新能源汽车本田iMMD混动系统动力性经济性仿真分析.docx
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新能源汽车本田iMMD混动系统动力性经济性仿真分析
本田i-MMD混动系统动力性经济性仿真分析
对业界流行的对标混动构型:
本田i-MMD混动架
构,笔者尝试着通过AVLCRUISE和MATLAB/Simulink
软件联合仿真的方式,对其动力性和经济性进行仿真分
析,希望对国内混动仿真技术的开发提供一定的参考。
一、仿真背景(整车构型)
我们先回顾下本田i-MMD的整车构型,如下图所
示:
i-MMD混动系统整车构型,对于插电式混合动力
(PHEV)与全混合动力(FHEV),构型都是相同的,均由
发动机、驱动用电机,发电用电机,ECVT齿轮,直连
离合器和电池等构成。
i-MMD系统的基本工作模式分为EV(纯电)、
Hybrid驱动(串联)、ENG直连(Engine/并联)三种。
基本工作模式:
下面基于i-MMDPHEV版本进行动力性经济性仿真
计算,因为相对于FHEVi-MMD版本来说,PHEVi-MMD
能通过仿真得到纯电(EV)驱动模式下的AER,更有实际
意义。
二、仿真背景(GB法规要求)
GB/T32694-2016专门针对于插电式混合动力电
动乘用车,有相应的AER以及工况下的燃油消耗量要
求,如下表所示。
GBGB要求对应要求
纯电驱动模式续驶里程(按
照国标NEDC工况行驶,直
到发动机启动,纯电驱动
《插电式混模式续驶里程测量结束,GB要求:
合动力电更车辆行驶的距离为纯电驱AER>50km
乘用车技术动模式续驶里程,结果四
条件》GB/T舍五入至最近整数位);应
32694-2016不小于50kmo
燃料消耗量的加权平均值燃料消耗量的加
应不大于对应车型燃料消权平均值
耗量限值的50%o<4.85L/100km
三、仿真参数设定
在明确了i-MMD的架构以及GB法规要求后,需要
进行仿真参数的设定,我们根据i-MMD混动系统整车
构型以及台架/实车实测得出以下参数:
内容
参数
整备质量kg
2035
最大总质量kg
2410
行驶阻力
F二0.041V"2+0.601V+141.28
规格型号
2.0L
ENG峰值功率kW
107kW@6200rpm
最大扭矩Nm
175Nm@3500rpm
驱动电机峰值功率kW
135
Mot驱动电机最大扭矩Nm
315
驱动电机最高转速
13000
rpm
发电电机峰值功率kW
106.1
发电电机最大扭矩Nm
GEN
85
发电电机最高转速
rpm
13000
电池电池单体容量Ah
27.6
包电池包总能量kWh
17
齿轮
比
驱动电机端一车轮
XHJ
缅
2.455
发电机端一发动机
端
1.949
直连离合器端一车
轮端
0.806
主减速器
3.889
滚动半径mm
R18/358
四、联合仿真模型搭建
通过AVLCRUISE和MATLAB/Simulink软件联合
仿真,模拟计算i-MMDPHEV(插电式混合动力)车辆动
力性和经济性能。
正式搭建模型之前,笔者先解释为什么采用联合仿
真的方式进行混动系统的动力性和经济仿真?
AVL
CRUISE擅长的领域?
MATLAB/Simulink擅长的领域?
先来个科普,用过AVLCRUISE软件的工程师自动
略过。
AVLCRUISE软件是用于车辆系统动力学仿真分析
的高级软件,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软件己经成为整车生产商(OEM)
和零部件供应商(TIER1)之间搭建沟通的桥梁。
AVLCRUISE软件内置新能源核心模块,方便工程
师进行被控对象的模型搭建,如下图所示:
AVLCRUISE软件最擅长车辆性能仿真计算,对汽
车理论中的各种要求,比如加速性能、循环油耗、等速
性能、爬坡性能、牵引力等,都能进行计算,如下图所
示:
AVLCRUISE软件优势一句话总结:
对于涉及多个领域的复杂的工程系统,工程师不用
搭建复杂的数学模型,而专注于物理模型本身,即适合
于被控对象的建模。
对于MATLAB/Simulink擅长的领域,这个只要搞
过控制策略的同仁都很清楚吧,就是对所研究系统以及
子系统建立数学模型、易于系统控制策略的实施。
因此,对于复杂的混动系统,发动机、电机、电
池、车身、底盘等应用AVLCRUISE软件搭建被控对象
模型,而混动系统的驱动控制策略,则交给
MATLAB/Simulink完成,所以,笔者采用联合仿真的
方式进行混动系统的动力性和经济仿真。
模型搭建结果如下:
MATLAB/Simulink控制模块以DLL方式集成在AVL
CRUISE模型中,控制策略主要包括与动力性和经济性
仿真紧密联系的驱动、制动控制策略。
通过运行联合仿真模型,结果如下:
动力性仿真结果
加速性能(示例):
动力性仿真结果汇总:
仿真项目仿真结果
动力性
10.8
0-100km/h加速时间s
4.8
0-50km/h加速时间s
80-120km/h加速时间s7.4
1km最高车速km/h162
12%爬坡车速km/h350
10%爬坡车速km/h380
5%爬坡车速km/h,120
30%起步爬坡N30%
经济性仿真结果(NEDC工况下AER)
驱动电机输出结果:
电池输出结果:
NEDCAER结果:
经济性仿真结果,AER为81km>50km,满足GB/T
32694-2016要求。
通过以上过程,笔者尝试在AVLCRUISE仿真环境下,
对i-MMDPHEV进行了动力性和经济性仿真计算,给大家提
供一个思路,欢迎讨论!
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