一种动力总成匹配方法及装置的制造方法

一种动力总成匹配方法及装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种动力总成匹配方法，包括：根据预置整备质量，从第一包络线上获取最大功率的上限值及下限值，并根据上限值与下限值，组成第一备选发动机集合；根据预置整备质量，从第二包络线上获取最大扭矩的上限值及下限值，并根据上限值与下限值，组成第二备选发动机集合；获取同时位于两个集合内的发动机，组成第三备选发动机集合；选取与每个发动机相匹配的变速箱，组成变速箱集合；对每个发动机及与变速箱集合内的每个变速箱进行仿真计算，确定出发动机?变速箱组合，完成动力总成匹配。本发明还公开了一种动力总成匹配装置，可快速有效的获取发动机及变速箱的匹配方案，缩短匹配设计阶段耗费的时间。
【专利说明】
-种动力总成匹配方法及装置
技术领域
[0001] 本发明设及汽车设计领域，尤其设及一种动力总成匹配方法及装置。
【背景技术】
[0002] 动力总成指的是车辆上产生动力，并将动力传递到路面的一系列零部件组件，广 义上的动力总成包括发动机、变速箱、驱动轴、差速器、离合器等等，但通常情况下，动力总 成一般仅指发动机、变速箱W及集成到变速箱上面的零件。
[0003] 动力总成匹配设计是整车立项的重要前提，其通过预先对车辆的动力总成进行设 计、仿真、校验等来确定最终整车的动力方案。目前各汽车公司通常采用已有的经验或者通 过咨询公司提供的建议选择动力总成配置，运种做法存在W下问题:一是整车的研发周期 过长，现在做法下，整车的研发周期长达=年，从而对整车市场的预测不够全面和及时，降 低了整车上市时的竞争力;二是对于动力总成匹配搭载时的发动机及变速箱的选择没有明 确的匹配方法，但靠经验积累进行匹配，无法保证匹配的效率和客观程度，进而增加了研发 阶段耗费的时间。

【发明内容】

[0004] 针对上述问题，本发明的目的在于提供一种动力总成匹配方法及装置，可快速准 确的获取发动机及变速箱的匹配方案，从而保证匹配的效率，缩短动力总成匹配设计阶段 所耗费的时间。
[0005] 本发明提供了一种动力总成匹配方法，包括：
[0006] 根据待设计车辆的预置整备质量，从第一包络线上获取与所述预置整备质量对应 的发动机的最大功率的上限值及下限值，并选取最大功率位于所述上限值与所述下限值之 间的发动机，组成第一备选发动机集合;其中，所述第一包络线是通过对预先配置的至少两 辆预定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大功率进行拟合而获得的包络线；
[0007] 根据所述预置整备质量，从第二包络线上获取与所述预置整备质量对应的发动机 的最大扭矩的上限值及下限值，并选取最大扭矩位于所述上限值与下限值之间的发动机， 组成第二备选发动机集合;其中，所述第二包络线是通过对预先配置的至少两辆预定类型 的现有车辆的整备质量和发动机的最大扭矩进行拟合而获得的包络线；
[000引获取同时位于所述第一备选发动机集合及所述第二备选发动机集合内的发动机， 组成第=备选发动机集合；
[0009] 选取与所述第=备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹配的变速箱，组 成变速箱集合；
[0010] 对所述第=备选发动机集合内的每个发动机及与该发动机匹配的变速箱集合内 的每个变速箱进行仿真计算，确定出满足预定动力性指标和/或预定经济性指标的发动机- 变速箱组合，完成动力总成匹配。
[0011] 优选地，所述第一包络线包括位于第一坐标系上的上限线及下限线；所述第一坐 标系的横轴表示车辆的整备质量，并用X轴表示，所述第一坐标系的纵轴表示车辆的发动机 的最大功率，并用y轴表示；
[0012] 则与所述预置整备质量对应的发动机的最大功率的上限值为:在所述上限线上， 横坐标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值.
[0013] 与所述预置整备质量对应的发动机的最大功率的下限值为:在所述下限线上，横 坐标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值。
[0014] 优选地，所述第二包络线包括位于第二坐标系上的上限线及下限线；所述第二坐 标系的横轴表示车辆的整备质量，并用X轴表示，所述第二坐标系的纵轴表示车辆的发动机 的最大扭矩，并用y轴表示；
[0015] 则与所述预置整备质量对应的发动机的最大扭矩的上限值为:在所述上限线上， 横坐标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值.
