双电机四轮驱动型小型纯电动汽车的参数匹配和仿真
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共48页)
编号：23807572
类型：共享资源
大小：4.19MB
格式：RAR
上传时间：2019-11-12
上传人：qq77****057
认证信息
个人认证
李**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
36
积分
- 关 键 词：
-
电机
四轮驱动
小型
电动汽车
参数
匹配
仿真
- 资源描述：
-
双电机四轮驱动型小型纯电动汽车的参数匹配和仿真,电机,四轮驱动,小型,电动汽车,参数,匹配,仿真
- 内容简介：
-
河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘要摘要本文通过了解纯电动汽车的基本结构，性能特点和关键部件性能的要求，设计匹配出双电机四轮驱动型小型纯电动汽车的参数匹配和仿真的各部分，并基于 ADVISOR 建模仿真，分析设计匹配所得的各项参数对汽车性能的影响。具体来说，研究内容包括以下几点：（1）查阅文献了解纯电动汽车的基本结构和各部件的重要参数；（2）基于所查得的文献对电动车的电机和传动系进行设计；（3）学习 MATLAB/ ADVISOR 的相关知识，进行仿真建模；利用ADVISOR 仿真系统进行仿真，分析设计所得数据，从而对所设计单电机中置式纯电动汽车的参数匹配和仿真的合理性进行验证。关键词关键词：电动汽车,动力系统,匹配,仿真河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文IABSTRACTThrough understanding the basic structure and characteristics of the pure electric cars, and the performance requirements of the key components, power system of the pure electric vehicle parts to be designed and matched, and then modeling and simulation based on ADVISOR, analysis the how the various parameters matching influence on the performance of the car.(1) Consult papers about the basic structure of pure electric automobile components and the important parameters,(2) based on the Consulted papers designing the electric motor and transmission of the car,(3) learn knowledge of MATLAB/ADVISOR , and modeling simulation, Using ADVISOR to simulate the system, and analysis the data of simulation from design.Keywords: electric power system,matching, simulation河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文目录目录1.1 目的及意义 .11.2 电动汽车国内外研究状况 .11.2.1 电动汽车国外研究状况 .11.2.2 电动汽车国内研究状况 .21.3 纯电动车基本结构和重要部件 .31.3.1 基本结构 .31.3.2 重要部件 .41.4 基本内容和技术方案 .7第第 2 2 章章 纯电动汽车动力系统设计及匹配纯电动汽车动力系统设计及匹配.8 82.1 纯电动汽车整车参数及性能指标.82.2 电动机参数匹配.92.2.1 电动机峰值功率及额定功率的匹配.102.2.2 电动机额定转速及最高转速的选择.102.2.3 电动机额定电压的参数选择.122.3 传动系参数匹配.122.4 动力电池参数匹配.142.4.2 蓄电池匹配 .152.5 匹配结果 .18第第 3 3 章章 基于基于 ADVISORADVISOR 的整车动力性仿真的整车动力性仿真.19193.1 ADVISOR 的主要功能和特点 .193.2 仿真模型 .21河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文i3.2.1 定义车辆模型 .233.2.2 定义车轮模型 .243.2.3 定义传动系模型 .253.2.4 定义电机 .273.3 仿真结果 .283.3.1 车辆仿真循环工况的选择.283.3.2 电动汽车加速性能和爬坡度仿真结果分析 .293.3.3 车辆仿真结果 .334.1 全文总结.364.2 研究展望.36参考文献：参考文献：.3838致谢致谢.4343河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文0第第 1 1 章章 绪论绪论1.1 目的及意义目的及意义随着世界汽车产业的发展，日益增大的石油能源的消耗，将加快从能源短缺到能源枯竭的步伐。