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如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据
2026.06.16

商用车长里程运输工况具有显著的时空复杂性,其能耗表现与热管理效率高度依赖于沿途路况属性(海拔坡度、动态交通流、限速策略及货车通行约束)与环境气象(温湿度、风场矢量、太阳辐射)的动态演化。此外,预见性巡航控制(PCC)算法的效能亦直接受制于高精度地图数据的完备性。传统静态仿真难以复现上述变量的实时耦合效应。


本文旨在阐述 GT-SUITE 仿真平台如何集成高级导航工具 GT-RealDrive,构建“路 - 车 - 环”一体化的高保真仿真工作流。通过自动提取并映射全球高精度地图数据,该方法实现了从地理拓扑、法规限制到微气候场的全要素动态耦合,不仅为商用车能耗评估与热管理优化提供了逼真的虚拟测试环境,更为预见性巡航策略的开发与验证奠定了坚实的数据基础。



1.简介

GT-RealDrive 是 GT-SUITE中的高级驾驶循环生成工具,内置 Mapbox 与 HERE 两大全球主流地图引擎,其中HERE更为强大。HERE 作为源自荷兰的全球领先数字地图服务商,其数据覆盖全球 200 多个国家和地区,在道路属性丰富度与动态交通流模拟方面表现卓越。


受限于中国严格的地图数据监管政策,HERE 的全球高精度数据目前尚未完全覆盖中国本土。然而,随着中国车企“出海”战略的全面加速,针对海外复杂路况的高精度仿真需求日益迫切。在整车研发阶段,利用 GT-RealDrive 构建海外典型路况模型,对于能耗评估、整车热管理策略优化及预见性巡航控制(PCC)的开发具有不可替代的价值。


对于长里程运营的商用车而言,路况与环境变量的耦合影响尤为显著。GT-RealDrive 能够高保真地还原以下关键因子,从而大幅提升仿真置信度:


  • 道路拓扑与法规限制:精确模拟海拔坡度、交通流密度、限速区域,以及针对货车/牵引车的特殊限高、限宽、限重及限长约束。

  • 多维环境耦合:动态集成海拔变化、风向风速、环境温度及太阳辐射(GHI/DNI/DHI)等气象数据。


通过上述多维数据的深度融合,GT-RealDrive 助力车企在虚拟环境中提前验证车辆在海外的适应性,显著缩短开发周期并降低实车测试成本。



2.自动提取商用车行驶路况和环境信息

为实现“路 - 车 - 环境”的一体化仿真,GT-RealDrive 提供了无缝的环境数据继承机制。在 VehicleEnvironment 模块中,用户只需勾选 "Inherit from Mission"选项,系统即可自动将路线对应的时空环境数据(包括环境温度、风速矢量、风向变化等)与驾驶循环实时同步。


如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图1)


接下来展示的是由 GT-RealDrive 自动生成的商用车驾驶路线。这条路线不仅包含了基础的经纬度和海拔信息,还深度融合了动态交通流信号和实时限速数据。

用户可以根据实际需求,灵活定义车辆类型为普通货车或牵引车,并输入具体的长、宽、高、重尺寸参数。GT-RealDrive 的核心优势在于其智能识别能力——它能根据您定义的商用车尺寸,自动分析路网数据,避开所有不满足限高、限宽、限重、限长以及装载危险品要求的路段,从而规划出最真实的合规行驶路径。

                                        

GT-RealDrive视频


       

如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图2)

商用车尺寸信息定义


3.高精度的地图信息为预见性巡航提供路况和环境信息

GT-RealDrive 能够提取并融合高精度地形地貌(海拔/坡度)、动态交通要素(交通流/信号灯相位)以及实时环境场(风/温/辐射)等多维数据。这些高保真先验信息构成了预见性巡航控制算法的核心输入,使车辆能够提前感知前方路况变化,从而优化换挡策略、速度规划及能量管理,显著提升整车经济性与行驶平顺性。

如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图3)



4.环境对电动牵引车能耗的影响

下图为本例所示模型,分析一段较长路况(117km)下的环境温度、风速和风向变化对电耗的影响。

如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图4)

下图为是否激活环境信息的对比。红色为激活了环境信息提取功能。可以看到环境温度、风速、风向以及空气密度都发生了变化。

如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图5)



从下表可以看出,在这个较长工况下,考虑环境信息变化,风阻导致的能耗增加了5%,百公里电耗增加了2%。

如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图6)
如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图7)



5.如何将环境信息和Cabin关联?

