AVL-Cruise纯电动汽车仿真建模教程-入门篇

目录

0.前言

1.模型整体介绍及模块参数设置

1.1整车模块

1.2 轮胎模块

1.3主减速器模块

1.4电机模块

1.5电池模块

2.仿真任务建立

2.1续航仿真-NEDC

2.1.1阻力模式的一致性

2.1.2 SOC计算模式

2.1.3 行驶模式

2.2 动力性仿真-加速

3.结果查看

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0.前言

在汽车动力经济性仿真领域，Cruise软件是使用最为广泛、操作较为简单的整车高级仿真分析软件，可以实现大多数复杂车辆动力传动系统的仿真分析。其模块化的模型原件，直观易懂的数据管理以及基于工程应用开发设计的建模流程和软件接口可以使用户便捷的搭建不同布置结构的车辆模型。

拿到仿真任务无从下手怎么办，软件中参数那么多，不知道设置那些、如何设置怎么办。莫急，下面通过cruise中的实例模型讲解如何快速完成纯电动汽车的仿真建模。

1.模型整体介绍及模块参数设置

Cruise软件提供了大量的模型实例，在进行车型建模时，建议在相应的模型实例基础上进行变更。如下图所示，为软件自带的电动汽车模型实例。该模型包含了基础的传动系统、纯电动汽车特有的电池、电机模块以及实现能量回收的function模块。

要基于以上模型进行动力经济性任务仿真，需要对相关模块参数进行变更。在这里我们对实现基础功能仿真所需要的参数进行讲解，模型的精细化我们以后介绍。

需要调整的模块有：整车模块、轮胎模块、主减速器模块、电机模块、电池模块，各模块需要准备的参数如下图所示。

1.1整车模块

整车模块主要提供整车质量、风阻系数、迎风面积以计算整车阻力，需要注意的是，原模型的阻力模式选择的滑行曲线，在此模式下整车的风阻系数是不可编辑状态。由于在数字样车阶段，整车动力匹配多采用风阻、滚阻来计算整车阻力，这里将阻力模式我们选择physical。

1.2 轮胎模块

轮胎模块主要需要变更的参数有滚动半径及滚动阻力系数，如下图。在进行轮胎滚阻系数变更时注意软件单位为%，同时需要注意整车阻力模式需为physical模式，在采用滑行曲线模式时请屏蔽。

另外需要注意的是，轮胎的滚动阻力系数页面需要在属性窗口激活，操作方法如图。

1.3主减速器模块

在主减速器模块中编辑速比及效率。

1.4电机模块

编辑电机模块参数前，首先打开属性模块，打开转速限制，取消勾选“map u2”。

在起始页编辑以下参数，电机类型中ASM指的是异步电机，PSM指的是同步电机。

在characteristic Maps of machine页面需要编辑电机外特性及效率map。电机外特性曲线a列为转速、b列为扭矩。需要注意，电机外特性要包含第一象限及第四象限数据，即电动机外特性和发电机外特性。

效率map中a列为转速、b列为转矩、c列为效率，需要注意效率单位为%，同时效率map也需要包含第一象限及第四象限数据

1.5电池模块

电池模块的基础参数如下所示，包含容量、初始SOC、电压及串并联数。Nominal values of cell中，可以填写单体的参数，也可以填写整包的参数。Curise实例模型中，电池数为1串，5并。

OCV曲线是电池SOC与开路天电压的关系，在电池基础参数变更后，要注意电池OCV曲线与电池参数的一致性。当Nominal values of cell中电池为单体参数时，OCV曲线要响应的键入单体的OCV曲线。OCV曲线中的开路电压应处于Nominal values of cell中最大电压及最小电压之间。例如，模型中采用的电池参数额定电压键入3.2V，最低级最高电压分别为3.7/2.2V，串数为100，那OCV曲线b列数值应处于2.2~3.7之间。

同样，电池内阻需要与基础参数页相对应。当Nominal values of cell中为单体参数时，内阻值为单体内阻。当Nominal values of cell中为整包参数时，内阻值为整包内阻。内阻值填写一定要合理，内阻值过大会造成仿真过程中电池压降过大而报错。

2.仿真任务建立

实例模型中自带NEDC、FTP75续航，全油门加速及超越加速任务，在这里我们以NDEC及全油门加速任务讲解仿真任务建立时的注意事项。

2.1续航仿真-NEDC

仿真任务可以基于实例模型进行设置，需要进行变更及注意的有以下几点。

2.1.1阻力模式的一致性

阻力模式要保持和整车阻力模式一致，在进行整车参数编辑时，我们选用的是physical模式，故此处需将阻力模式设置为physical。

2.1.2 SOC计算模式

计算电动汽车续航时，将SOC计算模式设置为SOCtarget，循环数设置一个较大值，如下图所示设置为9999，SOC终止值为5%，模型计算时会以优先达到的条件作为终止条件。

2.1.3 行驶模式

行驶模式建议为道路模式，质量状态按仿真需求设置，其他参数采用默认值。

2.2 动力性仿真-加速

加速仿真设置需要注意的是阻力模式和行驶模式，质量状态按需，其他可采用实力模型默认设置。

3.结果查看

以上参数设置完就可以运行仿真了，仿真运行结束后，可以在result manager→message→summery.log中查看动力性仿真结果，如下图所示。

经济性仿真结果在cruise.log中，如下图分别为能量消耗率及行驶里程。通过后处理模板，可以将结果显示在一个文档中，在此不赘述，后续有机会专门讲一下如何进行后处理模板修改。

在result manager中的Driving cycle文件件可以查看仿真曲线，在文件夹中点相应的模块即可，如下图为加速曲线。

结语：本文演示如何通过“借用“Cruise”自带实例模型完成自己的仿真任务，对于各模块参数的含义没有展开讲解，有兴趣各位可以通过help文档进一步学习。当然一个工程上的仿真任务要比文中所述的复杂的多，要获得有参考价值的仿真数据还需要对各个模块的参数进行细化，关于模型的精细化我们后面讲解。

看到这里有人可能会提出疑问，电动汽车仿真中的能量回收模块为何没有体现？需要补充说明的是，软件自带实例中的策略与制动系统参数的具有关联性，制动系统参数的准确与否会能量回收效率造成较大影响，进而影响经济性仿真结果。而对于经济性开发工程师，很少去关注制动系统的参数，如：有效摩擦半径、摩擦系数等，因此我们会在后面的文章中专门讲解能量回收，及如何通过function模块实现电制动优先的能量回收策略。