汽车排放造成的大气污染和地球的温室效应，成为世界全人类的公害。人类社会和汽车产业的可持续发展，受到极大的威胁，发展汽车新能源、开发汽车新动力，成为世界汽车产业面临十分紧迫的任务。电动车作为解决环境污染的重要可行途径, 得到快速发展。当代融合多种高新技术而兴起的纯电动汽车、混合电动汽车、燃料电池汽车，尤其是立足于氢能基础上的燃料电池汽车正在引发世界汽车工业的一场革命，展现了汽车工业新能源、新动力发展的光明前景。 本文将通过了解纯电动汽车的基本结构，性能特点和关键部件性能的要求，设计出纯电动汽车合理的动力系统，并基于 ADVISOR 建模仿真，分析设计所得的各项参数的正确性1.21.2 电动汽车国内外研究状况电动汽车国内外研究状况 1.2.11.2.1 电动汽车国外研究状况电动汽车国外研究状况目前，电动汽车的设计主要有以下两种方法：即改装设计和全新设计。改装设计：选择一辆与目标设汁的电动汽车在载客量和载质量方面都近似的传统汽车来进行改装。移除内燃机，换成电机。充分利用车架河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1上部和下部以及原油箱和座椅下的一些空间来安放电池。为尽量扩大车厢内的有效空间。在布置和安装电动机和传动系统时，根据传动系统设计的要求可以选用内燃机汽车的部分传动装置，也可以完全不用原有的传动装置而重新设计，由于通过齿轮传动会降低传动效率，可根据需要采用原有变速箱。为保证续时里程和在现有的电池技术条件下，电池组的质量会很大。电池组的质量很大，增加了电动汽车的整备质量和总质量，从而降低了电动汽车的整车性能。因此必须对电动汽车的各种性能进行计算匹配。包括对载荷分配的计算，电机功率，蓄电池性能，传动系统的匹配、制动系等的强度和刚度的核算等，根据计算的结果对一些不足的部件进行修改。一般是用仿真软件进行仿真。全新设计：国外电动车发展比较早，新研制的电动汽车大部分是采用全新设计。即采用新的外形，新的造型、底盘设计用于减小风阻，提高续时里程。对车身、底盘和电池采取轻量化措施减轻车身质量。用间接驱动式或直接驱动式或电动轮式驱动。再用仿真软件进行仿真修改。1,2 1.2.21.2.2 电动汽车国内研究状况电动汽车国内研究状况国内现今电动汽车主要是改装设计的。在上世纪 60 年代，我国就开始了纯电动汽车的研发工作，于上世纪 90 年代掀起了一股研发热潮，部分相关高校、科研院所以及汽车企业联合开发充电电池和纯电动汽车，相继研制出电动汽车功能样车、性能样车和产品样车，并开始着力推广其示范运行。 。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2电动车的发展在潜移默化地影响消费者的同时，也带动了国内动力电池、电机等产业的发展。虽然我国在传统汽车的研发上与世界先进水平相比还有相当大的距离，但在纯电动汽车技术开发上却几乎是站在同一起跑线上，随着相关技术的积累，我国也在逐步缩小与世界先进水平的差距，甚至在某些领域，我国已经达到世界领先水平。31.31.3 纯电动车基本结构和重要部件纯电动车基本结构和重要部件4,54,5 1.3.11.3.1 基本结构基本结构电动汽车的动力传动系统是电动汽车的核心部分，其性能决定着电动汽车运行性能的好坏。目前，电动汽车的动力传动系统具有以下四种布置方式: (1)第一种与传统汽车传动系统的布置方式一致，可由传统内燃机汽车改装得到。发动机换成电动机，带有变速器或者使用新的减速器。这种布置电动汽车的起动扭矩较高，低速时电动汽车的后备功率大。 (2)第二种取消了离合器和变速器。电动机通过行星齿轮减速器或单级式减速器直接连接到传动轴，通过电动机的控制实现变速功能。这种方式对电动机的要求较高，不仅要求电动机具有较高的起动转矩，而且要求具有较大的后备功率，以保证电动汽车的起动、爬坡、加速超车等动力性。低速，大扭矩要求较高。 (3)第三种布置方式将电动机装到驱动半轴上，直接控制电动机实现变速和差速转换。这种传动方式同样对电动机和控制系统有较高的要求。 (4)第四种布置为轮毂电机型，将电动机直接装到了驱动轮上，由电河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3动机直接驱动车轮行驶。结构最为简单，有最大的空间利用率，无传动损失，但对驱动电机本身的强度及其控制精度要求很高，要求左右轮的转速之差满足汽车行驶特别是转弯时的要求。目前，我国设计的电动汽车大都建立在改装设计的基础上，改装后高性能的获得并不是简单地将内燃机汽车的发动机和油箱换成电动机和蓄电池便可以实现的，它必须对蓄电池、电动机、变速器、减速器和控制系统等参数进行合理的匹配，在总体方案布置时必须保证连接可靠、轴荷分配合理等等才能获得。本论文的研究仍然建立在传统汽车传动系统的基础上，按照改装车进行部件的选择和参数匹配。 1.3.21.3.2 重要部件重要部件驱动电机电机自身的性能将直接影响电动汽车的最高车速、加速性能及爬坡性能等，所以在开发整车之前初步确定电机类型及其参数进而对电机进行选择是至关重要的。电动车用驱动电机通常要求能够频繁启动/停车、加速/减速，低速和爬坡时要求高扭矩，高速行驶时要求低扭矩，要求变速范围大。其主要参数包括:电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、可靠性和成本等。另外为电动机所配置的电子控制系统和驭动系统也会影响驱动电动机的性能。驱动电机的种类驱动电机的种类按电机的类型来划分，电动车驱动系统可分为直流驱动系统和交流河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4驱动系统两大类。早期时由于直流电机控制比较简单，电动汽车多数采用直流电机。然而，目前随着现代交流调速技术的发展，其动态性能己经达到或者超过直流电机的水平，并且交流电机本身具有体积小、功率大、效率高、结构简单、易于维护。由于交流电机没有了电刷和滑环等，克服了直流电机因换向器带来的缺点，因此交流驱动系统将逐渐成为电动汽车的主流驱动系统。在交流驱动中，驱动电机主要采用异步电机、永磁同步电机(包括无刷直流电机)以及开关磁阻电机。直流有刷电动机直流有刷电动机 直流电机控制方法和结构简单，不需检测磁极位置，只需要用电压控制，并且小容量系统造价低，技术也成熟，它所拥有电磁转矩控制特性是交流电动机所不可比拟的，因此电动汽车广泛的采用直流电机；但是直流电动机价格高、体积和质量大，目前电动汽车已经很少应用，交流感应电动机（三相异步电机）交流感应电动机（三相异步电机）三相异步电机转子结构简单，与定子无直接接触部件，运行可靠，转速高，成本低，在蓄电池供电的条件下，可以实现四象限运行，所以目前在电动汽车中交流异步电机应用较多。电动汽车用感应电动机系统的研究重点主要是控制方面。开关磁阻电动机开关磁阻电动机开关磁阻电机结构和控制简单、出力大，可靠性高，成本低，起动制动性能好，运行效率高，但电机噪声高，转矩脉动严重，非线性严重，在电动汽车驱动中有利有弊，目前电动汽车应用较少。它的主要研究方向是模型研究。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5无刷直流电动机及永磁同步电机无刷直流电动机及永磁同步电机永磁同步电机体积小、重量轻、功率密度大、低速输出转矩大，精度高、效率高、噪声小、维护简单。因此在各个国家都有应用。但是他在高速运行时比异步电机复杂，需要检测转子磁极位置，另外永磁体还有退磁问题，造价也较高。主要研究重点是位置检测、换向和控制。 蓄电池蓄电池蓄电池是纯电动汽车的能量源，其性能直接影响整车动力性，是电动汽车发展的关键技术。其性能指标主要包括比能量、能量密度、比功率、功率密度、循环充放电次数及成本等。蓄电池是日前电动汽车产业化最大的瓶颈。电动汽车要求电池具有较高的比能量以满足续驶单程的要求，较高的比功率满足动力性的要求，较强的大电流充电接受能力满足电动汽车快速充电的要求，较长的大电流放电时间满足电动汽车大功率行驶的要求，还要求电池具有与车辆使用寿命相当的循环寿命、较高的性价比和免维护等。目前能够在纯电动汽车上使用的蓄电池主要有以下几种：铅酸电池。每个电池单体的额定电压是 2V。铅酸电池技术成熟、性能可靠、价格低廉，能量密度太低、过充电和过放电性能差、循环寿命短、快速充电困难。镍氢电池。一种碱性蓄电池，单体额定电压为 1.2V。镍氢电池比能量较大、循环寿命长、过充电和过放电性能好、无记忆效应、无污染、可靠性高，其成本很高。锂聚合物电池。单体电压 3V。埋聚合物电池比能量和能量密度高、但其对温度敏感、低温性能较差，目前技术不够成熟，是纯电动车用动河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文6力电池的发展方向之一。锂离子电池。单体电池电压高达 4V 以上。自放电率稍高，但其单体电压高、比能量和比功率高、循环寿命长、可靠性高。