芯耀
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上一篇文章中我们详细阐述了avl cruise的各个模块，包括各个模块的作用和各个任务的设定。看这篇文章之前可以回顾上一篇文章：（1）AVL Cruise 2019详细简介，一文带你熟悉Cruise软件的各个模块该软件的安装教程如下（2）AVL cruise详细安装教程
2 模型构建
本次计算是以某4×2后驱车为基础，进行零部件建模，整车模型搭建、计算任务设定、计算结果处理等，最终评价匹配结果，并对其进行优化，最终满足性能要求。
2.1.软件启动
开始→所有程序→AVL Cruise 2014，打开AVL Cruise 2019打开以后的软件界面如下： 默认进入User(用户)模式，侧是Project导航窗口，里面包括软件自带的各种案例模型，右侧是project模型的详细信息，如图13所示。在AVL Cruise 2019的安装目录D:Program FilesAVLCRUISE v2019projects下建立纯电动汽车分析文件夹，点击进去之后再建立文件夹Electric_4×2_Rear-Drive，如图14所示。（注：此处的安装目录因人而异，具体找到自己的安装目录下的projects文件即可）如果找不到的话就可以像如下操作，选中任意一个模型，单击鼠标右键，点击Windows explorer即可找到文件的位置。
将路径切换到现在这个位置即可，然后新建一个任意文件名的文件夹，后面在此处存放模型。
图14 ? 建立纯电动汽车分析文件夹
接下来将会在Cruise主界面左侧的Project树中看到纯电动汽车分析的文件夹，下面有一个名为Electric_4×2_Rear-Drive的Project文件，右键点击该project，选择new→version，创建了一个Electric_4×2_Rear-Drive的算例，如图15所示。
图15 ? 建立Electric_4×2_Rear-Drive算例
右键点击导航窗口中project，选择“load”，进入Desk建模主界面，如图16所示。图16 ? 进入Desk建模界面
下面将逐一建立纯电动汽车的各个系统及部件。
Vehicle整车模型
首先确保当前编辑状态处于“Vehicle Model”下，点击“Modules”模块下的Vehicles，并将其拖曳到建模主窗口，如图17所示。车辆模块包括汽车公称尺寸、质量、空气阻力系数等一些基本的数据，是传动系模型重要的组成部分。车辆模块需要的参数主要包括整车整备质量、最大总质量、行驶阻力、车辆重心位置、车辆动载荷、迎风面积等，车辆模块中主要参数如图18所示。
双击“Vehicle Model”模型图标，将车辆的尺寸及其他参数进行输入，如图19所示。
图19 ? Vehicle模型参数输入
Wheel车轮模型 ? 点击“Modules”模块下的Wheel，并将其拖曳到建模主窗口，如图20所示。图20 ? 建立Vehicle模型
车轮传递着汽车与路面之间的力和力矩，是汽车与道路之间的传力部件，主要功用：支撑整车的质量；缓冲路面冲击；产生驱动力、制动力；提供侧向力供车辆转弯。在车轮模型中，轮胎的半径和滚动阻力对车辆的性能有重要的影响。
右键点击“Wheel Model”模型图标，选择“properties”，进行轮胎属性设置，Slip选择“Function 321.with Limit”，每个车轮的Wheel Location选择适当选项，如图21所示。
图21 ? 轮胎属性设置
双击“Wheel Model”模型图标，将车轮的尺寸及其他参数进行输入，如图22所示。
Brake制动器模型
点击“Modules”模块下的Brakes，并将其拖曳到建模主窗口，如图23所示。
制动器的功用：运行时，使行驶的车辆减速甚至停车；停车时，使己停止的车辆不产生滑动；坡道时，使车辆保持稳定速度行驶。 右键点击“Brakes Model”模型图标，选择“properties”，进行制动器属性设置，Control Variable选择“Brake Pressure”，如图24所示。
图24 ? 制动器属性设置
双击“Brakes Model”模型图标，将制动器的尺寸及其他参数进行输入，如图25所示。图25 ? 制动器模型参数输入
传动系统模型 传动系模型主要有离合器模块、变速器模块（有些纯电动没有离合器、变速器，本车型中没有变速器，为了建模通用型，这里详细进行介绍）、主减速器模块和差速器模块。传动系参数对汽车动力性经济性影响很大，发动机与传动系匹配时，通过改变传动系相关参数，能够使汽车常用行驶工况靠近发动机万有特性曲线经济区域，从而提高汽车燃油经济性。 Clutch离合器模型 离合器直接与发动机相联，它能切断和实现发动机动力传递，保证汽车平稳起步；保证车辆换挡时工作平顺；当工作时受到较大动载荷时，防止传动系统过载
点击“Modules”模块下的Clutchs，并将其拖曳到建模主窗口，如图27所示。图27 ? 建立Clutch模型
右键点击“Clutch”模型图标，选择“properties”，进行离合器属性设置，Control Variable选择“Desired Clutch Release”，如图28所示。
