[发明专利]乘用车起步过程的性能仿真系统及方法

权利要求书

1.一种乘用车起步过程的性能仿真系统，其特征在于：包括离合器踏板操纵系统（1）、离合器转矩传递模型（2）、发动机控制模型（3）、发动机模型（4）、离合器模型（5）、离合器滑摩功模型（6）和整车模型（7）；所述离合器踏板操纵系统（1）与离合器转矩传递模型（2）之间通过单向信号连接；离合器转矩传递模型（2）与发动机控制模型（3）之间通过单向信号连接；离合器转矩传递模型（2）与离合器模型（5）之间通过单向信号连接；发动机控制模型（3）和发动机模型（4）之间通过双向信号连接；发动机模型（4）与离合器模型（5）之间通过机械连接；离合器模型（5）与离合器滑摩功模型（6）通过双向信号连接；离合器模型（5）与整车模型（7）之间通过机械连接；离合器滑摩功模型（6）与整车模型（7）之间通过双向信号连接；

其中：所述离合器转矩传递模型（2）用于模拟离合器踏板与离合器从动盘之间的位移传递关系，并基于离合器从动盘的轴向压缩特性，将位移转换为作用在离合器摩擦片上的压紧力；并将压紧力输入离合器模型（2-9）进行仿真得到离合器实际传递转矩（2-10）；

所述发动机控制模型（3）包括起步辅助控制模型和发动机怠速控制模型，发动机控制模型（3）在接收到离合器转矩传递模型（2）中离合器接合状态信号后，根据发动机模型（4）输入的当前发动机转速与目标转速的差值对发动机节气门进行实时修正，发动机模型（4）根据相应的节气门开度进行查值计算得到实时输出转速、转矩；

所述离合器滑摩功模型（6）用于模拟车辆在起步过程中，离合器在结合过程中产生的滑摩功；

所述整车模型（7）用于接收来自离合器模型（5）的输出转速和转矩，根据驱动力阻力方程进行动力学仿真出整车加速度。

2.根据权利要求1所述的乘用车起步过程的性能仿真系统，其特征在于：所述离合器转矩传递模型（2）根据离合器踏板释放速率（2-1）与离合器踏板行程（2-2）的乘积得到离合器踏板位移（2-3），再除以离合器操纵系统杠杆比（2-4）和膜片弹簧工作杠杆比（2-5），得到离合器从动盘轴向位移（2-6），再对离合器从动盘压缩特性（2-7）进行查值处理，得到离合器摩擦片压紧力（2-8），最后将压紧力输入离合器模型（2-9）进行仿真得到离合器实际传递转矩（2-10）。

3.根据权利要求1或2所述的乘用车起步过程的性能仿真系统，其特征在于：所述发动机控制模型（3）根据整车起步时离合器接合状态（3-2）进行判断，若离合器尚未开始接合，采用起步辅助控制目标转速（3-3）与发动机当前转速进行PID控制，若离合器已经开始接合，采用发动机怠速目标转速（3-1）与发动机当前转速进行PID控制，输出油门踏板开度（3-4），并将其输入发动机模型（3-5），根据发动机当前转速和油门踏板开度进行查值处理，得到发动机的输出转速、转矩（3-6）。

4.根据权利要求3所述的乘用车起步过程的性能仿真系统，其特征在于：所述离合器滑摩功模型（6）根据整车质量（6-1）和传动系参数（6-2）输入给整车动力学模型（6-3）进行整车动力学仿真得到整车阻力矩（6-4），再与整车起步转速（6-5）相乘得到整车起步离合器滑摩功（6-6），与离合器摩擦面积（6-10）、离合器摩擦面数（6-11）相除，得到离合器单位面积滑摩功（6-12）。

5.一种乘用车起步过程的性能仿真方法，其特征在于：采用如权利要求1至4任一所述的乘用车起步过程的性能仿真系统，其控制方法包括以下步骤：

在整车起步过程中，离合器踏板操纵系统（1）将离合器踏板释放速率转换为离合器从动盘的轴向位移；离合器转矩传递模型（2）接收到离合器从动盘轴向位移，根据离合器从动盘的轴向压缩特性，将位移转换为作用在离合器摩擦片上的压紧力；发动机控制模型（3）在接收到离合器转矩传递模型（2）中离合器接合状态信号后，根据发动机模型（4）输入的当前发动机转速与目标转速的差值对发动机节气门进行实时修正，发动机模型（4）根据相应的节气门开度进行查值计算得到实时输出转速、转矩，然后离合器模型（5）根据离合器压紧力、发动机输出转矩、整车阻力矩，仿真出离合器实际输出转速、转矩；整车模型（7）接收来自离合器模型（5）的输出转速和转矩，根据驱动力阻力方程进行动力学仿真出整车加速度；离合器滑摩功模型（6）接收来自整车模型的整车阻力矩、离合器模型的离合器输出转速、离合器摩擦面积、离合器摩擦面数仿真出离合器单位面积滑摩功；

将仿真分析的结果与预设的评价指标进行对比分析，判断是否满足起步性能指标，若不满足，则优化修改对应模型的相应参数，若满足要求，则输出仿真结果。