多体系统建模在混合动力汽车燃油经济性分析中的应用

• 作 者: 赵立新
• 机 构: 同济大学
• 出 处: 同济大学汽车学院 同济大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 混合动力汽车 燃油经济性 多体系统 整车动态仿真

本文对并联式混合动力汽车的建模、整车动态仿真作了一定的研究，主要开展了以下工作：
首先在总结混合动力汽车仿真研究现状的基础上，论述了目前采用质点模型的混合动力汽车燃油经济性仿真的不足，指出了多体系统动力学在汽车研究中的优势，提出了利用多体动力学模型进行混合动力汽车燃油经济性仿真的设想。
随后研究了发动机、电机、电池等混合动力汽车关键部件的工作特性，并在MArLAB/S/MULINK环境下建立了并联混合动力系统及汽车其它主要部件的前向仿真模型，构建了整车仿真平台。
然后利用多体系统动力学理论建立了并联混合动力汽车的整车动力学模型。该模型包括汽车车身，滑块和导向臂三个刚体，具有车身质心的水平平动、竖直平动、车身的俯仰转动、滑块的平动和导向臂的转动五个自由度。经过仿真验证，发现本文建立的多体模型是正确的，它能够反映出汽车在起步、加速、制动工况下车身姿态的动态变化。与质点模型相比，本文建立的多体模型能更准确地反映汽车的行驶状态。
随后，基于已经建立的整车模型针对5种道路循环工况进行仿真，分析了多体模型与质点模型的燃油经济性差异。指出对于前轮驱动并联混合动力汽车的燃油经济性仿真，利用质点模型与利用多刚体模型得到的仿真结果差异不大，都在1％以内。然后又针对特定的道路循环工况进行仿真，分析了多体模型中悬架刚度，车身转动惯量，轴距，质心高度这四个参数对整车燃油经济性的影响规律。发现在其他参数不变的情况下，汽车的轴距越大，燃油消耗越低；车身质心高度越低，燃油消耗越低；车身的转动惯量越小，燃油消耗越低；汽车悬架的刚度越小，燃油消耗越低。
最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。