[0016] 与所述预置整备质量对应的发动机的最大扭矩的下限值为:在所述下限线上，横 坐标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值。
[0017] 优选地，与所述发动机的最大扭矩相匹配的变速箱满足第一匹配条件：Tt^ 0.95Te，其中，Tt为变速箱的最大扭矩，Te为发动机的最大扭矩。
[0018] 优选地，与所述发动机的最大扭矩相匹配的变速箱还满足第二匹配条件：Tt《 1 ? 25Te〇
[0019] 优选地，在选取与所述第=备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹配的 变速箱，组成变速箱集合之前，还包括：
[0020] 根据预设的油耗限-排量曲线，对所述第=备选发动机集合中的发动机进行筛选， 得到特征工况点油耗值满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机，并将所述第=备选发动 机集合更新为满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机。
[0021] 优选地，在选取与所述第=备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹配的 变速箱，组成变速箱集合之前，还包括：
[0022] 根据所述待设计车辆的整车布置要求，从所述第=备选发动机集合中，筛选出满 足所述整车布置要求的发动机，并将所述第=备选发动机集合更新为满足所述整车布置要 求的发动机。
[0023] 本发明还提供一种动力总成匹配装置，包括：
[0024] 第一集合组成单元，用于根据待设计车辆的预置整备质量，从第一包络线上获取 与所述预置整备质量对应的发动机的最大功率的上限值及下限值，并选取最大功率位于所 述上限值与所述下限值之间的发动机，组成第一备选发动机集合;其中，所述第一包络线是 通过对预先配置的至少两辆预定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大功率进行拟 合而获得的包络线；
[0025] 第二集合组成单元，用于根据所述预置整备质量，从第二包络线上获取与所述预 置整备质量对应的发动机的最大扭矩的上限值及下限值，并选取最大扭矩位于所述上限值 与下限值之间的发动机，组成第二备选发动机集合;其中，所述第二包络线是通过对预先配 置的至少两辆预定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大扭矩进行拟合而获得的包 络线；
[0026] 第=集合组成单元，用于获取同时位于所述第一备选发动机集合及所述第二备选 发动机集合内的发动机，组成第=备选发动机集合；
[0027] 匹配单元，用于选取与所述第=备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹 配的变速箱，组成变速箱集合；
[0028] 仿真单元，用于对所述第=备选发动机集合内的每个发动机及与该发动机匹配的 变速箱集合内的每个变速箱进行仿真计算，确定出满足预定动力性指标和/或预定经济性 指标的发动机-变速箱组合，完成动力总成匹配。
[0029] 优选地，还包括：
[0030] 第一筛选单元，用于根据预设的油耗限-排量曲线，对所述第=备选发动机集合中 的发动机进行筛选，得到特征工况点油耗值满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机，并将 所述第=备选发动机集合更新为满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机。
[0031] 优选地，还包括：
[0032] 第二筛选单元，用于根据所述待设计车辆的整车布置要求，从所述第=备选发动 机集合中，筛选出满足所述整车布置要求的发动机，并将所述第=备选发动机集合更新为 满足所述整车布置要求的发动机。
[0033] 本发明实施例提供的动力总成匹配方法及装置，根据所述待设计车辆的整备质量 及预先生成的第一包络线及第二包络线，获得了在整备质量一定时，发动机最大功率和最 大扭矩的取值范围，从而可W快速获得所需的备选发动机集合，此后根据制定的匹配条件， 快速获得与所述备选发动机集合内的发动机匹配的变速箱，最后通过仿真计算，确定出满 足条件的发动机和变速箱组合，从而快速的得到了动力总成的配置。由于本发明实施例生 成的动力总成配置均是根据客观数据得到的，一方面，避免了依靠经验进行配置时，主观性 过强的缺点；另一方面，还可提高匹配的效率，缩短研发的时间，从而可W对整车市场进行 计时和全面的预测，增加了整车上市时的竞争力。
【附图说明】
[0034] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附图获得其他的附图。
[0035] 图1是本发明实施例提供的动力总成匹配方法的流程示意图。
[0036] 图2是本发明实施例提供的发动机最大功率与整备质量的关系图。
[0037] 图3是本发明实施例提供的发动机最大扭矩与整备质量的关系图。
