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基于虚拟测试台架（VTB）的轻型整车标定开发方案

2020-05-20 22:35:16·  来源：天检中心  
　
为了更好的应对国六升级，中汽中心检测认证事业部天津汽车检测中心（简称天检中心）轻型排放部引入了虚拟测试台架（VTB），拟解决整车国六标定开发过程中实际道
为了更好的应对国六升级，中汽中心检测认证事业部天津汽车检测中心（简称“天检中心”）轻型排放部引入了虚拟测试台架（VTB），拟解决整车国六标定开发过程中实际道路试验量大，项目时间紧的问题，形成基于VTB的整车标定开发能力。
 
一、什么是VTB
VTB虚拟台架是可以替代真实发动机及整车的一种基于硬件在环测试系统的整车虚拟仿真台架。其ECU是真实的，其他模块均通过仿真模型进行模拟，虚拟台架的基本原理，如图1所示。它主要包括软件仿真模型、硬件在环测试系统、以及高质量的试验数据。首先，VTB虚拟台架软件仿真模型主要由整车模型与发动机及后处理仿真模型组成。整车仿真模型通过CRUISETMM搭建，发动机及后处理仿真模型通过MOBEOTM搭建，虚拟台架VTB与真实的发动机台架具有相同的应用体验，通过模型的运算代替了实际的发动机运转；其次，利用高质量的试验数据对仿真模型进行参数化，使其达到与真实发动机或整车接近的高精度；最后，将仿真模型与硬件在环测试系统一起联合仿真，构建出基于虚拟台架的整车虚拟标定测试平台，经过优化后，油耗仿真精度可达97%，NOx排放仿真精度可达90%，如图2所示。
 
图1 虚拟台架基本原理
 
图2 基于虚拟台架的整车标定测试平台
二、VTB的主要用途
1、排放标准的发展趋势及主要挑战
世界范围内汽车排放法规日趋严格，为了使排放总量得到有效的控制，排放标准正在不断加严。如图3所示。今年7月1日，全国部分城市地区将实施《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（简称轻型车国六标准）。轻型车国六标准增加了整车实际道路排放型式试验，更加关注实际道路的排放情况，伴随而来的是开发难度的增加，是企业面临的巨大挑战。因此，轻型车排放的开发过程需要寻找科学合理的优化方案，来保证各类车型满足后续监管的生产一致性和在用符合性的要求。
 
图3 排放量预测
为了满足排放法规，发动机采用新技术设计方案，使得控制系统复杂化，另外法规在海拔及环境温度条件的扩展，要求车型在非标准环境条件下需要满足排放限值的要求，标定工作量成倍数增加。如图4所示。
 
图4 标定的影响因素
2、VTB的引入及主要用途
为了解决标定开发遇到的挑战，将VTB应用于标定开发过程中，将实际发动机、整车，亦或实际道路的部分标定开发工作前移至VTB上展开，减少试验量，缓解时间和成本压力。如图5所示
 
图5 基于VTB的标定
基于虚拟台架的整车虚拟测试平台，主要用途包括：
1、 发动机及整车ECU标定与控制策略开发
2、非标准环境下的发动机及整车标定
3、 整车RDE排放预评估及标定优化
4、 整车OBD合规性验证及标定优化
5、 整车排放与油耗的预评估及联合优化
6、 不同循环工况下的整车排放验证及评估
7、 整车零部件选型及部分结构设计参数优化
8、 整车零部件质量、一致性及可靠性验证
三、虚拟台架整车标定测试平台的仿真精度
仿真模型重要的考量指标是模型的精度，我们团队针对测试平台仿真精度开展了大量研究优化工作，目前虚拟台架的仿真精度达到了工程应用的要求，如图6所示稳态工况下的虚拟测试平台的仿真精度。图7所示瞬态工况下虚拟测试平台的仿真精度。
 
图6 稳态工况下的虚拟测试平台的仿真精度
 
图7 瞬态工况下的虚拟测试平台的仿真精度
四、基于VTB的整车标定开发优势
如图8所示，整车的在非标准环境条件下全部工况均可以在VTB上模拟运行，对实际发动机不能运行的工况进行验证，提高标定鲁棒性。
 
图8 VTB的应用
VTB的主要优势还包括：
1、 全方位瞬态工况的模拟
2、测试的可重复性
3、在任意的环境条件下开展任意设计的测试试验
4、 标定调整更加灵活
 
五、我们的VTB
基于虚拟台架的轻型整车标定开发是天检中心的重点研发方向，将满足轻型车国六标准中与排气污染物相关的Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅵ型试验的部分标定优化工作前移至虚拟台架上开展，通过虚拟台架上的轻型车OBD仿真模型，对轻型车OBD功能进行预标定，可大大降低实车试验验证的工作量。基于虚拟台架的开发方案对轻型车提高标定的质量及增强标定的鲁棒性大有益处。目前天检中心与整车企业及科研单位展开了基于VTB的项目合作：
合作案例1：天检中心与国内某轻型整车研究院展开基于VTB的蒸发排放系统排放标定开发
合作案例2：天检中心与天津市科委展开基于VTB的整车OBD故障模拟项目
 
 
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