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摘要：在今天的沃尔沃卡车集团，为了提高轮胎选择的准确性和可靠度，同时也为了减少滚动阻力以降低重型卡车的运行成本，2012年启动了一个“优化轮胎以减少卡车油耗”的博士项目。作为这个博士项目的第一阶段，该论文是为了建立一个完整的simulink模型框架来计算重型卡车的运行成本，更具体的说，油耗成本。
关键词：油耗；simulink模型；汽车动力学
引言：
借助于Matlab和simulink软件，一个用于在一定车况和路况情况下计算卡车油耗的数学模型得以建立。除此之外，该模型也可以初步展现出各轮胎主要参数和重型卡车运行成本之间的关系。为了确保油耗估算处于可接受的范围内，三个限制公式也同样引入了这个模型当中。分别是起步性能、操控稳定性及乘坐舒适性，他们代表了基础汽车动力学的三个方向。最终，建立了一个simulink模型来模拟油耗，并且引入了有关汽车动力学的公式，而后续的工作仍需要完善以提高模型的精度和引入轮胎磨损的精确计算。
1.模型建立
该论文是为了寻求一个最简单的方法来最小卡车的整体运行成本同时又不损失他的动力性能。下图是simulink的模型。在运行该模型之前，需要先定义一些参数，如卡车、路面及轮胎参数等。这些参数会保存在simulink的工作空间里，然后在运行simulink模型的时候将会读取这些参数以计算结果，如油耗及轮胎磨损。
上图是simulink模型的整体示意图，在定义了基本参数之后，该模型将分成两路，一路计算油耗另一路计算轮胎磨损。第一路是一个基础的汽车动力学模型，第二路是通过引入轮胎磨损公式和轮胎表面温度来计算轮胎磨损值。该模型里的子模块将会在本文后续学习。
1.1卡车的定义
本模型引入一辆沃尔沃重型卡车作为计算标准。在整个simulink模型中，该卡车将被分解成若干结构，包括离合器、发动机、重心、外部参数等等，所有参数均来自于真实的数据。这辆重型卡车可承载11吨重的货物。本模型中，定义了两种不同的货物类型：液体及固体货物。更准确的说，液体货物的装载时从下到上进行装载的，从而整车的重心位置没有发生变化；相反，固体货物的装载是从货车前部到后部进行装载，所以整车的重心随着货物的增加往后移动。
1.2 路面定义
除了定义卡车之外，路面的定义同样重要。本模型中，两种标准路面（简称路面365及路面521）将被引入。路面365代表了一段特定的山路而路面521代表了一段平整的高速路段。
1.3 轮胎定义
作为本文的其中一个主要研究对象，本文分别引入了三个不同的轮胎模型，每个轮胎模型分别引入六个参数（轮胎负载、轮胎充气压力、卡车速度、轮胎直径、轮胎宽度以及轮胎槽深度）来综合计算轮胎滚动阻力。同时，也引入其他参数如轮胎动态半径、轮辋半径等来模拟轮胎磨损情况。
1.4 车辆模块
1.6 发动机及油箱模块
通过变速箱模块传出来的三个输出结果作为发动机模块的三个输入参数，发动机模块能够利用发动机运行图初步的计算卡车的油耗量。在该模块中，引入了沃尔沃卡车其中的一个发动机运行图，他与该卡车的型号是做到互相匹配的。在模型中同样预留了发动机运行图的切换功能，对后续模型的优化预留了空间。
在simulink动力学系统中，每个时间点发动机模块都会得到一个 和一个 的结果。经过预处理之后， 和 会变成 和，这个便可以定位每个运行时间点下的油耗值。因此，油耗和发动机转速 可以用下列关系来表述。
此处，A代表一个气缸在一个行程内的油耗量，所以对于一个六气缸的发动机来说，一个循环的油耗量为6/2=3，这是因为对于一个传统四冲程的发动机来说，发动机需要旋转两圈才能完成一个做功循环。这样的话，行驶整段路面的总油耗值便可以计算出来了。
对于油箱模块，他将用来从单位“mg”转化成单位“L/100km”最终，卡车的油耗值将通过不同的输入得出，他同时也收到不同路面和輪胎状态的影响。
2.结束语
该数学模型目前只是完成了框架的搭建及油耗值的初步计算，后续该项目仍然需要不断优化并加入轮胎磨损值的计算，才能更全面更准确的对卡车运行成本进行优化。
参考文献：
[1]兰立伟.630E卡车效能分析及运行方案[J].南方农机，2018，49（03）：142-144.
[2]陈虎东.220吨级矿用卡车轮胎消耗情况分析及维护建议[J].科学技术创新，2017（20）：26-28.