[0038] 图4是自然吸气发动机的特征工况点油耗与排量的关系图。
[0039] 图5是增压发动机的特征工况点油耗与排量的关系图。
[0040] 图6是2015中国市场SUV变速箱分布图。
[0041 ]图7是是2015中国市场SUV的AT变速箱的档位数分布图。
[0042] 图8是2015中国市场SUV的MT变速箱的档位数分布图。
[0043] 图9是本发明实施例提供的综合油耗与整备质量的关系图。
[0044] 图10是本发明实施例提供的动力总成匹配装置的结构示意图。
[0045] 图11是本发明优选实施例提供的动力总成匹配装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047] 请参阅图1，本发明实施例提供一种动力总成匹配方法，用于快速准确的获取动力 总成中，发动机和变速箱的匹配方案，其至少包括如下步骤：
[0048] SlOl，根据待设计车辆的预置整备质量，从第一包络线上获取与所述预置整备质 量对应的发动机的最大功率的上限值及下限值，并选取最大功率位于所述上限值与所述下 限值之间的发动机，组成第一备选发动机集合;其中，所述第一包络线是通过对预先配置的 至少两辆预定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大功率进行拟合而获得的包络线。
[0049] 在本发明实施例中，所述整备质量是指汽车按出厂技术条件装备完整(如备胎、工 具等安装齐备），各种油水添满后的重量。其中，待设计车辆的整备质量为预先设定。
[0050] 在本发明实施例中，所述第一包络线通过对预先配置的至少两辆预定类型的现有 车辆(如当前市场在售的与待设计车辆相同类型的车辆）的整备质量和发动机的最大功率 进行拟合后获得。如图2所示，所述第一包络线包括位于第一坐标系上的上限线及下限线； 所述第一坐标系的横轴表示车辆的整备质量，并用X轴表示，所述第一坐标系的纵轴表示车 辆的发动机的最大功率，并用y轴表示。在拟合时，可先获得所述整备质量与所述发动机的 最大功率的第一趋势线，此后，再根据第一趋势线获得所述第一趋势线的第一包络线。例 如，在一种实现方法中，可对所述第一趋势线上的每个点的纵坐标加上一个固定的百分比 (或固定值)得到所述第一包络线的上限线，而对所述第一趋势线上的每个点的纵坐标减去 一个固定的百分比（或固定值)得到所述第一包络线的下限线。其中，所述固定的百分比或 固定值可由经验得到，也可由调试得到，其因保证所述固定的百分比或固定值尽量小的情 况下，位于所述第一包络线的上限线与下限线之间的点与总的点的比达到预设的阔值，如 大于80%。
[0051] 在本发明实施例中，所述上限线及所述下限线形成的带宽表征了在所述车辆的整 备质量确定的情况下，所述发动机最大功率的选择范围。其中，与所述预置整备质量对应的 发动机的最大功率的上限值为:在所述上限线上，横坐标为所述预置整备质量的点的纵坐 标的值;与所述预置整备质量对应的发动机的最大功率的下限值为:在所述下限线上，横坐 标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值。
[0052] 在本发明实施例中，在获得所述上限值和下限值后，从可选的发动机资源库中，选 取出最大功率位于所述上限值和下限值之间的发动机，组成第一备选发动机集合。
[0053] 需要说明的是，在本发明实施例中，所述第一趋势线的绘制和生成可由目前已有 的算法或数据处理软件(如MATLAB，or igin)来绘制，本发明不做具体限定。
[0054] S102,根据所述预置整备质量，从第二包络线上获取与所述预置整备质量对应的 发动机的最大扭矩的上限值及下限值，并选取最大扭矩位于所述上限值与下限值之间的发 动机，组成第二备选发动机集合;其中，所述第二包络线是通过对预先配置的至少两辆预定 类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大扭矩进行拟合而获得的包络线。
[0055] 在本发明实施例中，所述第二包络线通过对预先配置的至少两辆预定类型的现有 车辆(如当前市场在售的与待设计车辆相同类型的车辆）的整备质量和发动机的最大扭矩 进行拟合后获得。如图3所示，所述第二包络线包括位于第二坐标系上的上限线及下限线； 所述第一坐标系的横轴表示车辆的整备质量，并用X轴表示，所述第二坐标系的纵轴表示车 辆的发动机的最大扭矩，并用y轴表示。在拟合时，可先获得所述整备质量与所述发动机的 最大扭矩的第二趋势线，此后，再根据第二趋势线获得所述第二趋势线的第二包络线。例 如，在一种实现方法中，可对所述第二趋势线上的每个点的纵坐标加上一个固定的百分比 (或固定值)得到所述第二包络线的上限线，而对所述第二趋势线上的每个点的纵坐标减去 一个固定的百分比（或固定值)得到所述第二包络线的下限线。其中，所述固定的百分比或 固定值可由经验得到，也可由调试得到，其因保证所述固定的百分比或固定值尽量小的情 况下，位于所述第二包络线的上限线与下限线之间的点与总的点的比达到预设的阔值，如 大于80%。
