某款乘用车性能分析研究

李启良

摘 要：以某款乘用车为研究对象，建立整车仿真模型，分析其匹配不同动力总成的整车动力性经济性，并与标杆竞品车试验数据对比等，以明确最终的动力总成选型。

关键词：仿真模型；标杆竞品车；动力总成选型

中图分类号：U462 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2018）17-72-03

Abstract： Taking a certain passenger vehicle as the research object， the simulation model of the whole vehicle is established， the dynamic economy of the vehicle matching different powertrain is analyzed， and the test data of the benchmarking rival vehicle are compared， so as to determine the final powertrain selection.

Keywords： the simulation model； benchmark car； power assembly selection

CLC NO.： U462 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2018）17-72-03

前言

汽车的性能不仅取决于发动机的优劣，还与动力总成选型及传动系统的匹配密切相关，汽车动力传动系统是汽车最重要的装置之一，它的匹配是否合理直接决定了整车动力性和经济性的优劣。因此，动力总成的选型及传动系统的匹配方案在整车研发过程中尤为重要。

随着计算机CAE技术的逐步成熟，利用计算机仿真实现整车传动系统的优化匹配已经成为了一种高效的整车研发方式。本文即利用了某款仿真软件对某款乘用车进行动力性经济性分析研究，以支持其在产品立项之初如何做好动力总成选型以及传动系匹配设计工作。

1 开发背景

模块化平台是主流发展趋势，我司启动某乘用车全新一代自主模块化平台开发，具备拓展MPV、SUV、轿车及跨界车型能力，平台核心技术指标达到主流合资水平。此款乘用车基于全新模块化平台开发，车型定位紧凑型SUV，国内为主、兼顾国际主流市场；匹配1.5T+6MT/DCT、1.5TGDI+ 6MT/DCT，兼顾混合动力方案，满足五阶段油耗和国6b排放。

本文重点在动力总成的初步选型、性能边界、政策法规及仿真性能等方面进行对比分析，以综合选择较合适的动力总成及其传动系匹配方案。

2 同级别车

首先，对同级别车型的动力总成匹配状况进行调查，收集相关资料，主要标杆竞品车信息统计见表1。

从上表以及结合市场输入信息得出，该级别车型发动机基本以高低动力搭配组合、匹配手动及自动变速箱，形成动力配置差异，满足不同客户需求。同级别车型搭载的发动机以1.5T为主，兼有1.3T、1.4T、1.8T及2.0T等。其中，1.5T为主流动力，变速箱以手动档6MT为主，占据市场份额最大。 同级别车型整备质量一般集中在1450-1700kg，比扭矩集中在105-178（N·m/t），比功率集中在53-82（kW/t），滚动半径基本在335～360（mm）。

3 动力匹配

根据公司产品规划，燃油车初步可选择的动力总成有1.5T+6MT、1.5T+6DCT 、1.5TGDI+6MT及1.5TGDI+6DCT四款。

4 性能边界

4.1 整备质量预估

根据不同的动力总成，预估匹配四款动力总成的整车整备质量，详见右表2。

4.2 风阻及滚阻系数

依据现有同级别车的风洞试验数据，该款乘用车风阻系数设计目标定为0.35，迎风面积设计目标定为2.6m?。该车计划2021年3月投放市场，根据滚阻系数未来发展趋势（见图1），设定此款乘用车滚阻系数为7.8。

5 政策法规

5.1 油耗法规

根据标准，重量区间1430﹤CM≤1540，手动挡第四阶段限值为7.7L/100Km，自动挡第四阶段限值为8.0L/100Km，重量区间1540﹤CM≤1660，手动挡第四阶段限值为8.1L/100Km，自动挡第四阶段限值为8.4L/100Km。目前，第五阶段油耗限值未发布，参照第四阶段油耗限值。

5.2 排放法规

根据经验参考，满足国六的车重扭矩比≤7.6，满足国六的车重功率比≤15，排放达标无风险。按此经验范围进行分析，此款乘用车匹配上述四款动力总成，排放达标均OK。

6 性能分析

6.1 车辆基本参数

本文中的仿真车型为某款乘用车，其基本参数如表5所示。

6.2 仿真模型建立

根据车辆传动系统、总体结构利用某款软件建立整车仿真模型，如图2所示，该模型主要由以下模块组成：车辆模块（Vehicle）、发动机模块（Engine）、离合器模块（Clutch）、变速器模块（GearBox）、主减速器模块（SingleRatio）等，各模块之间用机械连接和数据总线连接。

6.3 整车阻力目标

依据设定的滚阻系数、风阻系数及迎风面积，经分析，拟合该款乘用车整车空载滑行阻力目标，并与标杆竞品车滑行阻力对比，确保拟合阻力目标合理；三款整车阻力对比见右图3。

6.4 传动系匹配

仿真模型里整车阻力、轮胎滚动半径等设定相同，计算四款动力总成匹配不同的后桥主减速比的动力性经济性，将每组动力总成中的较优传动系匹配方案选出，以参考车型试验值为基准，分别从最高车速、起步换档加速、超车加速、爬坡性能、等速油耗及多工况油耗六个方面进行数据对比，详见表6。

综合以上分析得出，此款乘用车匹配1.5T+6MT冷机综合油耗满足第四阶段油耗限值，其余三款车型冷机综合油耗均不满足第四阶段油耗限值；此款乘用车匹配1.5T+6MT的动力性和多工况油耗优于参考车（1.5T+6MT），最高档等速油耗略差于参考车（1.5T+6MT）；此款乘用车匹配1.5TGDI+ 6MT的动力性略好于匹配1.5T+6MT，但经济性较差，且1.5TGDI发动机比1.5T贵，建议此款乘用车不匹配1.5TGDI +6MT动力总成。因此，从性能角度考虑，建议此款乘用车首款动力总成选择匹配1.5T+6MT。

7 结论

通过以上综合分析，建议此款乘用车优先匹配1.5T+ 6MT动力總成，需要结合物理布置、成本及周期等进一步确认，以综合选型。另外，在正向数据设计时同时考虑发舱能布置1.5T+6DCT、1.5TGDI+6DCT两款动力总成的可行性，做好通用化、模块化设计工作。

本文介绍了某款乘用车整车动力性经济性分析研究思路，同时利用某软件建立了整车仿真模型，可匹配不同动力总成进行整车性能计算分析，能很好地指导此款车型平台化开发，同时为后续变型产品开发节约成本和缩短研发周期等。

参考文献

[1] 余志生，汽车理论.[M]机械工业出版社2000.

[2] 林学东，汽车动力匹配技术.[M]中国水利水电出版社2010.1.

[3] GB_19578-2014，乘用车燃料消耗量限值.