其成本高。虽然铅酸电池的比能量和比功率要比镍氢电池和锂离了电池低，但是其技术成熟度，在安全性、价格和使用寿命等方面均有优势。它仍然是当今大部分纯电动汽车的能量源选择方案。1.41.4 基本内容和技术方案基本内容和技术方案本论文的基本内容是通过了解纯电动汽车的基本结构，性能特点和关键部件性能的要求，设计出纯电动汽车合理的动力系统，基于ADVISOR 的建模仿真，分析设计所得的各项参数的正确性。具体来说，研究内容包括以下几点：（1）查阅文献了解纯电动汽车的基本结构和各部件的重要参数；（2）基于所查得的文献对电动车的电机和传动系进行设计；（3）学习 MATLAB/ ADVISOR 的相关知识，进行仿真建模；（4）利用 ADVISOR 仿真系统进行仿真，分析设计所得数据，从而对所设计纯电动汽车动力系统的合理性进行验证。基于以上研究内容，具体技术方案如下：通过对电动汽车的基本结构，性能特点和关键部件性能的要求的了解，以及对 ADVISOR 软件的学习，设计纯电动汽车的动力系统，并用 ADVISOR 进行建模仿真，分析仿真所得数据，从而验证所建电动汽车动力系统模型的正确性。若仿真结果与实际要求不一致，则不断修改所建模型，直至仿真结果与实际要求基本一致为止。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文7第第 2 章章 纯电动汽车动力系统设计及匹配纯电动汽车动力系统设计及匹配2.1 纯电动汽车整车参数及性能指标纯电动汽车整车参数及性能指标表 1 纯电动车整车参数及性能指标项目具体要求数值（目标值）备注整车尺寸长宽高388515701860单位为 mm轴距-2500单位为 mm前轮距/后轮距-1290/1290单位为 mm前悬/后悬-575/845单位为 mm总质量（满载）-1770单位为 Kg整备质量-1000单位为 Kg前后轴荷分配-595/605、650/970单位为 Kg从 0Km/h 加速到40Km/h 所需时间10s-最高车速70Km/hHVW 条件下(整备质量+180Kg)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文8爬坡能力-25%最大总质量条件下迎风面积1.7m2风阻系数0.35轮胎半径0.25 m容量要求电池性能功率要求额定/峰值电机性能扭矩要求额定/峰值续驶里程要求-150Km（空载）碰撞星级要求满足 C-NCAP 四星级评价性能,总分不低于 40 分,且各单项不存在罚分项参考传统电动车技术参数，本项目提出了纯电动车的基本性能指标如(1)最高车速大于等于 70km/h ;(2)最大爬坡度大于等于 25% ;(3) 0-40km/h 加速时间小于等于 10s;(4)续驶里程大于等于 150km(空载)2.22.2 电动机参数匹配电动机参数匹配4,5,64,5,6电动车用驱动电机通常要求能够频繁启动/停车、加速/减速,低速和河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文9爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩,并要求变速范围大。其主要参数包括:电动机类型、额定电压、机械特性、效率、尺寸参数、可靠性和成本等。另外为电动机所配置的电子控制系统和驱动系统也会影响驱动电动机的性能。 2.2.12.2.1 电动机峰值功率及额定功率的匹配电动机峰值功率及额定功率的匹配 2.2.1.12.2.1.1 以最高车速确定电机的额定功率以最高车速确定电机的额定功率 (2-1)761403600(13maDmarevACvmgfP式子中：Pe电机额定功率,kW传动系统效率最大车重，kgmrf滚动阻力系数，取 0.015CD风阻系数车辆迎风面积AVma最高车速，km/h当车速 Vma70km/h 时，计算得 Pe=5.83Kw河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文10 2.2.22.2.2 电动机额定转速及最高转速的选择电动机额定转速及最高转速的选择根据各种不同电机的性能对比，选择永磁同步电机，其转速范围在4000-10000 之间。操作性较好。尺寸小，质量轻。电动机的最高转速对电动机成本、制造工艺和传动系尺寸有很大的影响。转速在 6000r/min 以上的电机为高速电机，以下为普通电机。前者成本高、制造工艺复杂而且对配套使用的轴承、齿轮等各附件有特殊要求，一般适用于电动轿车或 100kw 以上大功率驱动电机，很少在纯电动汽车一般不采用高速电机。因此应采用最高转速不大于 10000r/min 的电机。当然，最高转速越低，成本也会越低。 (2-2)nPT9549表 2 2000 年左右生产的车用永磁同步电机参数表车名电机峰值功率/转速(kW/r/min)最大转矩/转速（Nm/r/min）本田 Plus交流永磁同步电机49/8750274/-1700丰田 e-Com永磁同步电机18.5/2450-382076/0-2450丰田第一代普锐斯永磁同步电机33/1040-5600350/0-400河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文11上表为 2000 年左右生产的车用永磁同步电机参数表，初步确定永磁同步电机的最大扭矩不大于 300电动机最高转速与额定转速的比值也称为电机扩大恒功率区系数 ，随 值的增大，电动机可在低转速区获得较大的转矩，有利于提高车辆的加速和爬坡性能。但 值的过多增加会导致电动机工作电流的增大，增大了功率损耗和尺寸。因此 值一般取 6，计算出电动机额定转速应该选取 6000r/min 。4 2.2.32.2.3 电动机额定电压的参数选择电动机额定电压的参数选择电动机额定电压的选择与电动汽车蓄电池组电压密切相关。在相同输出功率条件下，电池组电压高则电流小，对导线和开关等电器元件要求较低，但高电压需要数量较多的单体电池串联，引起成本及整车质量的增加和动力性的下降，而且难于布置。 电动机额定电压一般由所选取的电动机的参数决定，并与电动机额定功率成正比，电动机的额定电压越高电动机的额定功率越大。2.32.3 传动系参数匹配传动系参数匹配传动系统参数匹配主要包括变速器的匹配设计和主减速器的匹配。在最大传动比传动时，传动系统输出的是最大的扭矩，对应于车辆的最大爬坡度，在最小传动比传动时，整车将达到最大速度。本田Insight永磁同步电机9.2/200049/1000河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文12 2.3.12.3.1 最大减速比的确定最大减速比的确定最大传动比由电动机的最高转速和最高行驶速度决定，有如下公式： (2-3)mamavrni377. 00式中：为电动机最高转速man 为汽车形式的最高车速mav r 为车轮半径 为传动比0i电机的最高转速为 6000r/min，汽车行驶的最高速度要求为 70km/h，计算得到8.08。0i 2.3.22.3.2 最小减速比的确定最小减速比的确定最小传动比的下限由下述方法算出的传动速比的最大值决定：1)由电动机的最高车速对应的最大输出转矩、行驶阻力决定，有如下公式：河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文13 (2-4)2maxmaxmax015.21cosaDwmrfwfuuuvACFmgfFFFFTrFi式中：为最高车速对应的行驶阻力;为最高转速对应的输maxuFmaxuT出转矩。带入数据得：95. 30i2)由电动机最大输出转矩、最大爬坡度对应的行驶阻力确定传动系速比下限。 (2-5)miaDwmrfiwfuuumgFVACFmgfFFFFFTrFisin15.21cos2maxmaxmax0 Fimax为以 20km/h 行驶最大爬坡度 25%对应的行驶阻力 Tmax为电动机最大输出转矩。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文14 带入数据得：49. 50i 综上所述：08. 849. 50 i2.42.4 动力电池参数匹配动力电池参数匹配蓄电池的放电电流，放电电压，效率，输出功率等参数与汽车的续时里程，车速等有密切联系，合理选择这些参数，使其与汽车的动力系统达到最佳匹配值，是提高电动汽车性能的有效途径。 2.4.12.4.1 匹配原则匹配原则作为电动汽车的电源应满足的要求主要有：高的比能量和比功率，循环寿命长，安全可靠，免维护，对环境污染小，节省能源及成本低廉。蓄电池的主要新能参数有功率密度，能量密度，可靠性，寿命和价格等。其中锂离子电池的高能量和充放电速度快等优越性能得到越来越多的关注，是目前市场前景最好的一种产品。尽管价格有些贵，根据发展的趋势，我们选择锂离子电池， 。其工作电压高达 3.7V，大约是镍镉或镍氢电池的 3 倍，可减小电池的使用数量。没有游离的金属锂，电池使用更安全。无记忆效应，使其无时不为你提供最大的能量。动力电池一般有能量型与功率型两种，为满足纯电动汽车的行驶，要求采用能量型电池，匹配时主要考查其能量要求，即电池应具有较大的容量，以增加车辆的续驶里程。电池容量与其功率成正比，容量越大，其输出的功率越大，所以其输出功率均能满足整车电力系统的要求，因河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文15此主要是根据车辆的续驶里程来确定电池容量，根据车速确定其放电电流，根据电动机电压确定电池的放电电压。 2.4.2 蓄电池匹配蓄电池匹配41.