Microsoft Word - 301_整车驾驶质量系统增益分析及优化_上汽集团商用车技术中心_饶洪宇.docx

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骑苦窥黎
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汽车驾驶质量系统增益分析及优化饶洪宇, 王云英, 董旭峰, 梁承友 ( 上汽集团商用车技术中心, 上海市军工路 2500 号,200438) [ 摘要 ] 本文采用 AVL CRUISE 软件平台建立整车驾驶质量模型对加速度系统增益进行分析, 并通过优化车辆加速踏板脉谱和变速器换档策略等, 最终达到整车性能开发目标, 并通过主观驾驶评价进行整车性能验证关键词 : 系统增益 ; 加速踏板脉谱

1 汽车驾驶质量系统增益分析及优化饶洪宇, 王云英, 董旭峰, 梁承友 ( 上汽集团商用车技术中心, 上海市军工路 2500 号,200438) [ 摘要 ] 本文采用 AVL CRUISE 软件平台建立整车驾驶质量模型对加速度系统增益进行分析, 并通过优化车辆加速踏板脉谱和变速器换档策略等, 最终达到整车性能开发目标, 并通过主观驾驶评价进行整车性能验证关键词 : 系统增益 ; 加速踏板脉谱 ; 变速器换档策略主要软件 : AVL CRUISE Analysis and Optimization for Drive Quality System Gain Rao Hongyu, Wang Yunying, Dong Xufeng, Liang Chengyou SAICMOTOR Commercial Vehicle Technical Center & NO. 2500,Jungong Road,Shanghai,, [Abstract]:The article s writers built model of the vehicle drive quality depending on the AVL CRUISE software platform to analyze acceleration system gain, and optimized the vehicle accelerator pedal map and gearbox shifting map and so on. Finally, the vehicle reached the development targets of drive quality; meanwhile, the writers verified the performance by subjective driving evaluation. Keywords: System Gain;Accelerator Pedal Map;box Shifting Map Software: AVL CRUISE 1. 前言据统计, 汽车在行驶过程中驾驶员仅有 0.3% 的占比时间进行全油门操作, 即 WOT(Wide Open Throttle), 主要用于紧急避险以及满载爬陡坡等行驶工况, 而绝大多数情况下都是部分油门操作, 即 POT(Part Open Throttle) 此外, 汽车用户对于汽车动态性能感知中,47% 是通过 POT 得到的, 由此可见, 部分油门的整车性能表现将直接影响到客户对于车辆的认可程度以及产品市场竞争力图 1 WOT 和 POT 相关统计图在汽车产品开发过程中, 部分油门驾驶性能一般定义为汽车驾驶质量, 即车辆驾驶人员

2 感受车辆对人为操控的响应, 这种响应主要指车辆纵向加速度相关特性主要包括 : 部分油门特性, 整个车体低频响应, 线性输入对应线性输出的加速度关系以及平稳流畅的驾驶感觉, 而车辆加速度系统增益是汽车驾驶质量评价体系中核心控制要素之一车辆加速度系统增益 ( 以下简称系统增益, 即 System Gain), 是指车辆在匀速行驶时, 驾驶员快速踩下 1/2 英寸加速踏板深度 ( 即 12.7mm), 车辆所获得的瞬时加速度除以 12.7, 即每踩下 1mm 所能产生的加速度, 单位为 g/mm, 它是评价整车加速度响应的重要指标 2. 建模本文基于一款 MPV 车型, 主要技术参数见表 1, 运用 AVL CRUISE 软件平台搭建系统增益整车虚拟仿真模型表 1 整车基本技术参数条目单位技术参数长 * 宽 * 高 mm 5168*1980*1928 整车轴距 mm 3198 整备质量 kg 2165 类型 - 涡轮增压柴油机发动机排量 L 1.9 峰值功率 kw 110 峰值扭矩 N.m 350 变速器类型 - 6AT 车轮轮胎规格 - 215/70R16 AVL CRUISE 软件平台模块化的模型搭建思想为整车性能预测分析及优化提供了极大的便利, 在中国被主要汽车企业和科研院校广泛用于整车性能预测和开发, 是该领域公认的标准仿真分析平台系统增益整车仿真模型主要包括整车发动机机械消耗附件液力变矩器变速器传动轴 ( 采用速比为 1 的主减速器模型代替 ) 主减速器差速器制动器车轮变速器控制锁止离合器控制驾驶员 ASC Monitor 等模块本文采用分层建模的方式集成搭建 BASE 和 OPT. 模型, 相比 Base 模型,OPT. 模型中发动机变速器换档策略锁止离合器控制策略等模型存在差异,CRUISE 整车仿真模型如图 2 所示

图 2 CRUISE 整车仿真模型 3. 系统增益分析运用 AVL CRUISE 软件 Task 模块建立相关分析任务, 具体如下 : 步骤 1: 建立 Constant Drive 计算任务, 分析得到各车速的 cockpit 和, 命名为 :initial_load_signal, 单位 %; 步骤 2: 根据车辆实际加速踏板行程 S, 单位 mm, 计算得到 12.