[0056] 与所述预置整备质量对应的发动机的最大功率的上限值为:在所述上限线上，横 坐标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值;与所述预置整备质量对应的发动机的最大功 率的下限值为:在所述下限线上，横坐标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值。
[0057] 在本发明实施例中，在获得所述上限值和下限值后，从可选的发动机资源库中，选 取出最大扭矩位于所述上限值和下限值之间的发动机，组成第二备选发动机集合。
[0058] S103,获取同时位于所述第一备选发动机集合及所述第二备选发动机集合内的发 动机，组成第=备选发动机集合。
[0059] S104,选取与所述第=备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹配的变速 箱，组成变速箱集合。
[0060] 在本发明实施例中，动力总成匹配过程中，在选定好发动机后，需要给发动机匹配 合适的变速箱，确定好变速箱类型后一般W变速箱所能承受的最大扭矩为匹配的基本原 贝1J，若所选变速箱所能承受的扭矩过小，就必须对发动机的输出扭矩进行限扭设置，运样将 会导致发动机不能发挥到最大功率点；若所选变速箱承受扭矩过大，会使变速箱的扭矩过 剩，增加整车成本;基于W上分析，在整车动力总成匹配过程中，选择一款合适的变速箱至 关重要，本发明实施例基于目前市场车型的匹配数据分析，结合近几年匹配搭载的经验，提 出了如下匹配条件：
[0061] 第一匹配条件:Tt^O. 95化；
[0062] 第二匹配条件
[0063 ]其中，Tt为变速箱的最大扭矩，化为发动机的最大扭矩；
[0064] W上匹配条件中，第一匹配条件是必备条件，第二匹配条件为参考条件。
[0065] 在本发明实施例中，根据上述匹配条件，再结合所述第=备选发动机集合中的每 个发动机的最大扭矩，即可W确定出与每个发动机匹配的变速箱，将运些变速箱放入一个 集合中，即可组成变速箱集合。可W知道，所述第=备选发动机集合中的每个发动机都对应 一个变速箱集合。
[0066] 需要说明的是，有可能选择的变速箱的扭矩大于第二匹配条件中的发动机最大扭 矩的1.25倍，运种情况显然能够满足整车匹配的性能需求，但随着变速箱扭矩的增大，一般 变速箱重量W及制造成本都会相应增加，运时就需要从整车成本、整备质量，布置空间等方 面去判断是否适合搭载。
[0067] 需要说明的是，在本发明实施例中，在生成所述变速箱时，还需考虑手动档位、自 动档位等因素，本发明不做具体限定。
[0068] S105,对所述第=备选发动机集合内的每个发动机及与该发动机匹配的变速箱集 合内的每个变速箱进行仿真计算，确定出满足预定动力性指标和/或预定经济性指标的发 动机-变速箱组合，完成动力总成匹配。
[0069] 在本发明实施例中，在获得所述第=备选发动机集合和所述变速箱集合后，对所 述第=备选发动机集合内的每个发动机与匹配的所述变速箱集合内的变速箱逐一进行组 合，并对每个组合进行仿真计算，包括计算其动力性能（如加速度、最大速度)和/或经济性 能(如综合油耗、特征工况点油耗等），并判断其动力性能是否满足预定的动力性指标和/或 其经济性能是否满足预定的经济性指标，若满足，则将该组合方案作为一个动力总成配置 方案，并进行记录。
[0070] 综上所述，本发明实施例提供的动力总成匹配方法及装置，根据所述待设计车辆 的整备质量及预先生成的第一包络线及第二包络线，获得了在整备质量一定时，发动机最 大功率和最大扭矩的取值范围，从而可W快速获得所需的备选发动机集合，此后根据获得 与所述第=备选发动机集合内的发动机匹配的变速箱，最后通过仿真计算，确定出满足条 件的发动机和变速箱组合，从而快速的得到了动力总成的配置。由于本发明实施例生成的 动力总成配置均是根据客观数据得到的，一方面，避免了依靠经验进行配置时，主观性过强 的缺点；另一方面，还可提高匹配的效率，缩短研发的时间，从而可W对整车市场进行计时 和全面的预测，增加了整车上市时的竞争力。
[0071] 需要说明的是，在本发明的优选实施例中，在步骤S104之前，还包括：
[0072] S1041，根据预设的油耗限-排量曲线，对所述第=备选发动机集合中的发动机进 行筛选，得到特征工况点油耗值满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机，并将所述第=备 选发动机集合更新为满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机。
[0073] 在本发明实施例中，油耗量也是发动机的一个重要参考指标，为了减少最终的仿 真计算的工作量，可先根据第=备选发动机集合中的发动机的油耗量对所述第=备选发动 机集合中的发动机进行筛选。具体的，可先生成一条预设的油耗限-排量曲线(所述曲线可 为汽车制造或研发公司内部定义的曲线、国家定义的曲线或者市场定义的曲线），然后将所 述第=备选发动机集合中的发动机的排气和油耗值W坐标点的形式标示在所述坐标系上， 若坐标点位于所述油耗限-排量曲线的下方，则表示所述发动机符合要求，否则，则表示发 动机不符合要求。
[0074] 在本发明实施例中，将所述符合要求的发动机保留在所述第=备选发动机集合 内，而将不符合要求的发动机从所述第=备选发动机集合剔除掉，从而对所述第=备选发 动机集合进行更新。