锂离子电池组电压等级 在车用电池的使用过程中，电池的最大放电电流不应超过 300A，根据电动机峰值功率 Pmax 确定电池的电压等级 V 满足如下关系式。 3001000max0PV (2-6)由上式计算出电池组的电压等级 V0160(V)。参考市场上锂离子电池的额定电压(4V)及本文匹配的电动机额定电压范围（300-350V） ，确定电池组电压等级 V=4V80=320V。 2.锂离子电池组能量 电池的能量计算公式为： 1000/CUWessess (2-7)式中essW为电池组的实际能量（kWh） ；essU为电池组的平均工作电压（V） ；C 为单体电池的容量（Ah） 。 电动汽车行驶里程 S(km)所需的能量，可以通过下式计算。假定汽车以eleV (km/h)的速度行驶。eleeledeleVVACfgmP*15.21*360012 (2-8)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文16)/(*eleeleeleroadVSPtPW (2-9)式中 eleP为汽车以纯电动驱动所需的功率（kW） ；roadW为车辆行驶里程 S(km)所需的能量（kWh） 。 需要使ressW满足： ressWroadW (2-10)由电池容量与电压可以直接求续驶里程，计算公式如下所示： eleeleSocessPVCUS/* (2-11)式中Soc为电池块的有效放电容量。电池不可能完全 100%放出其额定的容量，比如从放电初始时 SOC 为 100%放电到 SOC 为 40%，那么该系数即为 60%，即可放出其最大容量的 60%。下表为 70km/h 下不同电压和容量下的续时里程。表 5 70km/h 下不同电压和容量下的续时里程容量/电压80.0 90100.0 110120.0 20096.0 108.0 120.0 132.0 144.0 220105.6 118.8 132.0 145.2 158.4 240115.2 129.6 144.0 158.4 172.8 260124.8 140.4 156.0 171.6 187.2 280134.4 151.2 168.0 184.8 201.6 300144.0 162.0 180.0 198.0 216.0 320153.6 172.8 192.0 211.2 230.4 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文17340163.2 183.6 204.0 224.4 244.8 360172.8 194.4 216.0 237.6 259.2 380182.4 205.2 228.0 250.8 273.6 400192.0 216.0 240.0 264.0 288.0 考虑到汽车运行中除了行驶阻力外还有其它损耗，理论计算中续时里程应该大些我们选择 340V，100Ah 的锂电池。采用 92 个单体电池。2.5 匹配结果匹配结果表 6 动力传动系匹配结果额定功率6kw额定转速/最大转速3600/6000最大扭矩/转速176.9/3600电机额定电压传动系传动比7河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文18电池类型锂离子电池电压340容量100A.h电池单体电池个数92河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文19第第 3 章章 基于基于 ADVISOR 的整车动力性仿真的整车动力性仿真4,7,8,9 ADVISOR(Advanced Vehicle Simulator,高级车辆仿真器)是基于MATLA 和 SIMULINK 软件环境下开发的高级车辆仿真软件。目前最新的正式版本 DVISOR2002 可以对纯电动汽车，传统汽车、和混合动力汽车的各种性能作快速分析,可以在网站上免费下载，是目前用户数量最多的汽车仿真软件。由于该软件通过大量的实践被证实具有良好的实用性,现在世界上许多生产企业、研究机构和高校都在使用该软件做汽车仿真方面的研究。3.1 ADVISOR 的主要功能和特点的主要功能和特点ADVISOR 是 MATLAB 和 SIMULINK 软件环境下的一系列模型、数据和脚本文件的综合。它在给定的条件下利用车辆各部分参数,快速地分析各种汽车的燃油经济性、动力性以及排放性等各种性能。此软件也允许对用户自定义的汽车模型和仿真策略做仿真分析。它主要有以下特点:(1)仿真模型采用模块化的思想设计。ADVISOR 软件分模块建立了发动机、离合器、变速器、主减速器、车轮和车轴等部件的仿真模型,各个模块都有标准的数据输入/输出端口,便于模块间进行数据传递,而且各总成模块都很容易扩充和修改,各模块也可以随意地组合使用,用户可以在现有模型的基础上根据需要对一些模块进行修改,然后重新组装需要的汽车模型,这样会大大节省建模时间,提高建模效率。