图28 ? 离合器属性设置
双击“Clutch”模型图标，将离合器的属性及其他参数进行输入，如图29所示。图29 ? 离合器模型参数输入
Gear Box变速器模型（5速手动为例） 变速器主要作用是通过改变传动比，扩大驱动轮转1矩、转速的范围；能使发动机在高功率低油耗的工况下运行；在发动机曲轴旋转方向不变的前提下，汽车能倒退行驶。 变速器的结构对整车动力性、经济性、操作稳定性和平顺性等有重要的影响，其中变速器的传动比和传递效率对传动系参数优化匹配有很大影响。
点击“Modules”模块下的Gear Box，并将其拖曳到建模主窗口，如图30所示。图30 ? 建立Gear Box模型
右键点击“Gear Box”模型图标，选择“properties”，进行变速箱属性设置，Losses选择“Efficiency”，如图31所示。图31 ?变速箱属性设置
双击“Gear Box”模型图标，将变速箱的属性及其他参数进行输入，如图32所示。图32 ? 变速箱模型参数输入
Final Drive主减速器模型 主减速器作用是增大变速器输入转矩，降低转速，对于发动机纵置的汽车，还能利用锥齿轮改变转矩旋转方向。主减速器的传动比对汽车的性能有着直接的影响。点击“Modules”模块下的Single Ratio，并将其拖曳到建模主窗口，如图33所示。右键点击“Single Ratio”模型图标，选择“properties”，进行主减速器属性设置，选择适当的“Definition”和“Losses”选项，如图34所示。
双击“Single Ratio”模型图标，将主减速器的属性及其他参数进行输入，如图35所示。
图35 ? 主减速器模型参数输入
Differential差速器模型 差速器的主要作用是实现汽车两驱动桥之间、驱动桥左右车轮之间以不同角速度旋转；当汽车在行驶时，使驱动轮以不同的角速度滚动，从而使两侧驱动轮，作纯滚动运动，改善汽车的稳定性和通过性。 Cruise软件中对差速器两轴输出转矩是通过差速器模块中Differential Lock来控制的，差速器运行方式分为锁止、未锁止、数据总线控制三种方式，锁止方式表示差速器两轴输出的转速相同，转矩不同；未锁止方式表示差速器两轴输出的转矩相同，转速不同；数据总线控制表示差速器两轴输出的转速、转矩由输入信号控制。 ? 点击“Modules”模块下的Differential，并将其拖曳到建模主窗口，如图36所示。
图36 ? 建立Differential模型
右键点击“Differential”模型图标，选择“properties”，进行差速器属性设置，选择适当的“Losses”选项，如图37所示。图37 ?差速器属性设置
双击“Differential”模型图标，将差速器的属性及其他参数进行输入，如图38所示。图38 ? 差速器模型参数输入
Engine发动机模型 点击“Modules”模块下的Engine，并将其拖曳到建模主窗口，如图39所示。图39 ? 建立Engine发动机模型
发动机模型参数主要包括发动机的性能参数，如发动机排量、类型、最大转速、怠速转速、最低稳定转速、转动惯量、冷起动参数、气虹数和冲程数等，以及发动机各种工作过程状态下的转速、转矩、效率的map图；如发动机外特性图、万有特性图。Cruise软件中提供了 4种类型的发动机模型：发动机(engine)、Boost 发动机(Boost engine)、断虹熄火发动机(cylinder engine)、局部发动机(partial engine)。 发动机是传统汽车的动力源，发动机数学模型的准确性对汽车性能的模拟计算有着重要影响，发动机建模方法有理论建模法和实验建模法。 理论建模法即在已知发动机各特征参数情况下，利用热力学相关知识求出发动机的输出特性。该方法建模不用对发动机进行预先的测试，应用范围广，同类型发动机一次建模即可，缺点是建立模型较困难。 实验建模法即通过对发动机做台架试验，测得实验数据，统计发动机各参数，利用查表、差值、拟合等方法，模拟发动机的工作特性。该方法模型搭建相对简单、精确度高，数据可以通过台架试验测得，但是不能反映发动机的瞬态响应，每台发动机都要进行建模。 这里采用实验建模法，通过发动机全负荷性能实验和万有特性实验，测得一组实验数据，将实验数据进行拟合处理，得到外特性曲线和万有特性曲线。 发动机全负荷特性数据输入到发动机模块中的Full load characteristic中得到发动机外特性曲线，如图40所示。
右键点击“Engine”模型图标，选择“properties”，进行发动机属性设置，选择适当的选项，如图40所示。图40 ? 发动机属性设置
双击“Engine”模型图标，将发动机的尺寸及其他参数进行输入，如图41所示。图41 ?发动机模型参数输入
发动机全负荷特性数据输入到发动机模块中的Full load characteristic中得到发动机外特性曲线，如图42所示。
图42 ?发动机外特性曲线
发动机万有特性数据输入到发动机模块中Engine Maps Basic中得到发动机万有特性曲线，如图43所示。Cockpit司机-驾驶室模型
点击“Special Modules”模块下的Cockpit，并将其拖曳到建模主窗口，如图44所示。图44 ? 建立Cockpit模型