[0075] 需要说明的是，在本发明的优选实施例中，还包括：
[0076] S1042,根据所述待设计车辆的整车布置要求，从所述第=备选发动机集合中，筛 选出满足所述整车布置要求的发动机，并将所述第=备选发动机集合更新为满足所述整车 布置要求的发动机。
[0077] 在选定好所述发动机和所述变速箱后，需要根据整车的设计方案校核动力总成能 否满足整车布置要求，例如，在整车布置时，要求发动机是前舱布置的，而如果所述第=备 选发动机集合中的某个型号的发动机为纵置式，其不能满足前舱布置要求，因而需要将该 发动机从所述第=备选发动机集合内剔除掉，如此，可进一步减少最终仿真计算的工作量， 从而进一步缩短研发的时间。
[0078] 为了便于对本发明的理解，下面将W-个实际的例子对本发明做描述。
[0079] 本例子W目前市场比较杨销的小型SUV为例，假设要求开发一款小型SUV，则其动 力总成(主要考虑发动机和变速箱)的匹配步骤如下：
[0080] (1)根据项目输入，确定整车参数：
[0081 ]车辆基本信息由项目组直接输入，如表1所示：
[0082] 表 1
[0083]
[0084]
[0085] (2)根据市场在售车型分析，确定备选发动机：
[0086] -般表征发动机性能的指标有功率、扭矩及特征工况点油耗值，其中功率、扭矩是 其动力性指标，功率值与最高车速有直接关系，而扭矩可W客观反映其加速性能;特征工况 点油耗值可W代表一台发动机经济性能，所W，选择运=个指标作为发动机初选的标准。
[0087] 整机厂一般都会有与其配套的发动机可选资源，运一步工作的主要目的是从发动 机可选资源库中选择出合适的发动机作为备选。
[0088] 首先，确定出符合要求的发动机的最大功率。
[0089] 根据2015市场在售车型的数据库分析，其中有814款承载式SUV车型，将运些数据 作为背景数据。做出整备质量与最大功率的关系图，如图2所示，其中较小的点的横坐标表 示市场在售车型的整备质量，纵坐标表示对应的发动机最大功率，较大的点的横坐标为预 置整备质量，纵坐标为备选发动机资源中的发动机的最大功率。对市场在售车型整备质量 与最大功率的关系进行拟合，获得整备质量与发动机最大功率的第一趋势线：
[0090] y = 22.953e〇'Q〇i〇 虹
[0091] 其中拟合的判定系数R2 = O. 736,可信度较高。从图2及拟合公式可W看出，随着整 备质量的增加，一般发动机的最大功率也会增加，且二者之间呈指数关系。
[0092] 其次做出第一趋势线的第一包络线，分别做出第一趋势线的上限线和下限线，如 图2所示，在上限线和下限线之间的数据点占总数据的89%，也就是说置信区间为0.89,可 信度较高。在本发明实施例中，第一趋势线、上限线及下限线的物理意义为:第一趋势线表 征了整备质量与最大功率的基本关系，代表了市场的平均水平;上限线及下限线合起来的 带宽表征了在整备质量确定的情况下，最大功率的可选范围，具有一定的指导意义。其中低 于位于下限线下方的车辆动力性偏弱，而位于上限线上方的车辆，其动力性较好。
[0093] 最后，由图2可W看出，对于确定的整备质量，发动机可选资源库中有四款发动机 的动力性能位于所述上限线与所述下限线之间，则选取运四款发动机生成第一备选发动机 集合，其具体参数为：
[0094] 表 2
[0095]
[0096]
[0097] b.整备质量与最大扭矩关系。
[0098] 整备质量与最大扭矩关系的思路与整备质量与最大功率的确定思路一致。
[0099] 对市场在售车型的整备质量与最大扭矩的关系曲线进行拟合，获得第二趋势线：
[0100] y = 35.606e°-?^^"
[0101] 其中R2 = O.74,可信度较高。从图3及拟合公式可W看出，随着整备质量的增加，一 般最大扭矩也会增大，且二者之间呈指数关系。
[0102] 由图3看W看出，对于预定的整备质量，落在第二包络线的上限线与下限线之间的 可选发动机有六款，则选取运六款发动机生成第二备选发动机集合，具体如下表：
[0103] 表3
[0104]
[0105] 其中，有四款发动机与根据表1的选择是一致的，分别是1.3T，1.6L，I.化及I .OT， 由于2.化和1.化最大功率过大，不满足要求，故排除，如此，即根据所述第一备选发动机集 合及第二备选发动机集合生成第=备选发动机集合。
[0106] C.特征工况点油耗值。
[0107] 特征工况点油耗值可W表征发动机的经济性能，会直接影响整车的油耗水平。具 体，如图4及图5所示，由图4及图5可知，备选的四台发动机中，1.6L的特征工况点油耗值偏 高，且其动力性指标和1.5L相当，故排除。
[0108] 综上，根据发动机的性能指标，从可选发动机资源库中选择的备选发动机为1.3T、 1.化和1. OT，具体参数如表4(即第=备选发动机集合)所示：
[0109] 表4
[0110]
[0111] (3)确定变速箱集合：
[0112] 由于该整车项目要求同时搭载自动及手动变速箱，自动变速箱类型及档位数未 定，手动变速箱档位数未定，故需对目前市场整车搭载自动变速箱类型、档位数及手动变速 箱档位数进行分析，具体如下：