(2)仿真模型和源代码全部开放。ADVISOR2002 的仿真模型和源代河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文20码完全公开,可以在网站上免费下载。用户可以方便地研究 ADVISOR的仿真模型及其工作原理,在此基础上根据需要修改或重建部分仿真模型、调整或重新设计控制策略,使之更接近于实际的情形,得出更合理的仿真结果也。(3)采用了独特的混合仿真方法。现在的汽车仿真方法主要有前向仿真和后向仿真两种,目前仿真软件也多采用其中的一种方法,使两种方法优势不能互补,而 ADVISOR 采用了以后向仿真为主、前向仿真为辅的混合仿真方法,这样便能较好地集成了两种方法的优点,既使仿真计算量小,运算速度快,同时又保证了仿真结果的精度(4)在 MATLAB 和 SIMULINK 软件环境下开发研制。MATLAB 是世界上顶尖的可视化科学计算与数学应用软件,其语法结构简单、数值计算高效、图形功能完备,集成了诸多专业仿真工具包,而且它还提供了方便的应用程序接口(API),用户可以在 MATLAB 环境下直接调用C、Fortran 等语言编写的程序。MATLAB 内置的计算程序、专业的仿真工具以及与其他应用程序的接口,会减少汽车模型的搭建和仿真计算过程中工作量,同时也方便了熟悉不同编程语言的用户之间的合作。(5)能与其他多种软件进行联合仿真(Co-simulation)。汽车是一个复杂的系统,其仿真更是涉及机械、电子、控制等多个领域,工作量很大,ADVISOR 软件开发过程中也难以涉及所有领域,这样就限制了它一些功能的实现。但是 ADVISOR 设计了开放的软件接口,能与Saber、Simplorer、VisuaDOC、Sinda/Fluint 等软件进行联合仿真,为用户改进和拓展其功能提供了方便。虽然 ADVISOR 软件也有一些缺陷,例如,它的部件模型都是准静态的(quasi-static),不能预测小于十分之一秒左右时间范围内的一些现象;机河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文21械振动、电磁振荡等许多动态特性也不能通过 ADVISOR 软件进行仿真,但它的优越性仍然吸引了国内外的众多用户。3.2 仿真模型仿真模型图 3-1 ADVISOR 主界面河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文22图 3 -2 ADVISOR 界面河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文23 3.2.1 定义车辆模型定义车辆模型图 3-3 车辆模型ADVISOR 中车辆模块的输入量为仿真结束时的速度和系统可提供的驱动力和线速度，根据车辆驱动力与行驶阻力平衡方程（滚动阻力、坡度阻力、空气阻力和加速阻力模块）得到结果，即车轮所需要的驱动力和速度。车辆模块中需要定义的参数包括：veh_description=YC_EV Vehicle；%定义汽车描述变量 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文24veh_CD=0.35；% 定义风阻系数 veh_FA=1.7；% 定义迎风面积，单位：(m2) veh_cg_height=0.600；%定义质心高度，单位（m） veh_front_wt_frac=0.4；%定义前轴荷占整车质量的百分比 veh_wheelbase=2.5；% 定义轴距，单位：(m) veh_glider_mass=1380；%定义车辆滑行质量 (kg) veh_cargo_mass=400；%定义最大装载质量（包括乘员） ，单位：kg 3.2.2 定义车轮模型定义车轮模型图 3-4 车轮模型河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文25上图为 ADVISOR 中的车轮模块，左为输入端。包括变量、，分别对应右侧的两个输出量。模块中主要有两条运算路线（这个特点在后面的模块中也很普遍） ，一条是根据下级模块的需求运算得到上级模块的需求，即“需求路线” ；另一条是由上级模块发出的功率到下级模块得到的实际功率（“实际路线” ） 。在需求路线中，模型从车轮所需的驱动力和转速通过牵引力控制接口和轮胎滑移率模块计算传动系应提供的转矩和转速。在实际路线中，传动系提供的转矩和转速通过前/后制动控制接口和轮胎滑移率等模块计算出车轮实际获得的牵引力和线速度。 