汽车动力系统匹配功率平衡方程式加速项问题研究*

贾立进，陈平，郭文剑



汽车动力系统匹配功率平衡方程式加速项问题研究*

贾立进1，陈平1，郭文剑2

（1.北京汽车研究总院有限公司新技术研究院，北京 101300；2.北京新能源汽车股份有限公司，北京 100176）

针对汽车科技文献中汽车动力系统匹配功率平衡方程加速项的分歧，文章从理论上辨别了真伪，并构思验证方法，验证辨别结果。从汽车设计角度为国家执法机关治理超载车辆正常行驶现象提供科学依据。

功率平衡；加速项；分歧；辨别；验证

前言

汽车动力系统匹配是汽车工程研发的重要环节，处于前端概念设计阶段，若在此阶段发现设计问题，那么解决问题的成本最小，同时汽车动力系统匹配结果将影响后续各工程研发阶段整车性能，匹配过程中，必须坚持够用即可的原则，如果发动机或电机功率选小了，将会出现小马拉大车现象，造成车辆动力性不足；如果发动机或电机功率选大了，将会出现大马拉小车现象，这为超载车辆的正常行驶创造了便利条件。

从过去已发表的汽车动力系统匹配与部件选型文献来看，大部分文献[1-5]中，汽车行驶功率平衡方程如公式（1），加速项功率如公式（2）；但有极少数文献[6]中，汽车行驶功率平衡方程如公式（3），加速项功率如公式（4）。

显然，公式（2）与公式（4）有差异，二者肯定存在对错，值得深入研究，辨别真伪，并设法验证辨别真伪结果。因此，本文的其余部分安排如下：第二节给出辨别真伪过程；第三节给出第二节所述的辨别真伪结果的验证方法，并验证辨别真伪结果的正确性；最后，第四节给出主要结论，并为未来研究人员给出建议。

1 真伪辨别

基于参考文献[1-6]，经过以上分析与辨别，本文认为公式（1）与公式（2）是错的，公式（3）与公式（4）是正确的。

2 辨别结果验证

为了验证公式（1）、（2）、（3）、（4）真伪辨别结果，本文结合某型电动汽车案例变换公式（1）与公式（3），见公式（5）与公式（6），计算加速时间，并绘制0~100km/h加速时间曲线图，见图1与图2，并用同样的电动汽车特征参数进行动力性仿真，并绘制0~100km/h加速时间曲线仿真图，见图3。

注意，0~100km/h加速一般在平路上试验，路面坡度i为0，因此公式（5）与公式（6）中无坡度项，v计算公式如下：

公式（5）、公式（6）及公式（7）中的参数见表1，表中参数也是动力性仿真输入数据。

表1 某型电动汽车计算与仿真参数

根据公式（7），v计算结果为51.57km/h，根据参考文献[7]工作思路，把v~v区间划分成10000个等长度小区间，小区间长度v计算公式见公式（8）；同理，把v~v区间划分成10000个等长度小区间，小区间长度v计算公式见公式（9）。

则v与v计算公式分别为：

积分区间经过划分，则人类思维所能识别的公式（5）与公式（6）依据积分原始概念可转换为计算机所能识别、处理的公式（12）与公式（13）。

根据上述公式，借助计算机微软OFFICE软件工具中的10000行EXCEL表格，可计算每一个小区间的加速时间，并依次累加，得到加速时间曲线图的纵坐标，同时，依次累加速度，得到加速时间曲线图的横坐标，累加计算公式见公式（14）与公式（15）。

根据公式（12），计算结果为49.7s，0~100km/h加速时间曲线见图1；根据公式（13），计算结果为13.81s，0~100km/h加速时间曲线见图2；动力性0~100km/h加速时间仿真曲线见图3，0~100km/h加速时间仿真结果为11.9s。

图2 公式（13）所对应的0~100km/h加速时间曲线图

图3 动力性0~100km/h加速时间仿真曲线图

从图1、图2、图3来看，图1与图3加速曲线及其对应的数据相差甚远，偏差太大，图1的最终结果是49.7s，图3的最终结果是11.9s；图2与图3加速曲线及其对应的数据相近，偏差较小，图2的最终结果是13.81s，图3的最终结果是11.9s。这充分验证了真伪辨别结果的正确性，即公式（1）、公式（2）、公式（5）与公式（12）是错的，公式（3）、公式（4）、公式（6）与公式（13）是正确的。

从图1来看，如果车辆要实现13.81s的加速时间，必须加大发动机或电机的输出功率，选择大功率发动机或电机，但这种错误的设计必将导致大马拉小车现象，为超载车辆的正常行驶提供了足够的驱动功率。

3 结论

本文首先从所研究的参考文献中觉察到不同参考文献功率平衡方程的差异，加速项需求功率有3.6倍差距，进而辨别公式的真伪对错，并构思有说服力的验证方法验证辨别结果，并将正确的公式（3）呈现给读者。

本文工作已经辨别、验证了公式（3）为正确的汽车动力系统匹配功率平衡方程式。如果持续进行跟进研究及系列性更正、纠错，必将从汽车设计源头上为国家执法机关治理超载车辆正常行驶现象提供科学依据。

4 致谢

在本研究过程中，北京汽车研究总院有限公司新技术院副院长、教授级高工、燃料电池汽车项目总负责人陈平博士创建了燃料电池汽车整车研究平台，给予本研究全方位的支持与帮助，在此表示衷心感谢！北京新能源汽车股份有限公司工程研究院郭文剑工给予本研究关于仿真验证支持与帮助，在此表示衷心感谢！本文是在家人鼓励下完成，在她们关怀、照顾下，得以全身心的投入本文创作中，在此我向她们表示衷心感谢！同时，向所有在本文写作过程中关心过我的朋友们表示感谢！

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A Research on the Acceleration Terms in the Power Balance Equation about the Matching for the Vehicle Powertrain

Jia Lijin1, Chen Ping1, Guo Wenjian2

（1.New Technology Institute, Beijing Automobile Technology Center Co., Ltd, Beijing 101300; 2.Beijing New Energy Automobile Co., Ltd., Beijing 100176 )

In the automotive science and technology literature, aiming at the disagreement of the acceleration terms in the power balance equation of the matching for automotive power system, this paper distinguishes the true from the false in theory, designs a verification method, verifies the identification results. From the perspective of the automotive design, this paper provides a scientific basis for the national law enforcement agencies to control the normal driving of the overloaded vehicles.

power balance; acceleration terms; disagreement; distinguishes; verify

A

1671-7988(2019)05-71-03

U462

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1671-7988(2019)05-71-03

U462

贾立进（1980-)，男，南京大学计算机技术硕士学位，现任职于北汽集团新技术研究院，负责整车电控系统设计与集成及整车动力系统性能匹配业务，主要研究方向为电动汽车整车电控系统设计与集成。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.05.021