AVL-CRUISE软件广泛应用于汽车性能仿真计算，其能快速便捷建立模型及仿真。本文利用CRUISE建立PHEV整车油耗模型，进行参数匹配和油耗研究，在确保整车动力性能的前提下，降低整车综合油耗。

随着全球能源与环境问题的日益加剧，人们对汽车节能和环保的要求越来越高，国家相关法规要求也在不断提高。积极发展汽车新技术新能源新材料，提高发动机热效率及传动效率，加快发展新能源汽车，利用拓扑优化及新材料降低整车重量，进而降低汽车油耗与排放，成为汽车研究的热点问题。随着计算机技术和虚拟仿真技术的发展，计算机仿真建模广泛地应用于汽车产品前期开发研究中。

建立汽车的仿真模型，对车辆性能进行仿真计算，合理选择动力总成，优化速比和控制策略，缩短产品研发周期，并为后续验证开发提供了依据，并进行混合动力汽车各种参数匹配以及整车控制策略性能优化。目前AVL CRUISE 软件广泛应用于整车性能与油耗开发研究，并实现对复杂车辆动力传动系统的仿真分析。AVL CRUISE各个部件进行模块化处理，搭建模型方便快捷，不同模型之间可以进行数据转换和传递。

本文利用AVL CRUISE搭建混合动力整车仿真模型，计算整车纯电动续航里程以及混合动力模式下的整车油耗，通过匹配电动机、速比以及电池等参数，确保整车动力性能并提高整车燃油经济性。

混合动力汽车参数匹配

随着国家法规政策的激励以及能源和环境污染问题的不断凸显，新能源汽车的发展形成了一个新的趋势，其中PHEV（插电式混合动力汽车）已经成为混合动力汽车的重要发展和研究方向。企业和高校广泛开展PHEV的设计研究，上汽集团和比亚迪分别推出了荣威550和BYD“秦”等PHEV车型。

1. 整车基本参数与性能

本文基于某传统轿车车型为基准车型，进行混合动力汽车性能与油耗的研究，在不影响整车动力性能的前提下，降低整车油耗。该PHEV基于基准车型进行参数匹配，本文总体设计方案考虑整车的动力性、能耗经济性等方面的设计要求，在保证动力性能的前提下，以燃油经济性为目标进行仿真设计。其原车整车性能见表1。

2. 整车参数匹配

（1） 电动机参数的选择

PHEV根据GBT19753-2013轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法进行能耗试验，其分别需要进行条件A与条件B的能耗试验。条件A即为储能装置处于充电终止的最高荷电状态；条件B为储能装置处于运行放电结束的最低荷电状态。为了尽可能降低整车油耗，需确保条件A下的油耗试验值为零，即在条件A下需要纯电动模式完成MVEG工况需求，因此电动机的转矩以及功率需要满足整个MVEG工况要求，即：

式中：

Pemax为电动机最大功率；Pνmax为整车最大功率需求；Temax为电动机最大转矩；Tνmax为整车最大转矩需求。

根据原车初步计算可知，整车Pvmax为49.7kW；选用电动机Pemex为55kW。同时满足纯电动最高车速功率需求以及制动功率回收要求。

电动机最大转速的选择主要从整车最高车速以及通过扩大恒功率区以改善整车加速性能的要求出发，协调电动机转速，尽量使其工作在高效区。根据车速与转速计算关系：

目前整车主减速比为3.1，轮胎滚动半径为300mm，整车最高车速不低于180km/h，电动机可选速比有2.2和3.2等。选择电动机速比为2.2，电动机最高转速约为1500r/min。为了满足纯电动模式完成MVEG工况，Tvmax为72 Nm，电动机最大转矩需求Temax为85Nm。

（2）电池参数的选择

对于PHEV电池参数的匹配，首先考虑电池充放电功率满足MVEG工况需求，并根据动力总成要求决定蓄电池额定电压及电流；其次为满足续航里程的行驶以及持续加速等工况的需求，并考虑条件B下混合动力模式的油耗策略，决定电池模块数量以及电池总容量。根据目前整车参数以及纯电动续航里程60km的要求，初步选定电池最大放电功率为60kW，电池容量为9kWh。

PHEV建模与仿真

根据整车参数，完成整车仿真模型搭建，对vehicle、engine、torque converter、gear box、gear box control and program、tire、motor、battery和driver等各个模块进行定义设置，完成仿真参数设置，并根据汽车动力传递路径，完成各个模块数据传递和通信。其仿真模型如图1所示。

1.PHEV油耗试验标准

PHEV试验应分别在两个条件进行，即条件A：储能装置处于充电终止的最高荷电状态；条件B：储能装置处于运行放电结束的最低荷电状态。

按照GBT19753-2013轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法进行试验的燃料消耗量的加权平均值：

式中：

C为综合燃料消耗量（L/100km ） ；c1为条件A试验中所得燃油消耗量（L/100km）；c2为条件B试验中所得燃油消耗量（L/100km）；De为按照附录B规定的试验规程，所测得的纯电动续驶里程（km）；Dav为25km（假设的储能装置两次充电之间的平均行驶里程）。

2.PHEV仿真计算

（1）条件A下的油耗仿真

车辆在最高荷电状态正常起动，按照GB 18352.3-2005附录C的规定开始试验。目前电动机电池特性能满足MVEG工况需求，因此在高荷电状态为纯电动驱动，整个MVEG工况油耗消耗值c1为零，并根据标准附录B仿真可得纯电动续航里程可达63km。其车速和电动机仿真结果如图2所示，电池仿真结果如图3所示。

（2）条件B下的油耗仿真

本文采用发动机最佳工作区域的控制策略，使发动机尽量工作在高效区域，从而提高整车的能量转换效率。既能保持发动机工作于高效区，降低发动机油耗，同时电动机的工作模式切换不至于过于频繁，保护了电动机和电池的使用寿命，使得系统效率得以提高，系统成本降低。　　

PHEV提高整车燃油经济性的主要方法就是改善MVEG工况中发动机的工作点，通过仿真分析研究，尽量使发动机工作于高效区，如图4中红色区域，对于发动机低效区（低速低转矩），采用EV模式，对于可调节工作点，通过电动机助力或充电及升降档等来调整发动机工作点提高发动机的工作效率，降低整车油耗，如图4工作点通过电动机充电提高发动机工作点转矩，再进行升档改善发动机工作点。由图5可知，仿真车速能够很好地跟随MVEG目标车速的变化，满足法规试验要求，仿真模型实现正确换挡。

在MVEG循环工况中，试验油耗值c2为5.6L/100km。根据综合油耗计算其综合油耗为1.6L/100km。通过发动机最佳工作区域策略的控制，提高了发动机工作效率（如图6所示）。

结论

本文利用AVL CRUISE对传统轿车进行电动机电池等参数匹配，并对PHEV进行油耗性能建模仿真计算，得出以下结论：

（1）AVL CRUISE软件具有建模方便快捷特点，而且仿真模型精度较高，满足试验设计要求，CRUISE具有强大的矩阵计算能力；

（2）AVL CRUISE软件能较好地对进行整车性能计算分析，为PHEV动力参数匹配提供依据，并为方案选择提供了思路；

（3）PHEV通过合理的参数匹配以及仿真分析表明其能够保证整车动力性并提高整车经济性。