基于ADVISOR对某混合动力轿车性能的仿真与研究
摘要：本文介绍了汽车仿真软件ADVISOR的特点与仿真流程，然后运用ADVISOR软件对某混合动力轿车进行仿真研究，最终得出其动力性、燃油经济性、排放性能。
关键词：ADVISOR；仿真；动力性
1. ADVISOR的软件介绍
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 Renewable Energy Laboratory)在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发的高级车辆仿真软件。
目前最新的正式版本可以对传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的各种性能作快速分析。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。 1.1 ADVISOR的软件特点【1】
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，而且各总成模块可以随意地组合、扩充和修改使用，这样大大节省建模时间，提高建模效率。
②仿真模型的源代码全部开放。
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， ADVISOR采用了以后向仿真为主、前向仿真为辅的混合仿真方法，使两种方法优劣互补，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。利用MATLAB的优势，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， 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。
⑥ADVISOR软件也有一些缺陷，例如：它的部件模型都是准静态的
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(quasi-static)，不能预测小于十分之一秒左右时间范围内的一些现象；机械振动、电磁振荡等许多动态特性也不能通过ADVISOR软件进行仿真。 1.2 ADVISOR仿真流程
ADVISOR的仿真流程见图1，首先控制输入脚本输入第一时间步的道路循环的请求行驶轨迹(包括汽车行驶速度、道路坡度和汽车动态质量)，根据车辆定义文件和部件数据文件的数据，运用仿真模型计算出汽车在第一时间步的实际速度和耗油率等结果，然后再进行第二时间步的仿真计算，如此反复，直到完成整个道路循环的仿真。
图1．ADVISOR仿真流程图
2.混合动力轿车建模与性能仿真
要对混合动力轿车进行模拟仿真，首先看下各部件的匹配图，如下图2-1所示：
图2-1混合动力轿车的各部件匹配图
2.1参数设置
2.1.1 混合动力轿车车身(Vehicle)的确定
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混合动力轿车的部分性能参数见表2-1。
表2-1 混合动力轿车车辆车身（Vehicle）参数
空气密度（kg/m^3） 空气阻力系数 迎风面积（m^2） 重心高度（m） 前轴载荷比 轮距（前后）为（m） 车身质量（kg） 车辆长度（mm） 车辆宽度（mm） 车辆高度（mm） 最高车速（km/h） 最大加速度（m/s2） 百公里加速时间（s） 90km/h百公里耗油（L） 1.2 0.3 2 0.6 0.509 2.675 1427 4670 1682 1424 174.2 3.8 12.6 4 2.1.2发动机（Fuel Converter）参数的确定
满足包括最高速度、加速时间、爬坡度在内的动力性能的要求，是选取发动机的基本依据。综合考虑以上因素，混合动力轿车配置了TJ376QE 汽油机,其排量为0. 993 升。如图2-2所示即为发动机万有特性图。
图2-2 发动机万有特性图
2.1.3变速器（Transmission）参数的确定
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变速器的功用是：①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的范围，以适应经常变化的行驶条件（如起步、加速、上坡等），同时使发动机在有利（功率较高而油耗率较低）的工况下工作；②在发动机曲轴旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；③利用空档中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或动力输出。如下表即为混合动力轿车传动比参数
表2-2传动比参数
变速器传动比 变速器档位 主减速器传动比 3. 455 2.056 1.37 1.032 0.85 5 4.133 故综合考虑混合动力轿车的传动比变化，选取TX_MT643_MT变速器模块。如图2-3所示。
图2-3 变速器换档曲线图
2.1.4电机模块的仿真参数
电机系统采用永磁无刷直流电动机。额定电压：144V ，最小电压：60V ，最大电流: 400A，额定功率：10kW，驱动/ 发电峰值转矩： 46.5Nm ，最高转速：8500r/ min。电机质量45kg ，控制器质量15kg。 2.1.5蓄电池模块的仿真参数
蓄电池系统采用镍氢电池组，重量72kg。镍氢电池组分为20 个模块，每个模块内装有5 个单体镍氢电池，模块最小电压4. 6V，最大电压7. 8V，最大容量28Ah，库仑效率为0. 99。 2.1.6 车轮及其他参数的选择
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表2-3 车轮及其他参数
车轮半径（m） 前轮附着系数 0.26 0 0.3913 0.6715 0.8540 0.9616 1.0212 轮胎滑移率 0 0.3913 0.6715 0.8540 0.9616 1.0212 轮/轴 附件 能量控制器
2.2 混合动力轿车的仿真 2.2.1 车辆仿真参数输入界面图
所有车辆参数已经确定之后，使用ADVISOR便可以对车辆的性能进行模拟仿真，其参数输入（input）界面如图2-4所示。
WH—SMCAR模块 ACC_CONV模块 PTC_CONV模块
图2-4仿真参数输入（input）界面
2.2.2 循环工况的选择
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