基于ADVISOR的混合动力汽车性能仿真
面向汽车动力学控制的汽车仿真软件开发
面向汽车动力学控制的汽车仿真软件开发1 李幼德，刘巍， 李静 吉林大学汽车工程学院 (130022) E-mail ：aweii_liu@https://www.360docs.net/doc/9d2067331.html, 摘 要：汽车动力学仿真软件对汽车电控系统的开发具有重要意义。本文利用Matlab/Simulink 软件编制适用于汽车电控制系统开发的汽车动力学模型，并编制了图形用户界面，并针对样车进行了不同工况的模拟。 关键词：汽车动力学，图形用户界面，仿真 1．引言 随着汽车电子控制系统的发展，特别是汽车电控制系统开发手段的发展，以Matlab/Simulink 和Dspace 为开发平台的V 流程的电控系统开发方法已被越来越多的开发商所采用。在汽车电控制系统的开发中，例如汽车牵引力控制系统（TCS ）、汽车制动防抱死控制系统（ABS ）和汽车稳定性控制系统（ESP ）等，为了研究汽车各控制系统的控制算法，汽车动力学仿真模型是必不可少的。而传统的汽车动力学仿真模型(如Adams 和Simpack 等)，由于仿真的实时性较差，并不能够满足汽车电控制系统开发的要求。因此，开发基于Matlab/Simulink 平台的汽车动力学仿真软件对于汽车电控系统具有重要的使用价值。 2．汽车动力学模型 考虑汽车动力学模型运行实时性的要求，汽车动力学模型需要进行适当的简化。因此，忽略汽车的侧倾和俯仰运动，以及悬架的影响，但是考虑了汽车载荷的转移。在汽车动力学模型中，包括：发动机模型、传动系模型、轮胎模型、车轮模型以及整车模型等。 2.1发动机模型 发动机模型的输入包括：油门开度、反馈的发动机转速。整个的发动机将简化为一个一阶惯性环节系统[1]。 1 2 1sT e e T e M sT ?= + （1） 其中：e M 发动机的动态输出力矩；为发动机的静态输出力矩，为系统时间常数，为系统滞后时间常数而拉氏变换变量。 e T 2T 1T s 2.2制动器模型 制动器模型采用的是盘式制动器模型，公式如下： b w T A n s P b μη=????? （2） 1 本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20020183025）资助 - 1 -
汽车整车动力性仿真计算
汽车整车动力性仿真计算 1 动力性数学模型的建立 汽车动力性是汽车最基本、最重要的性能之一。汽车动力性主要有最高车速、加速时间t 及最大爬坡度。其中汽车加速时间表示汽车的加速能力，它对平均行驶车速有着很大影响，而最高车速与最大爬坡度表征汽车的极限行驶能力。根据汽车的驱动力与行驶阻力的平衡关系建立汽车行驶方程，从而可计算汽车的最高车速、加速时间和最大爬坡度。其中行驶阻力（F t ）包括滚动阻力F R 、空气阻力F Lx 、坡度阻力F St 和加速阻力F B 。 根据图1就可以建立驱动的基本方程，各车节之间的连接暂时无需考虑。而车辆必须分解为总的车身和单个车轮。节点处只画出了x 方向的力；z 方向的力对于讨论阻力无关紧要，可以忽略。 图1 （a ）车辆，车轮和路面；（b ）车身上的力和力矩； （c ）车轮上的力和力矩；（d ）路面上的力 如果忽略两个车节间的相对运动，根据工程力学的重心定理，汽车（注脚1）和挂车（注 脚2）的车身运动方程为： ∑=++--=+n j j Lx X αG G F x m m 12121sin )()( （1）
其中1G 和2G 是车节的车身重量，1m 和2m 它们的质量，α是路面的纵向坡度角，∑j X 是n 车轴上的纵向力之和，L F 是空气阻力。 由图1（c ），对第j 个车轴可列出方程 αG F X x m Rj xj j Rj Rj sin -+-= （2） j zj j xj Rj Rj Rj e F r F M φ J --= （3） Rj G 是该车轴上所有车轮的重量，Rj m 是它们的质量，Rj J 是绕车轴的车轮转动惯量之和，xj F 是在轮胎印迹上作用的切向力之和，zj F 是轴荷，Rj M 是第j 个车轴上的驱动力矩。 如果假设车轴的平移加速度Rj x 和车身的加速度x 相等，由式（1）到式（3）在消去力j X 和xj F 以后就得到方程 ∑∑∑ ∑∑=====--++-=+++n j j j zj Lx n j Rj n j j Rj Rj n j j Rj n j Rj r e F F αG G G r M φ r J x m m m 1 1 211 11 21sin )()( 引进总质量和总重量（力） m m m m n j Rj =++∑=121 mg G G G G n j Rj ==++∑=1 21 把车轮角加速度转化为平移加速度x ，即得到 ∑∑∑ ===++++=n j j j zj Lx n j j j Rj n j j Rj r e F F αG x R r J m r M 1 11 sin )( （4） 右边是由4项阻力组成，我们称之为 1）滚动阻力∑==n j j j zj R r e F F 1 （5） 令j j r e f = ，f 为阻力系数，代入式（5），则整车的滚动阻力为 zj n j R F f F ∑==1（5-1） 还常常进一步假定，所有车轮（尽管比如各个车轮胎压不同）的滚动阻力系数相等，又因为所有车轮轮荷zj F 之和等于车重G ，如果车辆行驶在角度为α的坡道上，则轮荷之和等于αcos G （参看图1） ，这样，式（5-1）可改写为 αfG F f F n j zj R cos 1==∑= 因为道路上的坡度较α不是很大，整车滚动阻力因而近似于整车车轮阻力 G f F R R =（5-2） 2）空气阻力2 a D 15 .21u A C F Lx =（6） 3）上坡阻力αG F St sin =（7） 在式（4）中的αG sin 项用以表示上坡阻力 αG F St sin =（7-1） 参看式（7）。如果我们用αtan 以及等价的值p 来取代αsin ，那么上述表达式就更为直