车辆在道路上运行时，驾驶员利用加速踏板、制动器踏板、离合器踏板和方向盘来操纵汽车，使之适应环境的变化。Cruise软件中的Cockpit模块是司机和车辆的接口，通过数据总线与车辆进行信号交换，例如车辆速度、加速度行驶距离、发动机油门幵度等数据通过数据总线传递给驾驶室，驾驶员根据这些信号结合道路状况调节油门和踏板位置；同样，驾驶员的信息也可以通过数据总线传递给各个模块。 驾驶室模块需要定义一些信息模拟真实的驾驶室，如换挡模式、最大制动力、变速器挡位数、加速踏板特性曲线、离合器踏板特性曲线、制动器踏板特性曲线，这些特性曲线可以根据经验自己定义或使用默认的设置。 ? 右键点击“Cockpit”模型图标，选择“properties”，进行司机-驾驶室属性设置，选择适当的“Acceleration Pedal Selection”选项，如图45所示。
图45 ? Cockpit属性设置
双击“Cockpit”模型图标，将司机-驾驶室的参数进行输入，如图46所示。
Monitor监视器
点击“Special Modules”模块下的Monitor，并将其拖曳到建模主窗口，如图47所示。
双击“Monitor”模型图标，在“Description of Data Bus”中将需要监视的变量添加进去，如图48所示。
图46 ? Cockpit模型参数输入
图47 ? 建立Monitor模型
图48 ? Monitor模型参数输入
至此， 4×2后驱车零部件建模完成。 零部件模型建立完毕之后，主窗口中所有的部件如图49所示，所有需要连接的部件上面都有连接接口“pin”，适时调整部件的位置与“pin”的位置，为了便于物理连接。
图49 ? 整车未连接前状态
由于制动器既要与轮胎相连，又要与差速器相连，而制动器上面只有一个“pin”，点击制动器上面的“pin”，选择“clone pin”,如图50所示，可以复制一个“pin”，并且将“pin”的位置进行调整，以便部件之间进行连接。 同样在另一侧的制动器上，也复制一个部件之间的连接接口。 右键点击每个部件上面的“pin”，选择“connect”，然后将要连接的部件进行连接，最终连接成的整车模型如图51所示。
图50 ? 复制制动器上的连接接口
图51 ? 整车的物理连接
3.2.部件之间信号连接 双击主窗口底部的“红绿蓝”三线（data bus），进行零部件模型之间信号的连接，如图52所示。 首先进行四个制动器的信号连接，分别为“component requires”
图52 ? 整车信号连接窗口
(Brake)——“input information” (Brake Pressure)——“component delivering” (Cockpit)——“output information” (Brake Pressure) ，每个制动器的连接形式如图53 所示。
图53 ? 制动器信号连接
离合器的信号连接，分别为“component requires” (Clutch)——“input information” (Desired Clutch Release)——“component delivering” (Cockpit)——“output information” (Desired Clutch Release) ，离合器的连接形式如图54 所示。
图54 ? 离合器信号连接
监视器的信号连接，分别为“component requires” (Monitor)——“input information” (Vehicle Acceleration)——“component delivering” (Vehicle)——“output information” (Acceleration:Longitudinal)等五个需要监视的变量，监视器的信号连接形式如图55所示。
图55 ? 监视器信号连接
变速箱的信号连接，分别为“component requires” (Gear Box)——“input information” (Desired Gear)——“component delivering” (Cockpit)——“output information” (Desired Gear) ，变速箱的连接形式如图56所示。
图56 ? 变速器信号连接
发动机的信号连接，分别为“component requires” (Engine)——“input information” (Load Signal)——“component delivering” (Cockpit)——“output information” (Load Signal) ，发动机的连接形式如图57所示。
图57 ? 发动机信号连接
司机-驾驶室的信号连接，分别为“component requires” (Cockpit)——“input information” (Gear Indicator)——“component delivering” (Gear Box)——“output information” (Current Gear)等三个需要监视的变量，司机-驾驶室的信号连接形式如图58所示。
图58 ? 司机-驾驶室信号连接
