基于Modelica模型的整车节油措施分析

刘闪闪，邢国雨，李小坚

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

引言

随着汽车行业的发展与法规的更新，汽车油耗与排放限值越来越低，这对企业的技术进步提出了要求。为了提高效率与降低成本，整车性能仿真分析能力尤为重要。我司对外合作搭建基于Modelica语言的Hyboost车型性能仿真模型，其内节油子模块包括 PWM 燃油泵、PWM 风扇、高效智能发电机与Hyboost控制模块等。

1 节油子模块搭建思路

1.1 节油零部件搭建思路

节油零部件包括 PWM 燃油泵、PWM 风扇、高效智能发电机等。作为耗能附件，三者都是通过动态调整运行功率来实现节油的。在仿真模型中，可使用随转速改变的扭矩来表示变化的功率。即P=T*n/9550，其中P为运行功率（kw），T为扭矩（N·m），n为转速（r/min）。

1.2 Hyboost控制模块搭建思路

Hyboost控制模块围绕48V蓄电池与BSG电机，包含电怠速、制动能量回收、扭矩辅助、智能发电、起停五大功能。各功能介绍如下表：

表1 Hyboost控制模块功能介绍

2 节油子模块搭建

2.1 节油零部件搭建

以PWM燃油泵为例，分为PWM模块与传统模块。传统模块为固定功率，即无论发动机需求如何，燃油泵总是以额定功率运作。PWM 模块为变功率，其功率随汽车的行驶状况做动态调整，从而达到节油的效果。模块内部结构如图1所示。

图1 PWM燃油泵模块

2.2 Hyboost控制模块搭建

Hyboost车型相对传统车型，增加了48V蓄电池、电负载、BSG、轮带和Hyboost控制模块。其中Hyboost控制模块作为整个混合动力系统的控制中心，采用了模块化的控制结构与基于总线的信号传递结构，模块内部如图2所示。

图2 Hyboost控制模块

3 仿真及结果分析

3.1 节油零部件仿真结果

以PWM燃油泵为例，根据仿真要求，设置合适的精度与步长，分别计算PWM燃油泵在传统模式和PWM模式下、NEDC工况时的运行功率，结果如图3所示。

图3 PWM燃油泵运行功率

传统燃油泵始终运行在55W额定功率下，PWM燃油泵最高功率为30W，且会随着车辆运行状态做实时调整。

3.2 Hyboost控制模块仿真结果

根据仿真要求，设置合适的精度与步长，分别计算Hybo-ost混动模式与传统燃油车模式下、NEDC工况时的油耗，结果如图4所示。

图4 Hyboost系统节油效果

3.3 实验数据对比

PWM 燃油泵与 Hyboost控制模块节油效果试验数据对比如表2所示。

表2 各模块节油效果试验对比

除了上述提及的模块外，整车节油措施还包括降低发动机内阻、优化整车质量、低滚阻轮胎、低风阻车身等。经改进后的车型，试验总节油率达到了32.68%。

4 结论

论述了利用Modelica语言进行Hyboost车型整车模型中节油子模块搭建的过程与思路，得到的仿真结果与试验结果基本一致，验证了模型中节油模块的建模精度与使用此模型进行辅助开发的可行性，为后期Hyboost车型的参数选择与结构优化提供依据。

[1] 赵建军,丁建完,周凡利. Modelica语言及其多领域统一建模与仿真机理.中国系统仿真学会第五次全国会员代表大会暨 2006年全国学术年会论文集,2006.

[2] 里卡多公司. Hyboost:双赢选择.汽车与配件,2013.