动力学主要仿真软件
车辆动力学主要仿真软件 I960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA主要解决多自由度 无约束的机械系统的动力学问题，进行车辆的“质量一弹簧一阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表，对于解决具有约束的机械系统的动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。 随着多体动力学的谨生和发展，机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年，美国密西根大学的N.Orlandeo和，研制的ADAM 软件，能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统的动力学问题，并应用GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率° 1977年，美国Iowa大学在，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后，人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。 德国航天局DLF早在20世纪70年代，Willi Kort tm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发，先后使用的MBS软件有Fadyna (1977)、MEDYNA1984),以及最终享誉业界的SIMPAC( 1990).随着计算机硬件和数值积分技术的迅速发展，以及欧洲航空航天事业需求的增长，DLR决定停止开发基于频域求解技术的MED YN软件，并致力于基于时域数值积分技术的发展。1985年由DLR开发的相对坐标系递归算法的SIMPACI软件问世，并很快应用到欧洲航空航天工业，掀起了多体动力学领域的一次算法革命。 同时，DLR首次在SIMPAC嗽件中将多刚体动力学和有限元分析技术结合起来，开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统的发展。另外，由于SIMPACI算法技术的优势，成功地将控制系统和多体计算技术结合起来，发
简述混合动力汽车检测
民营科技 2011年第12期 37 MYKJ 科技论坛 简述混合动力汽车检测 张建荣 （兴宁市宏通机动车辆综合性能检测站，广东兴宁514500） 1混合动力分类 1.1串联式混合动力系统 串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下，电池就象一个水库，只是调节的对象不是水量，而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节，从而保证车辆正常工作。1.2并联式混合动力系统 并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。1.3混联式混合动力系统 混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。2现代汽车检测技术的趋势2.1应用高新技术提高检测水平 我国目前的汽车检测设备在采用专家系统和智能化诊断方面与国外相比还存在较大差距。随着汽车工业的发展，传感器制造水平越来越高，测试精度和可靠性不断提高，从而促进了汽车检测和诊断设备的迅速发展。 2.2研制开发新的检测诊断设备与仪器 随着世界经济和社会的发展，汽车方面的标准和法规在不断地变化，对汽车的使用性能、检测参数及相应的检测方法亦不断地更新和发展，比较典型的实例是汽车排放污染物的控制。随着世界各国对环保品质要求的提高，对汽车排放污染物的控制和检测方法也不断发展。目前随着I/M 制度的推行，对汽油发动机汽车检测方法由怠速和双怠速，向模拟车辆行驶的简易工况法过渡。 2.3检测技术向人工智能专家系统发展 为节省费用、场地和人员，汽车检测设备已开始从单机单功能向多功能的综合检测台发展。不仅节约费用，而且大大减少了设备安装的占地面积;同时先进的传感器和计算机控制系统可在操作后，显示、打印和储存各种测试数据。汽车检测设备的综合化有利于汽车检测线的浓缩化。今后汽车检测和诊断技术发展的重点应是增加和完善监控预测功能，将汽车的检测逐步扩展到系统状态的预测，并进一步发展到元件状态的预测，这样将能科学地决定汽车各总成以至整车的合理使用寿命，这对提高汽车运行的经济性和可靠性具有重要的意义。2.4规范化和网络化 我国检测技术发展过程中，普遍重视硬件技术，忽略或是轻视了难度大、投入多和社会效益明显的检测方法及限值标准等基础性技术的研究。有些检测设备由于缺乏技术规范化，而使检测结果缺乏科学性和准确性。随着检测技术的发展，与硬件相配套的检测技术软件需要进一步完善。 3混合动力汽车检测3.1动力控制策略系统 混合动力电动汽车由发动机和蓄电池共同提供动力，发动机和电动机可进行不同组合得到不同的驱动方案，按照能源组合的方式，混合动力电动汽车可按动力驱动方式分为串联式混合动力电动汽车（SHEV ）和 并联式混合动力电动汽车（PHEV ）。SHEV 的特点适合城市行驶中频繁起动、 加速和低速运行工况，可使发动机在最佳工况点附近稳定运转，通过调整蓄电池和电动机的输出来达到调整车速的目的，从而提高在复杂工况下行驶的车辆的燃油经济性，同时降低排放。