芯耀
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上一篇文章中我們詳細闡述了avl cruise的各個模塊，包括各個模塊的作用和各個任務的設(shè)定。看這篇文章之前可以回顧上一篇文章：（1）AVL Cruise 2019詳細簡介，一文帶你熟悉Cruise軟件的各個模塊該軟件的安裝教程如下（2）AVL cruise詳細安裝教程
2 模型構(gòu)建
本次計算是以某4×2后驅(qū)車為基礎(chǔ)，進行零部件建模，整車模型搭建、計算任務設(shè)定、計算結(jié)果處理等，最終評價匹配結(jié)果，并對其進行優(yōu)化，最終滿足性能要求。
2.1.軟件啟動
開始→所有程序→AVL Cruise 2014，打開AVL Cruise 2019打開以后的軟件界面如下： 默認進入User(用戶)模式，側(cè)是Project導航窗口，里面包括軟件自帶的各種案例模型，右側(cè)是project模型的詳細信息，如圖13所示。在AVL Cruise 2019的安裝目錄D:Program FilesAVLCRUISE v2019projects下建立純電動汽車分析文件夾，點擊進去之后再建立文件夾Electric_4×2_Rear-Drive，如圖14所示。（注：此處的安裝目錄因人而異，具體找到自己的安裝目錄下的projects文件即可）如果找不到的話就可以像如下操作，選中任意一個模型，單擊鼠標右鍵，點擊Windows explorer即可找到文件的位置。
將路徑切換到現(xiàn)在這個位置即可，然后新建一個任意文件名的文件夾，后面在此處存放模型。
圖14 ? 建立純電動汽車分析文件夾
接下來將會在Cruise主界面左側(cè)的Project樹中看到純電動汽車分析的文件夾，下面有一個名為Electric_4×2_Rear-Drive的Project文件，右鍵點擊該project，選擇new→version，創(chuàng)建了一個Electric_4×2_Rear-Drive的算例，如圖15所示。
圖15 ? 建立Electric_4×2_Rear-Drive算例
右鍵點擊導航窗口中project，選擇“l(fā)oad”，進入Desk建模主界面，如圖16所示。圖16 ? 進入Desk建模界面
下面將逐一建立純電動汽車的各個系統(tǒng)及部件。
Vehicle整車模型
首先確保當前編輯狀態(tài)處于“Vehicle Model”下，點擊“Modules”模塊下的Vehicles，并將其拖曳到建模主窗口，如圖17所示。車輛模塊包括汽車公稱尺寸、質(zhì)量、空氣阻力系數(shù)等一些基本的數(shù)據(jù)，是傳動系模型重要的組成部分。車輛模塊需要的參數(shù)主要包括整車整備質(zhì)量、最大總質(zhì)量、行駛阻力、車輛重心位置、車輛動載荷、迎風面積等，車輛模塊中主要參數(shù)如圖18所示。
雙擊“Vehicle Model”模型圖標，將車輛的尺寸及其他參數(shù)進行輸入，如圖19所示。
圖19 ? Vehicle模型參數(shù)輸入
Wheel車輪模型 ? 點擊“Modules”模塊下的Wheel，并將其拖曳到建模主窗口，如圖20所示。圖20 ? 建立Vehicle模型
車輪傳遞著汽車與路面之間的力和力矩，是汽車與道路之間的傳力部件，主要功用：支撐整車的質(zhì)量；緩沖路面沖擊；產(chǎn)生驅(qū)動力、制動力；提供側(cè)向力供車輛轉(zhuǎn)彎。在車輪模型中，輪胎的半徑和滾動阻力對車輛的性能有重要的影響。
右鍵點擊“Wheel Model”模型圖標，選擇“properties”，進行輪胎屬性設(shè)置，Slip選擇“Function 321.with Limit”，每個車輪的Wheel Location選擇適當選項，如圖21所示。
圖21 ? 輪胎屬性設(shè)置
雙擊“Wheel Model”模型圖標，將車輪的尺寸及其他參數(shù)進行輸入，如圖22所示。
Brake制動器模型
點擊“Modules”模塊下的Brakes，并將其拖曳到建模主窗口，如圖23所示。
制動器的功用：運行時，使行駛的車輛減速甚至停車；停車時，使己停止的車輛不產(chǎn)生滑動；坡道時，使車輛保持穩(wěn)定速度行駛。 右鍵點擊“Brakes Model”模型圖標，選擇“properties”，進行制動器屬性設(shè)置，Control Variable選擇“Brake Pressure”，如圖24所示。
圖24 ? 制動器屬性設(shè)置
雙擊“Brakes Model”模型圖標，將制動器的尺寸及其他參數(shù)進行輸入，如圖25所示。圖25 ? 制動器模型參數(shù)輸入