[3]王汉利，刘维玉，杨军.重型卡车在湿滑道路条件下运行安全应对措施[J].露天采矿技术，2015（09）：79-81.
[4]威伯科：提高燃油效率并减少总体运行成本[J].交通世界（运输.车辆），2014（10）：49.
关键词：油耗；simulink模型；汽车动力学
引言：
借助于Matlab和simulink软件，一个用于在一定车况和路况情况下计算卡车油耗的数学模型得以建立。除此之外，该模型也可以初步展现出各轮胎主要参数和重型卡车运行成本之间的关系。为了确保油耗估算处于可接受的范围内，三个限制公式也同样引入了这个模型当中。分别是起步性能、操控稳定性及乘坐舒适性，他们代表了基础汽车动力学的三个方向。最终，建立了一个simulink模型来模拟油耗，并且引入了有关汽车动力学的公式，而后续的工作仍需要完善以提高模型的精度和引入轮胎磨损的精确计算。
1.模型建立
该论文是为了寻求一个最简单的方法来最小卡车的整体运行成本同时又不损失他的动力性能。下图是simulink的模型。在运行该模型之前，需要先定义一些参数，如卡车、路面及轮胎参数等。这些参数会保存在simulink的工作空间里，然后在运行simulink模型的时候将会读取这些参数以计算结果，如油耗及轮胎磨损。
上图是simulink模型的整体示意图，在定义了基本参数之后，该模型将分成两路，一路计算油耗另一路计算轮胎磨损。第一路是一个基础的汽车动力学模型，第二路是通过引入轮胎磨损公式和轮胎表面温度来计算轮胎磨损值。该模型里的子模块将会在本文后续学习。
1.1卡车的定义
本模型引入一辆沃尔沃重型卡车作为计算标准。在整个simulink模型中，该卡车将被分解成若干结构，包括离合器、发动机、重心、外部参数等等，所有参数均来自于真实的数据。这辆重型卡车可承载11吨重的货物。本模型中，定义了两种不同的货物类型：液体及固体货物。更准确的说，液体货物的装载时从下到上进行装载的，从而整车的重心位置没有发生变化；相反，固体货物的装载是从货车前部到后部进行装载，所以整车的重心随着货物的增加往后移动。
1.2 路面定义
除了定义卡车之外，路面的定义同样重要。本模型中，两种标准路面（简称路面365及路面521）将被引入。路面365代表了一段特定的山路而路面521代表了一段平整的高速路段。
1.3 轮胎定义
作为本文的其中一个主要研究对象，本文分别引入了三个不同的轮胎模型，每个轮胎模型分别引入六个参数（轮胎负载、轮胎充气压力、卡车速度、轮胎直径、轮胎宽度以及轮胎槽深度）来综合计算轮胎滚动阻力。同时，也引入其他参数如轮胎动态半径、轮辋半径等来模拟轮胎磨损情况。
1.4 车辆模块
1.6 发动机及油箱模块
通过变速箱模块传出来的三个输出结果作为发动机模块的三个输入参数，发动机模块能够利用发动机运行图初步的计算卡车的油耗量。在该模块中，引入了沃尔沃卡车其中的一个发动机运行图，他与该卡车的型号是做到互相匹配的。在模型中同样预留了发动机运行图的切换功能，对后续模型的优化预留了空间。
在simulink动力学系统中，每个时间点发动机模块都会得到一个 和一个 的结果。经过预处理之后， 和 会变成 和，这个便可以定位每个运行时间点下的油耗值。因此，油耗和发动机转速 可以用下列关系来表述。
此处，A代表一个气缸在一个行程内的油耗量，所以对于一个六气缸的发动机来说，一个循环的油耗量为6/2=3，这是因为对于一个传统四冲程的发动机来说，发动机需要旋转两圈才能完成一个做功循环。这样的话，行驶整段路面的总油耗值便可以计算出来了。
对于油箱模块，他将用来从单位“mg”转化成单位“L/100km”最终，卡车的油耗值将通过不同的输入得出，他同时也收到不同路面和輪胎状态的影响。
2.结束语
该数学模型目前只是完成了框架的搭建及油耗值的初步计算，后续该项目仍然需要不断优化并加入轮胎磨损值的计算，才能更全面更准确的对卡车运行成本进行优化。
参考文献：
[1]兰立伟.630E卡车效能分析及运行方案[J].南方农机，2018，49（03）：142-144.
[2]陈虎东.220吨级矿用卡车轮胎消耗情况分析及维护建议[J].科学技术创新，2017（20）：26-28.
[3]王汉利，刘维玉，杨军.重型卡车在湿滑道路条件下运行安全应对措施[J].露天采矿技术，2015（09）：79-81.
[4]威伯科：提高燃油效率并减少总体运行成本[J].交通世界（运输.车辆），2014（10）：49.