在电池的荷电状态（SOC ）较高时还可以关闭发动机，只利用电机进行功率输出，使发动机避免在怠速和低速工况下运行，提高发动机的效率，减少有害物质的排放。 3.2运行状况监控系统 “运行状况的监控系统”具备采集动力电池的电流、电压、温度，以及车辆的刹车信号、离合器压力信号、行车速度等，准确地获取这些信号是实现混合动力驱动汽车的关键所在。输入电压为6~18V ，可满足车辆启动和特殊情况下导致的蓄电池输出电压不稳定而导致的监控系统瘫痪。3.2.1信号通道。 处理器系统将采集到的各种信号进行处理后，送至上层的动力策略控制系统，并且上层的控制信号也要传送至底层。采用CAN 总线技术，不仅组网自由，扩展性强，实时性好，可靠性高，而且具有自诊断和监控能力，它是一种十分有效的通信方式。CAN 总线具有以下特点： 1）无破坏性地基于优先权竞争的总线仲裁。2）可借助接收滤波的多地址帧传送。3）具有错误检测与出错帧自动重发送功能。4）数据传送方式可分为数据广播式和远程数据请求式。3.2.2电池电压和温度的测量。 动力电池电压的测量方式取决于动力电池的具体情况，为确保测量系统适用于不同的工作状况，尤其是考虑到充电时电池电压会适当上升，特殊情况时电压可能达到20V ，因此设计的测量范围应为0~20V 。3.2.3充放电电流测量。 动力电池充放电的大电流的测量可采用两种方式，最常见的就是采用霍尔传感器。因此选择合适的霍尔传感器是精确测量电路的关键。霍尔传感器的磁场灵敏度或者称磁场的开起点要与电机型号和结构相匹 配。 不同的电机型号和不同的电机设计结构转子磁场有不同的磁场分布和磁场分布涨落。如果霍尔传感器的磁灵敏度太高或者太低，由于转子磁钢和磁钢缝隙磁场分布的不规则涨落，会导致位置传感器给出错误的信号。 4检测的制度化和标准化 国外在用车排放控制措施主要是通过在用车检查厂维护制度来实现的，这一制度包括各车辆管理机构例行年检、车辆使用者定期检查和维护等，因国家和城市的情况不同而异实践证明，有效的UM 制度是降低在用车排放污染最经济有效的手段。近些年来，我国汽车检测、诊断设备和技术的飞速发展，使维修制度逐渐发生了变化，现在，不解体检测的 自动诊断技术在检测项目、 测试精度、检测速度、检测工艺性、可靠性、可信度及设备的价格等方面，均己达到可以实际应用的水平。5结论 混合动力具备了传统内燃机和电动机的优势，避免了纯电动车辆在电池技术和能源基础设施上的不足，因此将在较长一段时间内占据优势。 随着科学技术的进步，汽车检测设备在智能化、自动化、精密化及综合化方面都有新的发展，应用新技术开拓新的检测领域，研制新的检测设备。随着电子计算机技术的发展，出现了汽车检测诊断、控制自动化、数据采集自动化及检测结果直接打印等功能的现代综合性能检测技术和设备。 摘要：混合动力电动汽车是指有两种或两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源，至少有一种能提供电能的车辆称为混合动力电动汽 车，开展混合动力汽车技术的研究和开发对改善中国城市环境、 缓解石油资源不足的压力。通过对车辆的检测，能科学地决定汽车各总成以至整车的合理使用寿命，这对提高汽车运行的经济性和可靠性具有重要的意义。 关键词：汽车；混合动力；检测
1.4 汽车总体设计整车性能仿真与系统匹配要点
1.4 汽车总体设计整车性能仿真与系统匹配 1.4.1动力性能仿真计算 (1) 计算目的 汽车的动力性是汽车重要基本性能指标之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段要进行动力性计算，预测今后生产车型是否满足使用要求。使汽车具有良好的动力学性能. (2) 已知参数如表所示
a 设计载荷确定： 该车型设计载荷根据德国标准DIN 70020规定：在空车重量（整备质量）的基础上加上座位载荷。5座位轿车前面加2人、后排加1人，也称为半载作为设计载荷, 重量假定为68kg加上随身物品7kg，重心对于不可调整座位在R点（设计H点）前50mm，可调整作为R点前100mm处。我国标准常常规定满载作为设计工况. 对于该计算车型如采用德国标准, 则具体计算为：1070kg+3*（68kg+7kg）=1295kg b 迎风面积： 根据迎风面积计算公式：A=0.78BH确定，其中：A迎风面积，B车宽，H 车高。对于该车型而言具体计算为：A=0.78*1710mm*1427mm=1.90m2 c 传动效率： 根据该轿车的具体传动系统形式，传动系统的传动效率大体可以由变速器传动效率，单级主减速器传动效率，万向节传动效率组成。 具体计算为：95%（变速器）乘96%（单级主减速器）乘98%（万向节）=89.4%，
同时考虑到，一般情况下采用有级变速器的轿车的传动系统效率在90%到92%之间，对上述计算结果进行圆整，对传动系统效率取为90% d 滚动阻力系数： 滚动阻力系数采用推荐拟和公式进行计算： )19440/1(2 0a u f f +=， 其中： f 取为0.014（良好水泥或者沥青路面）， a u 为车速km/h 。 (3) 发动机外特性曲线 i. AJR 发动机 ii AFE 发动机 图1.4.1 发动机外特性曲线 (4) 基本理论概述 汽车动力性能计算主要依据汽车驱动力和行驶阻力之间的平衡关系: j i w f t F F F F F +++= （1.4.1） 表1.4.2 各种受力名称 发 动 发动机
基于Cruise的整车动力性能仿真分析