[0113] a.变速箱类型确定。
[0114] 如图6所示，图6是2015中国市场在售车型变速箱分布图，由图6可知，小型SUV中， MT、AT分别占比为54 %、33%，为市场主流。建议选择AT变速箱作为备选方案。
[0115] b.自动变速箱档位数确定。
[0116] 如图7所示，图7是是2015中国市场在售车型AT变速箱档位数分布图，由图7可知， 2015中国市场在售的小型SUV中，AT变速箱仅有4、6两种档位数，分别占46 %和54 %，预测AT 车型中6档占比将持续增长，AR车型预计2017年上市，故优选6AT。
[0117] C.手动变速箱档位数确定。
[0118] 如图8所示，图8是2015中国市场在售车型MT变速箱档位数分布图，由图8可知， 2015中国市场在售的小型SUV中，MT变速箱仅有5、6两种档位数，分别占88 %和12 % ;目前MT 车型中6档比例较小，预测MT车型中6档占比将持续增长，AR车型，5MT和6MT均适合搭载。
[0119] 综上，AR车型自动变速箱选择6档AT变速箱，手动选择5档或6档手动变速箱。
[0120] d.变速箱匹配原则。
[0121] 动力总成匹配过程中，在选定好发动机后，需要为每个发动机匹配合适的变速箱， 确定好变速箱类型后一般W变速箱所能承受的最大扭矩为匹配的基本原则，若所选变速箱 所能承受扭矩过小，就必须对发动机输出扭矩进行限扭设置，运样将会导致发动机不能发 挥到最大功率点，会对整车动力性有所影响;若所选变速箱承受扭矩过大，会使变速箱的扭 矩过剩，增加整车成本;基于W上分析，在整车动力总成匹配过程中，选择一款合适的变速 箱至关重要，但目前还没有统一的匹配原则，一般整车厂都W经验值确定，基于目前市场车 型的匹配数据分析，结合近几年匹配搭载的经验，本发明提出了动力总成中，变速箱最大扭 矩-发动机最大扭矩匹配条件，所述匹配条件如下：
[0122] 第一匹配条件:Tt^O. 95化
[0123] 第二匹配条件
[0124] 其中，Tt为变速箱最大扭矩，Te为发动机最大扭矩；W上匹配条件中，第一匹配条 件是必备条件，第二匹配条件为参考条件。
[0125] -般情况下，有可能选择的变速箱扭矩大于第二匹配条件中的发动机最大扭矩的 1.25倍，运种情况能够满足整车匹配的性能需求，但随着变速箱扭矩的增大，一般变速箱重 量W及制造成本都会相应增加，运时就需要从整车成本、整备质量，布置空间等方面去判断 是否适合搭载。
[0126] e.变速箱选择。
[0127] 在确定了变速箱类型、档位数及匹配条件后，从可选变速箱资源库中选择合适的 变速箱，可选变速箱资源库如下：
[012引表5
[0129]
[0130] 从表5中可W看出，可选的自动变速箱有S种，分别为AT、CVT及DCT，由于没有特定 要求变速箱的类型，故根据前边的分析，选择AT变速箱。
[0131] 由于之前选择的S款发动机中，最小的扭矩为145N.m，最大的为192N.m，结合上述 匹配条件及档位数分析，AT变速箱中爱信6AT满足要求，其中5MT和6MT最大承受扭矩值均为 250N. m，也满足匹配条件，但是结合档位数分析，6MT的市场份额会持续增加，在成本相差不 大的前提下，手动变速箱选择自研的6MT。如此，即可生成变速箱集合，如表6所示。
[0132] 表 6
[0133]
[0134] (4)动力总成匹配。
[0135] 动力总成匹配时有两个基本要求:a.满足布置要求;b.整车性能达标。
[0136] 在选定好发动机和变速箱后，需要根据整车的设计方案校核动力总成能否满足布 置要求，此原则为必要条件，在满足布置要求的前提下，进行整车性能仿真计算，主要计算 动力性、经济性，然后根据整车动力性设定目标值及综合油耗法规限值判断动力总成配置 是否满足要求。
[0137]根据上述选好的发动机和变速箱，进行动力总成布置校核，如表7所示：
[013引 表7
[0139]
[0140] 由表7可知，由于1.OT发动机为纵置式，不能满足前舱布置要求，故排除。其余两款 发动机能够满足布置要求，故对运四种动力总成匹配进行动力性、经济性仿真计算，结果如 下：
[0141] 表8
[0142]
[0143] 根据综合油耗值法规限值要求，对仿真结果进行验证。
[0144] 如图9所示，图9是本发明实施例提供的综合油耗与整备质量的关系图，图中包括 2016年综合油耗法规限值，2017年油耗目标值，从图9可W看到，4种动力总成配置均能满足 2016年综合油耗法规限值，同时有巧巾也能满足2017年油耗目标值，表明整车经济性较好。
[0145] (5)完成动力总成配置。
[0146] 经过步骤(4)的仿真计算，得到的4种动力总成配置方案均能满足布置及油耗限值 法规要求，故选择动力总成配置如下：
[0147] 亲9
[014 引
[0149]如此，即获得了满足需求的动力总成配置。
[0150] 请参阅图10,本发明实施例还提供一种动力总成匹配装置100,包括：
[0151] 第一集合组成单元10,用于根据待设计车辆的预置整备质量，从第一包络线上获 取与所述预置整备质量对应的发动机的最大功率的上限值及下限值，并选取最大功率位于 所述上限值与所述下限值之间的发动机，组成第一备选发动机集合;其中，所述第一包络线 是通过对预先配置的至少两辆预定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大功率进行 拟合而获得的包络线。