傳動系統(tǒng)模型 傳動系模型主要有離合器模塊、變速器模塊（有些純電動沒有離合器、變速器，本車型中沒有變速器，為了建模通用型，這里詳細進行介紹）、主減速器模塊和差速器模塊。傳動系參數(shù)對汽車動力性經(jīng)濟性影響很大，發(fā)動機與傳動系匹配時，通過改變傳動系相關(guān)參數(shù)，能夠使汽車常用行駛工況靠近發(fā)動機萬有特性曲線經(jīng)濟區(qū)域，從而提高汽車燃油經(jīng)濟性。 Clutch離合器模型 離合器直接與發(fā)動機相聯(lián)，它能切斷和實現(xiàn)發(fā)動機動力傳遞，保證汽車平穩(wěn)起步；保證車輛換擋時工作平順；當工作時受到較大動載荷時，防止傳動系統(tǒng)過載
點擊“Modules”模塊下的Clutchs，并將其拖曳到建模主窗口，如圖27所示。圖27 ? 建立Clutch模型
右鍵點擊“Clutch”模型圖標，選擇“properties”，進行離合器屬性設(shè)置，Control Variable選擇“Desired Clutch Release”，如圖28所示。
圖28 ? 離合器屬性設(shè)置
雙擊“Clutch”模型圖標，將離合器的屬性及其他參數(shù)進行輸入，如圖29所示。圖29 ? 離合器模型參數(shù)輸入
Gear Box變速器模型（5速手動為例） 變速器主要作用是通過改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)1矩、轉(zhuǎn)速的范圍；能使發(fā)動機在高功率低油耗的工況下運行；在發(fā)動機曲軸旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，汽車能倒退行駛。 變速器的結(jié)構(gòu)對整車動力性、經(jīng)濟性、操作穩(wěn)定性和平順性等有重要的影響，其中變速器的傳動比和傳遞效率對傳動系參數(shù)優(yōu)化匹配有很大影響。
點擊“Modules”模塊下的Gear Box，并將其拖曳到建模主窗口，如圖30所示。圖30 ? 建立Gear Box模型
右鍵點擊“Gear Box”模型圖標，選擇“properties”，進行變速箱屬性設(shè)置，Losses選擇“Efficiency”，如圖31所示。圖31 ?變速箱屬性設(shè)置
雙擊“Gear Box”模型圖標，將變速箱的屬性及其他參數(shù)進行輸入，如圖32所示。圖32 ? 變速箱模型參數(shù)輸入
Final Drive主減速器模型 主減速器作用是增大變速器輸入轉(zhuǎn)矩，降低轉(zhuǎn)速，對于發(fā)動機縱置的汽車，還能利用錐齒輪改變轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)方向。主減速器的傳動比對汽車的性能有著直接的影響。點擊“Modules”模塊下的Single Ratio，并將其拖曳到建模主窗口，如圖33所示。右鍵點擊“Single Ratio”模型圖標，選擇“properties”，進行主減速器屬性設(shè)置，選擇適當?shù)摹癉efinition”和“Losses”選項，如圖34所示。
雙擊“Single Ratio”模型圖標，將主減速器的屬性及其他參數(shù)進行輸入，如圖35所示。
圖35 ? 主減速器模型參數(shù)輸入
Differential差速器模型 差速器的主要作用是實現(xiàn)汽車兩驅(qū)動橋之間、驅(qū)動橋左右車輪之間以不同角速度旋轉(zhuǎn)；當汽車在行駛時，使驅(qū)動輪以不同的角速度滾動，從而使兩側(cè)驅(qū)動輪，作純滾動運動，改善汽車的穩(wěn)定性和通過性。 Cruise軟件中對差速器兩軸輸出轉(zhuǎn)矩是通過差速器模塊中Differential Lock來控制的，差速器運行方式分為鎖止、未鎖止、數(shù)據(jù)總線控制三種方式，鎖止方式表示差速器兩軸輸出的轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)矩不同；未鎖止方式表示差速器兩軸輸出的轉(zhuǎn)矩相同，轉(zhuǎn)速不同；數(shù)據(jù)總線控制表示差速器兩軸輸出的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩由輸入信號控制。 ? 點擊“Modules”模塊下的Differential，并將其拖曳到建模主窗口，如圖36所示。
圖36 ? 建立Differential模型