2009年第2期 车辆与动力技术V eh icle &Pow er T echno l ogy 总第114期 文章编号:1009-4687(2009)02-0024-03 基于Cruise 的整车动力性能仿真分析 王 锐, 何洪文 (北京理工大学电动车辆国家工程实验室,北京 100081) 摘 要:动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能.目前通常使用理论公式计算的方法对汽车动力性指标进行分析,本文利用Cruise 仿真软件对整车进行了建模与动力性仿真,并将仿真与理论计算结果进行比较和分析.结果表明,采用Cruise 建模仿真得到的动力性指标均比结果理论计算得出的结果更加准确.关键词:C ru i se ;动力性;建模仿真中图分类号:U 462. 3+1 文献标识码:A Sim ulati on and Analysis on Vehicular Po wer Perfor m ance w it h Cruise WANG Ru,i HE H ong -w en (N ati onal Eng i nee ri ng L aboratory f o r E l ectric V eh icle ,Beiji ng i nstit ute o f techno l ogy ,Be iji ng , 10081) Abst ract :The po w er perfor m ance is the m ost basic and i m portan t perfor m ance for auto m ob iles ,w hich is usua lly ca lculated by theoretical for m u las .In this paper ,a ne w m ethod for po w er perfor m ance calculation w it h so ft w are C ruise is i n troduced .The si m ulati o n resu lts are co m pared w itch t h e oues got by theoretical for m ulas ,where the results got by C r u ise are proven fo be m ore precise .K ey w ords :C r u ise ;po w er perfor m ance ;m ode ling and si m ulati o n .修稿日期:2008-10-15 作者简介:王 锐(1985-),男,硕士生;何洪文(1975-),男,副教授. 动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能,关系到开发过程中发动机功率和转矩、各档传动比等参数的选择,更决定了汽车运输效率的高 低[1]. 目前计算整车动力性常采用理论公式计算的基本方法[2-4] .理论计算的方法较为简单,但是工作量较大,得出的结果也仅仅是理论值,与实际情况有一定的差别.而随着计算机技术的发展,采用建模仿真进行动力性计算已成为研发汽车动力系统的一个重要手段.通过建立系统的数学模型和仿真模型并对其实际工作状况进行仿真分析,能够很好地预测各种条件下的系统性能,从而不但可以事先灵活地调整设计方案,合理优化参数,而且可以降低 研究费用,缩短开发周期 [5,6] .目前在汽车仿真领 域常用的仿真软件有ADV I SOR 、PSAT 等,但是模型的逻辑结构复杂.本文选取建模较为方便的C ruise 软件进行动力性建模仿真,与理论计算结果进行了比较.结果表明,利用C ruise 软件进行动力性能分析,能够在减小工作量的同时,得到比理论计算更接近于实际情况的结果. 1 利用C ruise 建立整车模型 C ruise 是针对汽车整车及部件性能的仿真软件,可以用于车辆的动力性、燃油经济性以及排放性能的仿真,利用其模块化的建模理念可以直观和
第二包汽车仿真教学软件
第二包：汽车仿真教学软件 1、模块组成： 应包括电控发动机、自动变速器、底盘系统、电气系统、汽车常规维护、车载网络系统等模块。 2、功能要求： （1）能够完整展示汽车发动机、底盘和电气系统各总成及零部件结构； （2）能够交互式演示汽车发动机、底盘和电气系统的基本工作过程； （3）能够交互式演示汽车常规维护的基本工艺流程； (4)能够完整展示汽车车载网络系统的组成、原理及检修方法。 3、技术要求： （1）网络版，采用C/S架构； （2）结构展示应采用3D表达，原理演示采用交互式动画进行表达； （3）所有模块都须提供单机版供离线使用； （4）发动机系统模块要求至少具备2种类型，包括电控汽油机和电控柴油机；应至少提供直列4缸和V型6缸电控汽油机各一款，SDI和TDI电控柴油机各一款； （5）底盘系统模块须具备手动变速器、自动变速器、制动系统和转向与悬架四个部分内容；应至少提供二种以上主流车型的自动变速器、ABS系统（包括ABS和ABS+EBD）、助力转向系统（包括液压动力转向和电动助力转向）、悬架（包括麦式悬架、多连杆悬架和电控悬架）； （6）电气系统模块要求包含起动、充电、照明、防盗、雨刮、电动车窗、安全气囊等模块；应具备两种以上主流车型的空调系统（包括手动空调和自动空调）； （7）所有模块必须进行现场演示。