[0152] 第二集合组成单元20，用于根据所述预置整备质量，从第二包络线上获取与所述 预置整备质量对应的发动机的最大扭矩的上限值及下限值，并选取最大扭矩位于所述上限 值与下限值之间的发动机，组成第二备选发动机集合;其中，所述第二包络线是通过对预先 配置的至少两辆预定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大扭矩进行拟合而获得的 包络线。
[0153] 第=集合组成单元30,用于获取同时位于所述第一备选发动机集合及所述第二备 选发动机集合内的发动机，组成第=备选发动机集合。
[0154] 匹配单元40,用于选取与所述第=备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相 匹配的变速箱，组成变速箱集合。
[0155] 仿真单元50,用于对所述第=备选发动机集合内的每个发动机及与该发动机匹配 的变速箱集合内的每个变速箱进行仿真计算，确定出满足预定动力性指标和/或预定经济 性指标的发动机-变速箱组合，完成动力总成匹配。
[0156] 优选地，请一并参阅图11，所述动力总成匹配装置100还包括：
[0157] 第一筛选单元60,用于根据预设的油耗限-排量曲线，对所述第=备选发动机集合 中的发动机进行筛选，得到特征工况点油耗值满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机，并 将所述第=备选发动机集合更新为满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机。
[0158] 优选地，所述动力总成匹配装置100还包括：
[0159] 第二筛选单元70,用于根据所述待设计车辆的整车布置要求，从所述第=备选发 动机集合中，筛选出满足所述整车布置要求的发动机，并将所述第=备选发动机集合更新 为满足所述整车布置要求的发动机。
[0160] 综上所述，本发明实施例提供的动力总成匹配装置100,所述第一集合组成单元10 及第二集合组成单元20根据所述待设计车辆的整备质量及预先生成的第一包络线及第二 包络线，获得了在整备质量一定时，发动机最大功率和最大扭矩的取值范围，从而可W快速 获得所需的备选发动机集合，此后所述匹配单元40获得与所述备选发动机集合内的发动机 匹配的变速箱，最后通过仿真单元50的仿真计算，预定动力性指标和/或预定经济性指标的 发动机-变速箱组合，完成动力总成的匹配。由于本发明实施例生成的动力总成配置均是根 据客观数据得到的，一方面，避免了依靠经验进行配置时，主观性过强的缺点；另一方面，还 可提高匹配的效率，缩短研发的时间，从而可W对整车市场进行计时和全面的预测，增加了 整车上市时的竞争力。
[0161 ] W上所掲露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能W此来限定本发明之权 利范围，本领域普通技术人员可W理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权 利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
[0162]本领域普通技术人员可W理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可W 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memoir，ROM)或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM)等D
【主权项】
1. 一种动力总成匹配方法，其特征在于，包括： 根据待设计车辆的预置整备质量，从第一包络线上获取与所述预置整备质量对应的发 动机的最大功率的上限值及下限值，并选取最大功率位于所述上限值与所述下限值之间的 发动机，组成第一备选发动机集合;其中，所述第一包络线是通过对预先配置的至少两辆预 定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大功率进行拟合而获得的包络线； 根据所述预置整备质量，从第二包络线上获取与所述预置整备质量对应的发动机的最 大扭矩的上限值及下限值，并选取最大扭矩位于所述上限值与下限值之间的发动机，组成 第二备选发动机集合;其中，所述第二包络线是通过对预先配置的至少两辆预定类型的现 有车辆的整备质量和发动机的最大扭矩进行拟合而获得的包络线； 获取同时位于所述第一备选发动机集合及所述第二备选发动机集合内的发动机，组成 第三备选发动机集合； 选取与所述第三备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹配的变速箱，组成变 速箱集合； 对所述第三备选发动机集合内的每个发动机及与该发动机匹配的变速箱集合内的每 个变速箱进行仿真计算，确定出满足预定动力性指标和/或预定经济性指标的发动机-变速 箱组合，完成动力总成匹配。