3 图 2 CRUISE 整车仿真模型 3. 系统增益分析运用 AVL CRUISE 软件 Task 模块建立相关分析任务, 具体如下 : 步骤 1: 建立 Constant Drive 计算任务, 分析得到各车速的 cockpit 和, 命名为 :initial_load_signal, 单位 %; 步骤 2: 根据车辆实际加速踏板行程 S, 单位 mm, 计算得到 12.7mm 踏板行程对应的踏板深度百分比, 命名为 steady_load_signal, 单位 %, 计算公式为 : steady _ load _ signal = 12.7 / S *100 (1) 步骤 3: 计算各车速稳速条件踩下 12.7mm 后的, 命名为 :final_load_signal, 单位 %, 计算公式为 : final _ load _ signal = initial _ load _ signal + steady _ load _ signal (2) 步骤 4: 每个车速点分别建立 Full Load Acceleration -Elasticity 计算任务, 勾选 partial Load 功能, 初始车速变速器档位 with Load Position 分别按步骤 1 至步骤 3 的数据, 运行计算后, 分别取出各超车加速过程峰值加速度, 单位 m/s^2; 步骤 5: 计算各车速点对应的 system gain, 单位 g/mm, 计算公式为 : system _ gain = acceleration / /12.7 (3) 系统增益分析相关计算过程数据如表 2 所示表 2 Base 状态加速度系统增益过程数据 Velocity Initial Final Acceleration System Gain [km/h] [m/s^2] [g/mm]

4 步骤 6: 以车速 (km/h) 为横坐标,system gain(g/mm) 为纵坐标作出系统增益状态图 ( 红色设计目标曲线是通过开展大量市场车型系统增益客观测试及主观驾驶评价制定的加速度系统增益的开发目标, 一般而言, 不同类型以及不同市场定位的车型设计目标有所差异 ), 如图 3 所示图 3 系统增益 Base 状态步骤 7: 评估系统增益 Base 状态, 基于上述分析 : 车辆加速度系统增益 30km/h~80km/h 车速区间段不能满足设计目标, 需要进行优化调整 4. 系统增益优化及评估基于汽车动力学相关理论, 汽车加速度系统增益与整车重量 Accelerator Pedal Map 变速器速比 ( 及效率 ) 后桥主减速比车轮滚动半径 box Shifting Map 等多个因素强相关一般而言, 系统增益优化最先应该考虑对 Accelerator Pedal Map 和 box Shifting Map 两个因素进行调整, 原因是 Accelerator Pedal Map 和 box Shifting Map 优化调整比较方便快捷, 优化效果明显, 并且对开发周期及成本影响相对较小基于此考虑, 本文仅对二者进行优化并分析对驾驶质量的影响程度根据上述 Base 分析结果,30km/h~80km/h 车速区间段系统增益需要优化, 优化步骤如下 : 步骤 1: 找出客户抱怨车速段 ( 本例为 30km/h~80km/h) 相对应的 final_load_signal,

并优化和提升 final_load_signal 对应的 Accelerator Pedal Map 数据 ( 扭矩提升优化过程需要同步考虑不同油门深度之间的扭矩关联性, 避免出现扭矩突变 ), 如图 4 所示 ; 图 4 Accelerator Pedal Map 优化步骤 2: 迭代计算优化 Accelerator Pedal Map 后的 final ; 步骤 3: 优化 box

5 并优化和提升 final_load_signal 对应的 Accelerator Pedal Map 数据 ( 扭矩提升优化过程需要同步考虑不同油门深度之间的扭矩关联性, 避免出现扭矩突变 ), 如图 4 所示 ; 图 4 Accelerator Pedal Map 优化步骤 2: 迭代计算优化 Accelerator Pedal Map 后的 final ; 步骤 3: 优化 box Shifting Map, 重点在于优化中小油门开度的降档曲线 ( 同时需要考虑升档线和降档线之间的协调关系 ), 并同步监测变速器档位变化情况, 如图 5 所示 ; 图 5 box Shifting Map 优化步骤 4: 仿真分析优化 Accelerator Pedal Map 和 box Shifting Map 后的系统增益, 过程数据如表 2 所示 ; 表 2 Opt. 状态加速度系统增益计算结果 Velocity Initial Final Acceleration System Gain [km/h] [m/s^2] [g/mm]

100 29.8 6 69.8 0.82 5 0.007 110 33.2 6 73.2 0.64 6 0.005 120 38.0 6 78.0 0.62 6 0.005 130 43.9 6 83.9 0.56 6 0.004 140 50.0 6 90.0 0.49 6 0.

6 步骤 6: 作出系统增益状态图, 对比 Base 及设计目标, 评估驾驶质量优化情况 : 中低车速 (80km/h 以下 ) 系统增益得到明显提升, 达到设计目标, 如图 6 所示图 6 优化前后系统增益对比步骤 7: 分车速段验证优化前后的驾驶质量, 确认仿真优化分析的有效性, 主观评估结果如图 7 所示 5. 结语图 7 主观驾驶评估结果 (1) 运用 AVL CRUISE 仿真平台可快速便捷实现汽车驾驶质量加速度系统增益虚拟评估及优化 ; (2) 通过优化 Accelerator Pedal Map 和 box shifting Map 等技术参数可有效提升了整车驾驶质量参考文献 [1] AVL CRUISE Users Guide [2] AVL DRIVE Product Guide [3] ( 德 ) Manfred Mitschke, Henning Wallentowitz. 汽车动力学 ( 第 4 版 ): 清华大学出版社,2009

标准名称

标准名称 ICS 点击此处添加中国标准文献分类号中华人民共和国国家标准 GB/T.2 XXXX 中国汽车行驶工况第 2 部分 : 重型商用车辆 China Automotive Driving Cycle Part II: Heavy-duty commercial vehicles ( 征求意见稿 ) XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XX 实施目次前言... II 1 范围...