据太阳的方位和高度调整电池组件的位置，还可以根据天空云层的分布情况选取最亮点进行跟踪，同时还可以根据系统指令使电池组件采取避风措施。双轴跟踪系统比简单固定安装方式最多可以增加额外40%的发电量[3]。为获得更高效率的太阳能，目前，美国、日本、欧洲及一些国际组织已经开展了空间太阳能电站（图16）的研究工作。所谓空间太阳能电站是指在空间通过太阳能电池将太阳能转化为电能，再通过无线方式传输到地面的系统。该系统计划2030年前后实现商业化运行。目前已实现了在短距离、小功率的电能传输。一旦空间太阳能电站成功发电，将直接推动太阳能汽车及其他利用太阳能产品的普及，同时也将对世界的能源结构及能源传输带来革命性的影响。瓶车，再到现在普通汽车上大批量安装使用的太阳能空调、太阳能风扇、太阳能天窗、太阳能辅助蓄电池等，太阳能电池在汽车上的应用已越来越广泛。5总结太阳能电池自诞生以来，已经在航空航天、建筑、照明、游艇等行业获得了广泛应用。从太阳能汽车的发展历程可以看到，太阳能电池在汽车行业的应用主要还停留在太阳能赛车和太阳能电瓶车上。虽然太阳能电池在汽车上作为辅助能源或辅助动力已经获得应用，但由于太阳能电池存在能量密度小、转化效率低、成本高以及纯太阳能电池汽车无法办理注册登记等因素，很大程度地限制了太阳能电池在汽车上的应用。在社会的需求、政府的引导和技术的进步等各方面共同作用下，太阳能电池将获得更大更好的发展，而太阳能电池在汽车上的应用也将更加广泛。参考文献[1]吴基安，吴洋.新能源汽车知识读本[M].人民邮电出版社，2009.[2]胡兴军.探索中的太阳能汽车[J].交通与运输，2009，（1）.[3]还忻都.最是骄阳火胜红：Sinosol的中国心[J].中国科技财富，2009，（3）.4.3社会需求太阳能汽车虽然在一定时间内还将集中在赛车部分，但小规模的应用已经出现，比如高尔夫球场和主题公园等。随着政策引导及人们环保意识的加强，太阳能汽车的发展已成为了一种社会共识。从最初的太阳能赛车，到现在的太阳能电（上接第38页）表2换挡规律优化前后运行油耗对比油耗／L／100km优化前优化后适、稳定、少污染为主；中油门开度以保证最佳燃油经济性为主，兼顾动力性；大油门开度则以获得最佳动力性为主。37．5336．513结论1）利用Cruise软件可以对汽车实际运行工况进行仿真分析，可以生成多参数换挡规律，并根据实际运行工况对换挡规律进行针对性优化。优化前AMT以单一的发动机转速为换挡依据，无法适应城市公交车工况复杂，起步、换挡频繁、多为瞬态工况的特点，导致发动机工况在中转速低负荷区域分布较多，油耗恶化。通过Cruise对换挡规律优化后，发动机工况在中速高负荷与低速小负荷区域分布比重增加，工况分布在发动机经济区域的比重增加，更加适应公交工况，在小油门时可提前换入高挡，并延迟换回抵挡，在不同的油门开度获得不同的车辆性能。小油门开度以舒2）通过仿真计算结果与实验值比较，两者吻合度较高，并经过优化换挡规律，达到了优化油耗的目的。参考文献［1］余志生．汽车理论［M］．北京：机械工业出版社，2000．［2］AVLCruiseUser＇sGuide－42－