2. 根据权利要求1所述的动力总成匹配方法，其特征在于， 所述第一包络线包括位于第一坐标系上的上限线及下限线;所述第一坐标系的横轴表 示车辆的整备质量，并用X轴表示，所述第一坐标系的纵轴表示车辆的发动机的最大功率， 并用y轴表示； 则与所述预置整备质量对应的发动机的最大功率的上限值为:在所述上限线上，横坐 标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值； 与所述预置整备质量对应的发动机的最大功率的下限值为:在所述下限线上，横坐标 为所述预置整备质量的点的纵坐标的值。3. 根据权利要求1所述的动力总成匹配方法，其特征在于， 所述第二包络线包括位于第二坐标系上的上限线及下限线;所述第二坐标系的横轴表 示车辆的整备质量，并用X轴表示，所述第二坐标系的纵轴表示车辆的发动机的最大扭矩， 并用y轴表示； 则与所述预置整备质量对应的发动机的最大扭矩的上限值为:在所述上限线上，横坐 标为所述预置整备质量的点的纵坐标的值； 与所述预置整备质量对应的发动机的最大扭矩的下限值为:在所述下限线上，横坐标 为所述预置整备质量的点的纵坐标的值。4. 根据权利要求1所述的动力总成匹配方法，其特征在于，与所述发动机的最大扭矩相 匹配的变速箱满足第一匹配条件:Tt多0.95Te，其中，Tt为变速箱的最大扭矩，Te为发动机 的最大扭矩。5. 根据权利要求4所述的动力总成匹配方法，其特征在于，与所述发动机的最大扭矩相 匹配的变速箱还满足第二匹配条件:Tt < 1.25Te。6. 根据权利要求1至5任意一项所述的动力总成匹配方法，其特征在于，在选取与所述 第三备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹配的变速箱，组成变速箱集合之前， 还包括： 根据预设的油耗限-排量曲线，对所述第三备选发动机集合中的发动机进行筛选，得到 特征工况点油耗值满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机，并将所述第三备选发动机集 合更新为满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机。7. 根据权利要求1至5任意一项所述的动力总成匹配方法，其特征在于，在选取与所述 第三备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹配的变速箱，组成变速箱集合之前， 还包括： 根据所述待设计车辆的整车布置要求，从所述第三备选发动机集合中，筛选出满足所 述整车布置要求的发动机，并将所述第三备选发动机集合更新为满足所述整车布置要求的 发动机。8. -种动力总成匹配装置，其特征在于，包括： 第一集合组成单元，用于根据待设计车辆的预置整备质量，从第一包络线上获取与所 述预置整备质量对应的发动机的最大功率的上限值及下限值，并选取最大功率位于所述上 限值与所述下限值之间的发动机，组成第一备选发动机集合;其中，所述第一包络线是通过 对预先配置的至少两辆预定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大功率进行拟合而 获得的包络线； 第二集合组成单元，用于根据所述预置整备质量，从第二包络线上获取与所述预置整 备质量对应的发动机的最大扭矩的上限值及下限值，并选取最大扭矩位于所述上限值与下 限值之间的发动机，组成第二备选发动机集合;其中，所述第二包络线是通过对预先配置的 至少两辆预定类型的现有车辆的整备质量和发动机的最大扭矩进行拟合而获得的包络线； 第三集合组成单元，用于获取同时位于所述第一备选发动机集合及所述第二备选发动 机集合内的发动机，组成第三备选发动机集合； 匹配单元，用于选取与所述第三备选发动机集合中的每个发动机的最大扭矩相匹配的 变速箱，组成变速箱集合； 仿真单元，用于对所述第三备选发动机集合内的每个发动机及与该发动机匹配的变速 箱集合内的每个变速箱进行仿真计算，确定出满足预定动力性指标和/或预定经济性指标 的发动机-变速箱组合，完成动力总成匹配。9. 根据权利要求8所述的动力总成匹配装置，其特征在于，还包括： 第一筛选单元，用于根据预设的油耗限-排量曲线，对所述第三备选发动机集合中的发 动机进行筛选，得到特征工况点油耗值满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机，并将所述 第三备选发动机集合更新为满足所述油耗限-排量曲线要求的发动机。10. 根据权利要求8所述的动力总成匹配装置，其特征在于，还包括： 第二筛选单元，用于根据所述待设计车辆的整车布置要求，从所述第三备选发动机集 合中，筛选出满足所述整车布置要求的发动机，并将所述第三备选发动机集合更新为满足 所述整车布置要求的发动机。
【文档编号】G06F17/50GK106021741SQ201610348364
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】任建敏, 苏庆鹏, 范良明, 曾志新, 赖开昌, 张安伟
【申请人】广州汽车集团股份有限公司