附件二： 1、模块组成： 应包括汽车二级维护虚拟实训、总成拆装虚拟实训、故障诊断虚拟实训、车身测量虚拟实训等模块。 2、二级维护虚拟实训模块功能要求： （1）能够对维护车辆设置常见故障点50以上； （2）具备工具使用功能； （3）实训过程能够随时查阅各种资料；（4）具备填写检测结果的功能； （5）具备实训过程中操作自动记录功能。 3、总成拆装虚拟实训模块功能要求： （1）能够实现丰田8A发动机拆装实训功能； （2）具备总成大修功能，包括总成分解、零部件清洁和检查、重新组装等；（3）具备零部件检验功能，可对拆卸后的零部件进行测量检验； （4）提供各种工具使用功能； （5）具有对实训过程中操作进行记录的功能。 4、故障诊断虚拟实训模块功能要求： （1）具备故障诊断实训示范和实训练习功能； （2）具备两种故障点设置功能，包括随机设置和人工设置； (3)软件应具备模拟路试功能，在路试时可读取故障码和动态数据流； （4）能够模拟诊断仪读取故障码、读取定格数据、读取动态数据和主动测试，模拟示波器检测各种信号波形，模拟尾气分析仪检测不同工况下的尾气数据，模拟燃油压力表检测燃油系统压力，模拟气缸压力表检测各个气缸的压力，模拟真空表检测进气歧管的真空度，模拟万用表检测电阻和电压； （5）软件具备实训过程操作记录功能，可自动记录或手动记录； （6）具备常用工具使用功能； （7）软件应支持环境参数设置，包括环境温度、大气压力、机油液位、发动机冷却液液位等。 5、车身测量虚拟实训模块功能要求： （1）采用卡尔拉德车身测量系统； （2）提供20个以上测量点； （3）配置向导操作模式功能，可以引导用户按照汽车车身测量的标准工作流程进行操作。 6、各系统虚拟实训模块技术要求： （1）网络版，采用C/S架构； （2）实训车间场景采用3D实时渲染技术，可实现场景内360度旋转； （3）维护实训内容涵盖汽车二级维护的全部作业项目； （4）软件能够模拟汽车运行时的各种声音，包括发动机起动、怠速运转、加速、运行粗暴、运行抖动等； （5）总成拆装台架采用3D技术，可以进行360度方向任意翻转；（ 6）支持单点故障设置和多点故障设置，多点故障设置每次可设置3个以上故障点； （7）故障点要求涵盖电路断路/短路、器件损坏、间歇性断路和机械故障等；（8）故障诊断模块能够设置常见故障点80个以上；
汽车性能论文汽车安全性能论文
汽车性能论文汽车安全性能论文 汽车性能测试仿真平台的建立 摘要：为能够快速地改善上述实车测试的缺失以及提供车辆进行测试之后的相关评估性能指针并做为各车厂于开发新车过程中之依据，不但能够大幅度的缩短测试的时间，而且可以准确地获得该车辆的相关性能表现，这些都是建立汽车性能测试仿真平台，进行进行车辆性能测试的目标。 关键词：车辆；性能测试；仿真平台 1 仿真平台系统架构 在仿真实车测试性能过程中，驾驶者会被指定目标道路轨迹去依循，并将测出的车辆动态变量做为评估与分析车辆性能指针的用途。因此，本研究根据上述目的来规划建构出一套车辆性能测试仿真平台。 此车辆性能测试仿真平台架构包括了驾驶者动态仿真模块（driver motion model）、车辆动态仿真模块（vehicle dynamics model）、以及测试道路轨迹产生模块（desired trajectory generation）。因此将上述模块作结合的后，所获得的车辆性能测试仿真系统也就能够仿真真实驾驶者反应于操作车辆进行相关道路测试，同时根据量测出的相关车辆动态响应来做为评估与分析的车辆性能指针。
上图1红色虚线所包围的区域即为本研究车辆性能测试仿真平台的驾驶者动态仿真模块。其控制架构是真实人类于操控车辆的反应行为，包括有驾驶者实时补偿控制动态以及预期控制动态行为反应，最后再根据上述动态来规划出适合的驾驶者动态仿真模块。而图1的架构中，驾驶者实时补偿控制动态能够立即辨别出当下车辆运动轨迹参数与目标道路轨迹参数，并输出前轮转向角度?来调整车辆的动态行为以达到依循目标道路轨迹的目的；另外，驾驶者预期控制动态则透过观察即将到来的道路轨迹，并提前调整车辆动态亦可达到依循目标道路轨迹的目的。 2 实时补偿控制动态模型的建立 在驾驶者实时补偿控制部分，驾驶者反应会实时修正当下车辆运动轨迹与目标道路轨迹的间的误差，并调整车辆动态行为来追踨目标道路轨迹，此种驾驶者反应行为称为驾驶者实时补偿控制动态（compensatory control behavior）。驾驶者模型是以一个前馈暨回馈控制架构来组成并用来仿真真人实时补偿控制动态的反应行为。其中在回馈控制法则设计上，是以一个PID控制器以及延迟时间影响来做为驾驶者回馈控制动态。 如上式所示，为驾驶者实时补偿的回馈控制量；而则为车辆运动轨迹参数与目标道路轨迹参数的间的差异；另外Kp、Ki以及Kd 分别为PID控制器的大小、积分以及微分增益值，其中Kp代表驾驶者对依循道路轨迹误差的修正幅度大小，Ki代表驾驶者抵消外界干
车辆动力学相关的软件及特点
SIMPACK车辆动力学习仿真系统 SIMPACK软件是德国INTEC Gmbh公司(于2009年正式更名为SIMPACK AG)开发的针对机械/机电系统运动学/动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。它以多体系统计算动力学（Computational Dynamics of Multibody Systems）为基础，包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件。SIMPACK软件的主要应用领域包括：汽车工业、铁路、航空/航天、国防工业、船舶、通用机械、发动机、生物运动与仿生等。 SIMPACK是机械系统运动学/动力学仿真分析软件。SIMPACK软件可以分析如：系统振动特性、受力、加速度，描述并预测复杂多体系统的运动学/动力学性能等。 SIMPACK的基本原理就是通过搭建CAD风格的模型（包括铰、力元素等）来建立机械系统的动力学方程，并通过先进的解算器来获取系统的动力学响应。 SIMPACK软件可以用来仿真任何虚拟的机械/机电系统，从仅仅只有几个自由度的简单系统到诸如一个庞大的火车。SIMPACK软件可以应用在我们产品设计、研发或优化的任何阶段。 SIMPACK软件独具有的全代码输出功能可以将我们的模型输出成Fortran或C代码，从而可以实现与任意仿真软件的联合。 