商用车由于行驶里程长、工况复杂,其乘员舱(Cabin)热负荷对环境时变性极为敏感。特别是太阳辐射(随时间/地理位置变化)与车辆朝向(随路线变化)的动态耦合,直接决定了空调系统的能耗与舒适性表现。

为实现高保真的热管理仿真,Cabin 模块需接收以下七项关键环境输入:

  • 基础气象参数:环境温度、大气压力、相对湿度。

  • 太阳辐射参数:法向直射辐照度(DNI)、太阳天顶角、太阳方位角。

  • 车辆姿态参数:车辆方位角(Car Azimuth Angle)。


基于GT-RealDrive 2026 的高精度地图与环境引擎,上述参数的配置策略如下

  • 基础气象参数:直接映射

    环境温度、湿度及压力属于全局或局部气象场数据。用户可直接从 VehicleEnvironment 模块提取对应的时变信号,无缝传递至 Cabin 模块,无需额外处理。

如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图8)
如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图9)

  • 太阳辐射参数:动态时空耦合
在长距离跨纬度/经度行驶中,太阳位置与辐射强度发生显著变化,是 Cabin 热负荷波动的主要驱动力。
  • 功能升级:GT-RealDrive 2026 版本新增了动态太阳辐射(DNI/DHI/GHI)自动提取功能。
  • 实施路径:系统根据路线的经纬度与时间戳,实时计算并输出 DNI、太阳天顶角及太阳方位角。用户只需在 VehicleEnvironment 中启用相应输出端口,即可将高精度的动态辐射数据传递给 Cabin,真实还原沿途的光热环境。

在长行驶路况中,太阳辐射会发生明显变化,这会显著影响乘员舱的热负荷。在2026版本中GT-RealDrive将能够自动提取变化的太阳辐射。可以直接提取VehicleEnvironment中的DNI/DHI/GHI,太阳方位角,太阳天顶角,传递给Cabin即可。在Cabin模板中,可以仅考虑DNI和DHI,忽略地面反射的GHI。软件自带的Cabin模板只考虑DNI,用户需要对该Cabin模板做出一些小幅度的自定义。如需要该模型可通过邮箱(support@atic-cn.cn)联系我们。

如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图10)

  • 车辆方位角:坐标系基准转换

车辆方位角(Car Azimuth Angle)是计算侧窗及前挡风玻璃受光面积的关键。GT-Realdrive会自动计算路况中的车辆的航向角(HeadingAngle)。但这两个角度的定义有所区别。


Cabin中的车辆方位角定义:0deg表示南方, 0deg~360deg,顺时针为正方向。故两者需要转化,


VehicleBody 模板中车辆航向角定义:0deg表示北方, -180deg~180deg,顺时针为正方向。


由于 VehicleBody 模板与 Cabin 模块对“方位角”的定义基准存在差异,必须进行数学转换:CarAzimuthAngle = MOD(HeadingAngle+180, 360)

通过上述处理,GT-RealDrive 实现了从宏观路况到微观热环境的全链路数据闭环,为商用车热管理系统的精准标定提供了坚实的数据基础。


如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图11)
车辆航向角和Cabin中车辆方位角的换算




6.实时路况和气象信息


如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图12)

Realdrive提取的车速和海拔、车辆航向角变化


如何在整车仿真中集成动态路况与时变气象数据(图13)


作者:臧儒振博士 GT-SUITE产品经理,主要负责整车热管理,锂电池,燃料电池等领域的仿真。


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