车辆动力性能仿真方法与发动机载荷谱应用

整车动力性能模拟方法包括反向仿真和正向仿真。

1.反向仿真方法

反向仿真是运动学计算模式下由车辆到发动机的仿真方法。假设发动机能满足指定工况所需的转速和扭矩，在输入车辆速度曲线和路面情况的前提下，反向求解得到发动机瞬态功率、油耗及传动装置各部件的转速、扭矩等参数。反向仿真方法不需要驾驶员对油门、制动的操作，直接根据请求的速度轨迹计算驱动车辆所需的力，该力直接向后传递给部件用于计算所需的扭矩，功率传递过程中考虑了机械效率的影响，车辆前进的线性速度转换成请求的旋转速度，流程如图5－10所示。

反向仿真的优点是不需要驾驶员的操作，建模和计算速度较快。其缺点是当车辆性能不能满足所要求的循环工况时，车辆实际的速度和加速度必然小于轨迹请求的速度和加速度，而一般反向仿真方法不能正确反映这种真实情况；而且，反向仿真中使用的各种特性通常是零部件稳态性能测试数据，在计算能量消耗中不考虑动态效果。

图5－10　反向仿真流程(www.xing528.com)

2.正向仿真方法

正向仿真可用于动力学或运动学计算模式，是由驾驶员到车辆的一种仿真方法。该方法中的驾驶员模型通过考虑请求速度和实际速度来控制加油齿杆位移（通常使用PI控制器）、变速箱挡位、离合器踏板位置等。加油齿杆位移控制命令被转换成发动机的扭矩，然后按照功率传递的方向，发动机的扭矩沿车辆传动装置正向传送，直到计算出主动轮的驱动力，从而计算出车辆的运行状态，流程如图5－11所示。功率传递过程中考虑了传动装置、行动装置中各零部件的传动效率和转动惯量影响。

图5－11　正向仿真流程

由于正向仿真方法能处理实际传动装置中的测量数据（如控制信号、真实扭矩等），因此车辆控制器在仿真过程中能够有效地开发和测试。正向仿真方法的优点是其部件模型之间的联系更加接近车辆的实际情况，因此它比反向仿真方法的计算结果更准确；其主要缺点是模型相对复杂，计算量大，计算速度通常比采用反向仿真要慢。

正向仿真方法包括开环仿真系统和闭环仿真系统。在计算车辆最大加速能力时，在油门开度为最大的前提下计算车辆最大加速度，不需要将车速返回驾驶员，因此采用开环仿真系统即可。车辆在循环工况或巡航速度时，驾驶员根据反馈的瞬时速度信号，通过控制油门、挡位、制动踏板等使车辆按照规定工况行驶，需采用闭环控制系统。