车辆动力学仿真carsim CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件，CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍，可以仿真车辆对驾驶员，路面及空气动力学输入的响应，主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性，同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程，详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。 CarSim软件的主要功能如下: 适用于以下车型的建模仿真:轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV; 可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性; 可以通过软件如MATLAB，Excel等进行绘图和分析; 可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果;包括图形化数据管理界面，车辆模型求解器，绘图工具，三维动画回放工具，功率谱分析模块;程序稳定可靠; CarSim软件可以扩展为CarSim RT, CarSim RT 是实时车辆模型，提供与一些硬件实时系统的接口，可联合进行HIL仿真;
纯电动车经济性能影响因素仿真教学文案
纯电动车经济性能影响因素仿真 1 纯电动汽车经济性能指标 纯电动汽车是以二次电池为储能载体二次电池以铅酸电池镍氢电池埋离子电池为主。由于二次电池目前在储电量、充放电性能、使用寿命、成本等方面无法与内燃机相比，因此近一时期以来，研究进展不大，大多数研究单位已将研究目标转为混合动力汽车。纯电动汽车的经济性能是在保证动力性的前提下，汽车以尽量少的能量消耗行驶的能力，纯电动汽车在等速行驶、加速行驶和循环工况下的能量消耗率和续驶里程来决定经济性能的优劣。车辆能耗经济性评价常用的指标都是以一定的车速或者循环行驶工况为基础，以车辆行驶一定里程的能量消耗量或一定能量可反映出车辆行驶的里程来衡量。纯电动汽车能量消耗率是动力电池存放的电量维持汽车某一工况下运行的能力，如单位里程消耗的能量、百公里消耗能量；续驶里程是指纯电动汽车从动力电池全充满状态开始到试验规定结束时所走过的里程，如以45km/h行驶的里程等。为了使电动汽车能耗经济性评价指标具有普遍性，其评价指标应该具有以下三个条件： （1）可以对不同类型的电动汽车进行比较； （2）指标参数值与整车存储能量总量无关； （3）可以直接通过参数指标进行能耗经济性判断； 不同的纯电动汽车在不同的行驶工况下能量消耗率和续驶里程可能会不同，很难用统一的公式进行计算，下面将运用仿真的方法得出纯电动汽车的续驶里程和能量消耗率。 2 铃木电动车仿真分析 根据目前国内外有关学者对纯电动汽车的研究结论，可以看出，纯电动汽车的研发出现了难以进行下去的问题。一方面是由于纯电动汽车面临的成本和续驶里程等问题，一直没有很好的解决;另一方面，和人们对电动汽车的要求过于完美化，提出不切实际的过高要求有关。因此，对纯电动车经济性能影响因素的分析和研究，可以对解决这个问题找到一些方法或者启示。 电动汽车仿真软件ADVISOR由美国国家再生能源实验室开发，使用后向仿真为主、前向仿真为辅的混合设计方法，具有车辆总成参数匹配与优化、传动/驱动系统能量转化分析、排放特性/能量消耗对比、车辆能量管理策略评价、整车综合性能预测分析等功能。以下是铃木某款纯电动车的整车部分参数，汽车采用永磁电机和镍氢电池，并建立ADVISOR的仿真模型，分析影响纯电动汽车经济性能的参数[2]。建立ADVISOR的仿真模型需要的参数有整车整备质量、空气阻力系数、迎风面积、轴距、最大载荷、电机最大功率、电机额定电压、电机最大扭矩、电池容量、主减速比。在已知以上参数的情况下建立ADVISOR的仿真模型。微型电动汽车具有无污染、低噪音、小体积、低速度和易驾驶等优点，使得它可以穿梭与大城市的各种道路，能够直接到达出租车都不能到达的身居小巷。微型电动汽车的最高时速一般为45km/h,虽然比一般小汽车的速度慢，但比步行或骑自行车快得多。因此微型电动汽车作为代步工具是相当合适的。另外，微型电动汽车的低速度也提高了它在居住区行驶时的安全性。驾驶微型电动汽车，比驾驶小汽车简单得多。ADVIDOR提供了道路循环(Drive Cycle)、多重循环(Multiple)和测试过程(Test Procedure)3种仿真工况来仿真车辆的性能。道路循环提供了CYC.ECE、CYC.FTP和CYC.1015等56种国外标准的道路循环供用户选择，另外提供了行程设计器(Trip Buider),可以将多达8种不同的道路循环任意组合在一起，综合仿真车辆的性能。多重循环功能可以用批量处理的方式以相同的初始条件，快速计算和保存不同的道路循环情况下的仿真结果，并将它们显示在一起，供用户比较。测试过程包括
车辆动力学仿真