右鍵點擊“Differential”模型圖標，選擇“properties”，進行差速器屬性設(shè)置，選擇適當?shù)摹癓osses”選項，如圖37所示。圖37 ?差速器屬性設(shè)置
雙擊“Differential”模型圖標，將差速器的屬性及其他參數(shù)進行輸入，如圖38所示。圖38 ? 差速器模型參數(shù)輸入
Engine發(fā)動機模型 點擊“Modules”模塊下的Engine，并將其拖曳到建模主窗口，如圖39所示。圖39 ? 建立Engine發(fā)動機模型
發(fā)動機模型參數(shù)主要包括發(fā)動機的性能參數(shù)，如發(fā)動機排量、類型、最大轉(zhuǎn)速、怠速轉(zhuǎn)速、最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動慣量、冷起動參數(shù)、氣虹數(shù)和沖程數(shù)等，以及發(fā)動機各種工作過程狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、效率的map圖；如發(fā)動機外特性圖、萬有特性圖。Cruise軟件中提供了 4種類型的發(fā)動機模型：發(fā)動機(engine)、Boost 發(fā)動機(Boost engine)、斷虹熄火發(fā)動機(cylinder engine)、局部發(fā)動機(partial engine)。 發(fā)動機是傳統(tǒng)汽車的動力源，發(fā)動機數(shù)學模型的準確性對汽車性能的模擬計算有著重要影響，發(fā)動機建模方法有理論建模法和實驗建模法。 理論建模法即在已知發(fā)動機各特征參數(shù)情況下，利用熱力學相關(guān)知識求出發(fā)動機的輸出特性。該方法建模不用對發(fā)動機進行預先的測試，應用范圍廣，同類型發(fā)動機一次建模即可，缺點是建立模型較困難。 實驗建模法即通過對發(fā)動機做臺架試驗，測得實驗數(shù)據(jù)，統(tǒng)計發(fā)動機各參數(shù)，利用查表、差值、擬合等方法，模擬發(fā)動機的工作特性。該方法模型搭建相對簡單、精確度高，數(shù)據(jù)可以通過臺架試驗測得，但是不能反映發(fā)動機的瞬態(tài)響應，每臺發(fā)動機都要進行建模。 這里采用實驗建模法，通過發(fā)動機全負荷性能實驗和萬有特性實驗，測得一組實驗數(shù)據(jù)，將實驗數(shù)據(jù)進行擬合處理，得到外特性曲線和萬有特性曲線。 發(fā)動機全負荷特性數(shù)據(jù)輸入到發(fā)動機模塊中的Full load characteristic中得到發(fā)動機外特性曲線，如圖40所示。
右鍵點擊“Engine”模型圖標，選擇“properties”，進行發(fā)動機屬性設(shè)置，選擇適當?shù)倪x項，如圖40所示。圖40 ? 發(fā)動機屬性設(shè)置
雙擊“Engine”模型圖標，將發(fā)動機的尺寸及其他參數(shù)進行輸入，如圖41所示。圖41 ?發(fā)動機模型參數(shù)輸入
發(fā)動機全負荷特性數(shù)據(jù)輸入到發(fā)動機模塊中的Full load characteristic中得到發(fā)動機外特性曲線，如圖42所示。
圖42 ?發(fā)動機外特性曲線
發(fā)動機萬有特性數(shù)據(jù)輸入到發(fā)動機模塊中Engine Maps Basic中得到發(fā)動機萬有特性曲線，如圖43所示。Cockpit司機-駕駛室模型
點擊“Special Modules”模塊下的Cockpit，并將其拖曳到建模主窗口，如圖44所示。圖44 ? 建立Cockpit模型
車輛在道路上運行時，駕駛員利用加速踏板、制動器踏板、離合器踏板和方向盤來操縱汽車，使之適應環(huán)境的變化。Cruise軟件中的Cockpit模塊是司機和車輛的接口，通過數(shù)據(jù)總線與車輛進行信號交換，例如車輛速度、加速度行駛距離、發(fā)動機油門幵度等數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線傳遞給駕駛室，駕駛員根據(jù)這些信號結(jié)合道路狀況調(diào)節(jié)油門和踏板位置；同樣，駕駛員的信息也可以通過數(shù)據(jù)總線傳遞給各個模塊。 駕駛室模塊需要定義一些信息模擬真實的駕駛室，如換擋模式、最大制動力、變速器擋位數(shù)、加速踏板特性曲線、離合器踏板特性曲線、制動器踏板特性曲線，這些特性曲線可以根據(jù)經(jīng)驗自己定義或使用默認的設(shè)置。 ? 右鍵點擊“Cockpit”模型圖標，選擇“properties”，進行司機-駕駛室屬性設(shè)置，選擇適當?shù)摹癆cceleration Pedal Selection”選項，如圖45所示。
圖45 ? Cockpit屬性設(shè)置
雙擊“Cockpit”模型圖標，將司機-駕駛室的參數(shù)進行輸入，如圖46所示。
Monitor監(jiān)視器
點擊“Special Modules”模塊下的Monitor，并將其拖曳到建模主窗口，如圖47所示。
雙擊“Monitor”模型圖標，在“Description of Data Bus”中將需要監(jiān)視的變量添加進去，如圖48所示。
圖46 ? Cockpit模型參數(shù)輸入
圖47 ? 建立Monitor模型
圖48 ? Monitor模型參數(shù)輸入
至此， 4×2后驅(qū)車零部件建模完成。 零部件模型建立完畢之后，主窗口中所有的部件如圖49所示，所有需要連接的部件上面都有連接接口“pin”，適時調(diào)整部件的位置與“pin”的位置，為了便于物理連接。
圖49 ? 整車未連接前狀態(tài)
由于制動器既要與輪胎相連，又要與差速器相連，而制動器上面只有一個“pin”，點擊制動器上面的“pin”，選擇“clone pin”,如圖50所示，可以復制一個“pin”，并且將“pin”的位置進行調(diào)整，以便部件之間進行連接。 同樣在另一側(cè)的制動器上，也復制一個部件之間的連接接口。 右鍵點擊每個部件上面的“pin”，選擇“connect”，然后將要連接的部件進行連接，最終連接成的整車模型如圖51所示。
圖50 ? 復制制動器上的連接接口
圖51 ? 整車的物理連接
3.2.部件之間信號連接 雙擊主窗口底部的“紅綠藍”三線（data bus），進行零部件模型之間信號的連接，如圖52所示。 首先進行四個制動器的信號連接，分別為“component requires”
圖52 ? 整車信號連接窗口
(Brake)——“input information” (Brake Pressure)——“component delivering” (Cockpit)——“output information” (Brake Pressure) ，每個制動器的連接形式如圖53 所示。
圖53 ? 制動器信號連接
離合器的信號連接，分別為“component requires” (Clutch)——“input information” (Desired Clutch Release)——“component delivering” (Cockpit)——“output information” (Desired Clutch Release) ，離合器的連接形式如圖54 所示。
圖54 ? 離合器信號連接
監(jiān)視器的信號連接，分別為“component requires” (Monitor)——“input information” (Vehicle Acceleration)——“component delivering” (Vehicle)——“output information” (Acceleration:Longitudinal)等五個需要監(jiān)視的變量，監(jiān)視器的信號連接形式如圖55所示。
圖55 ? 監(jiān)視器信號連接
變速箱的信號連接，分別為“component requires” (Gear Box)——“input information” (Desired Gear)——“component delivering” (Cockpit)——“output information” (Desired Gear) ，變速箱的連接形式如圖56所示。
圖56 ? 變速器信號連接
發(fā)動機的信號連接，分別為“component requires” (Engine)——“input information” (Load Signal)——“component delivering” (Cockpit)——“output information” (Load Signal) ，發(fā)動機的連接形式如圖57所示。
圖57 ? 發(fā)動機信號連接
司機-駕駛室的信號連接，分別為“component requires” (Cockpit)——“input information” (Gear Indicator)——“component delivering” (Gear Box)——“output information” (Current Gear)等三個需要監(jiān)視的變量，司機-駕駛室的信號連接形式如圖58所示。
圖58 ? 司機-駕駛室信號連接