车辆动力学仿真 课程编码：202060 课程英文译名：Dynamics Simulation of Vehicle System 课程类别：专业课 开课对象：车辆工程专业开课学期：第7学期 学分：2.5学分；总学时： 40学时；理论课学时：32学时；上机学时： 8学时 先修课程：理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、机械振动 教材：车辆动力学模拟及其方法，威鲁麦特（德），北京理工大学出版社, 1998.5 ，第1版 参考书：【1】汽车系统动力学，张洪欣，同济大学出版社, 1996 ，第1版【2】汽车系统动力学及仿真，雷雨成，国防工业出版社, 1997 ，第1版一、课程的性质、目的和任务 《车辆系统动力学仿真》是车辆工程专业理论性较强的专业课。本课程的目的是，使学生初步学会汽车动力学分析方法，能够解决工程实际问题，以便增强其研究和解决车辆动力学问题的能力。本课程的任务，是以数学力学模型为基础，结合虚拟样机仿真技术，讲授汽车的垂直动力学、横向动力学、纵向动力学，为继续学习和掌握汽车新科技创造条件。 二、课程的基本要求 对汽车动力学有一定的了解，掌握有关的基本概念、基本理论和基本方法及其应用，掌握汽车多体动力学仿真的方法。具体要求为： 1.对汽车动力学仿真的基本概念和基本分析方法有明确的认识； 2.掌握单自由度系统的振动系统，自由振动、强迫振动的微分方程的建立方法； 3.掌握多自由度系统的振动系统的微分方程，初步掌握多自由度系统振动的模态分析方法； 4.了解随机振动的一些基本概念，掌握路面不平度功率谱密度的概念及其计算方法； 5.掌握汽车垂直动力学模型的建立方法，以及路面激励对汽车振动的影响； 6.掌握汽车弹簧、减震器、橡胶金属部件、轮胎等部件垂向动力学的特性； 7.掌握汽车纵向动力学微分方程，掌握滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力的计算方法； 8.掌握驱动附着率、制动附着率对行驶极限的影响； 9.掌握汽车横向动力学的微分方程建立方法，及其横向动力学微分方程的特性； 10.掌握汽车操作稳定性的概念及其影响汽车操作稳定性的因素； 11.掌握轮胎的真实特性，初步掌握轮胎动力学的初步概念。
advisor2002仿真软件
advisor2002仿真软件 ADVISOR(Advanced VehIcle SimulatOR,高级车辆仿真器)是由美国可再生能源实验室NREL(National RenewableEnergy Laboratory)在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发的高级车辆仿真软件。 该软件从1994年11月份开始开发和使用,最初是用来帮助美国能源部DOE(DepartmentofEnergy)开发某混合动力汽车的动力系统,随后功能逐渐扩展,目前最新的正式版本ADVISOR2002可以对传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的各种性能作快速分析,是世界上能在网站上免费下载和用户数量最多的汽车仿真软件。由于该软件通过大量的实践被证实具有较好的实用性,现在世界上许多生产企业、研究机构和高校都在使用该软件做汽车仿真方面的研究。 ADVISOR是MATLAB和SIMULINK软件环境下的一系列模型、数据和脚本文件,它在给定的道路循环条件下利用车辆各部分参数,能快速地分析传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的燃油经济性、动力性以及排放性等各种性能。此外,该软件的开放性也允许对用户自定义的汽车模型和仿真策略做仿真分析。它主要有以下特点: (1)仿真模型采用模块化的思想设计。ADVISOR软件分模块建立了发动机、离合器、变速器、主减速器、车轮和车轴等部件的仿真模型,各个模块都有标准的数据输入/输出端口,便于模块间进行数据传递,而且各总成模块都很容易扩充和修改,各模块也可以随意地组合使用,用户可以在现有模型的基础上根据需要对一些模块进行修改,然后重新组装需要的汽车模型,这样会大大节省建模时间,提高建模效率。 (2)仿真模型和源代码全部开放。ADVISOR2002的仿真模型和源代码在全球范围内完全公开,可以在网站上免费下载。用户可以方便地研究ADVISOR的仿真模型及其工作原理,在此基础上根据需要修改或重建部分仿真模型、调整或重新设计控制策略,使之更接近于实际情形,得出的仿真结果也会更合理。 (3)采用了独特的混合仿真方法。现在的汽车仿真方法主要有前向仿真和后向仿真两种,仿真软件也多采用其中的一种方法,使两种方法优劣不能互补,而ADVISOR采用了以后向仿真为主、前向仿真为辅的混合仿真方法,这样便较好地集成了两种方法的优点,既使仿真计算量较小,运算速度较快,同时又保证了仿真结果的精度。 (4)在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发研制。MATLAB是世界上顶尖的可视化科学计算与数学应用软件,其语法结构简单、数值计算高效、图形功能完备,集成了诸多专业仿真工具包,而且它还提供了方便的应用程序接口(API),用户可以在MATLAB环境下直接调用C、Fortran等语言编写的程序。MATLAB 内置的计算程序、专业的仿真工具以及与其他应用程序的接口,会减少汽车模型的搭建和仿真计算过程中工作量,同时也方便了熟悉不同编程语言的用户之间的合作。 (5)能与其他多种软件进行联合仿真(Co-simulation)。汽车是一个复杂的系统,其仿真更是涉及机械、电子、控制等多个领域,工作量很大,ADVISOR软件开发过程中也难以涉及所有领域,这样就限制了它一些功能的实现。但是ADVISOR设计了开放的软件接口,能与Saber、Simplorer、VisuaDOC、Sinda/Fluint等软件进行联合仿真,为用户改进和拓展其功能提供了方便。
车辆系统动力学仿真大作业(带程序)
Assignment Vehicle system dynamics simulation 学院：机电学院 专业：机械工程及自动化 姓名： 指导教师：
The model we are going to analys: The FBD of the suspension system is shown as follow:
According to the New's second Law, we can get the equation: 2 )()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 221212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? 0)()()()(222111222111=-++--+-++--+? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z k z L z k z L z c z L z c z m χχχχ 0)()()()(2222111122221111=-++----++---? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z L k z L z L k z L z L c z L z L c J χχχχχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,111111111)()(-=------? ? ? ? ?χχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,222222222)()(-=-+--+-? ????χχ When there is no excitation we can get the equation: 2)()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 2 21212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? Then we substitude the data into the equation, we write a procedure to simulate the system: Date: ???? ?? ??? ??==?==?===MN/m 0.10k m 25.1s/m kN 0.20MN/m 0.1m kg 3020kg 2100kg 3250w 2l c k I m m by w b
新型混合动力汽车检测技术研究
新型混合动力汽车检测技术研究 摘要：近年来，针对汽车燃耗大的问题，已经提出并实现了新型混合动力汽车 设计。综合分析新型混合动力汽车专业技术、节能降耗、产业优化等方面的内容，采用混合方式充分发挥内燃机与电动机的优势，优化纯电动车电池技术和能源基 础设施中存在的不足。 关键词：新型混合动力汽车；汽车检测；检测技术；节能降耗 1混合动力控制系统 在混合动力车辆当中，其在设计当中具有着以下几个关键性因素：第一，能 够对监控系统运行当中获取的信息进行分析；第二，能够对车辆运行状态详细监控；第三，根据需求做好相应控制命令的发出。同普通电子系统相比，混动车辆 电子控制系统的所处环境较为恶劣，电磁干扰、灰尘以及振动情况的存在，都将 对其实际效果发挥产生较大的影响。对此，在研究当中对混动车辆进行针对性研究，以系统性方式对混动车辆不同部分的关键核心技术进行分析，并在此基础上 提出具有实用、经济特征的混动车辆控制系统设计实例。 2动力控制策略系统 在混合动力汽车运行当中，其由蓄电池以及发动机共同实现动力的提供，通 过电动机同发动机间不同组合方式的应用，即能够获得不同的驱动方案，如普通 的串、并联以及混联。对于整个车辆来说，其整体性能的高低不仅同车辆的电动 机以及发动机等部件具有关联，且同其具体优化方式及控制策略有关。根据能源 组合方式的不同，混动车辆根据其驱动方式的不同可以分为串联、并联两种混动 车辆。在本研究中，将串联混动车辆作为研究对象，该类驱动方式车辆的特点， 非常适合应用在城市行驶当中的低速运行、加速运行以及频繁起动情况下，能够 帮助保证发动机一直处于较好的运行状态当中。在车辆行驶中，通过调整蓄电池 以及电动机的输出情况即能够控制车速，以此提升复杂运行情况下车辆行驶的燃 油经济性，且将能够实现排放总量的降低。而当电池运行在高荷电状态时，则可 以将发动机关闭，单独以电机进行功率的输出，通过该方式的应用，避免发动机 一直运行在怠速工况以及低速工况之下，不仅能够有效提升发动机的运行效率， 且能够实现有害物质排放量的有效降低。在混动汽车运行当中，需要根据其动力 电池的实时参数以及具体行车状况的不同，对其控制策略进行确定。在车辆当中，动力控制策略系统的存在，能够对来自运行状况监控系统的数据进行分析处理， 以此确定此时电动机应当处于动力电池、发动机，还是两者的协同工作模式，并 在完成情况确定之后做好对应控制命令的发出。根据研究发现，使发动机工作在 其最大负荷的50～65%为好的系统控制策略，且能够对汽车的动力性进行兼顾。 在实际策略控制工作开展中，动力电池的SOC值是一项决策重要依据。当SOC值处于30～75%之间，即处于正常工作区时，动力电池的放电电流在20～65A的范 围以内。此时，如果车辆的驾驶人员对车辆的加速要求在30%以下，则可以通过 电力电池方式实现电池的驱动。而当车辆驾驶人员对车辆加速要求处于30～65% 之间时，电动机在运行当中所释放的多余能量将使动力电池在此过程中处于充电 状态。当车辆驾驶人员对车辆加速要求在65～80%之间时，车辆发动机将独立完 成对汽车的驱动，直至最大功率。而当车辆驾驶人员对车辆加速要求在80%以上时，则将由动力电池和发动机一起同时负责对车辆的驱动。在实际设计当中，从 电池运行的稳定性、安全性以及运行寿命方面的研究可以了解到，当其SOC超出 范围时，即需要及时发出控制命令，即当其处于80%以上时，电池则将以强制的