车轮模块中需要定义的参数有： wh_radius=0.292；%定义车轮滚动半径，单位：(m) wh_inertia=40*wh_radius2/2 ； %定义轮胎的转动惯量，单位：(kg*m2) wh_1st_rrc=0.015；%定义轮胎的滚动阻力系数 3.2.3 定义传动系模型定义传动系模型包括变速器和主减速器模块。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文26图 3-5 传动系模型上图为 ADVISOR 中的传动系模块（主减速器模块和变速器模块） 。该模块根据车轮模块的需求转矩和转速，考虑损耗和惯性作用等因素后计算出对上级输入模块的转矩和转速需求。而实际路线则由变速器提供的转矩和转速计算出主减速器实际输出的转矩和转速。ADVISOR 中主减速器模块的参数在变速器模块中定义。变速器模块中需要定义的参数包括： gb_ratio=6 6；%定义变速器各档速比 gb_gears_num=max(size(gb_ratio)；%定义变速器档位数 gb_mass=120；%定义变速器质量，单位：(kg) fd_ratio=5.5；%定义主减速器速比 fd_mass=50；%定义主减速器质量，单位：(kg)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文27 3.2.4 定义电机定义电机图 3-6 电机模型电动机模块中，程序根据转子所需转矩和转速通过电动机转速预估程序，考虑了惯性作用和转矩限制等影响因素，在参考电动机输出功率 Map 图的基础上计算得到电动机所需的输入功率。在实际路线中通过可得到的电动机输入功率求出转子可得到的驱动转矩和转速。 电动机模块中需要定义的参数包括： mc_map_trq=0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160;%定义电动机的转矩范围 mc_map_spd=0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000*(2*pi/60);；%定义电动机的转速范围 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文28mc_max_trq=128 122 117 111 106 95 80 69 58.5 49 40.2 32 27; % (N*m)%定义电动机不同转速下的最大转矩，单位：(Nm) mc_max_crrnt=270;；%定义电动机的最大电流，单位：(A) mc_min_volts=130；%定义电动机的最低工作电压，单位：(V)mc_mass=45；%定义电动机的质量，单位：(kg)3.3 仿真结果仿真结果 3.3.1 车辆仿真循环工况的选择车辆仿真循环工况的选择 本文从仿真软件驾驶循环（Drive Cycle）模块中选择 CYC_ECE_EUDC图 3-7 仿真界面河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文29图 3-8 CYC_ECE_EUDC 工况图。 3.3.23.3.2电动汽车加速性能和爬坡度仿真结果分析电动汽车加速性能和爬坡度仿真结果分析 加速性能参数输入界面如图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文30图3-9 加速性能参数输入界面基本参数：初始SOC值等于1 加速时间0-70km/h 30-70km/h 选中最大加速度和最大速度河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文31爬坡度性能仿真参数输入界面如图图3-10 爬坡度性能仿真参数输入界面基本参数：爬坡速度25km/h河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文32 持续时间10s 爬坡度上限25%仿真结果如图3-8图3-11 仿真结果仿真结果分析：从仿真结果看，该电动汽车0-70km/h的加速时间为5.5s满足设计要求0-70km/h加速时间小于15s，其最高车速达到157.5km/h，以速度25km/h爬坡时爬坡度达43.2%也满足动力性能要求。可以看出该车动力性能良好，各个参数匹配合理。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文33 3.3.33.3.3 车辆仿真结果车辆仿真结果 图 3-12 需求车速与实际车速的关系及偏差河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文34由上图可以看出车辆在仿真行驶过程中实际车速与循环需求曲线的吻合程度。不管是前 4 个 ECE 循环，还是 EUDC 循环。实际车速与需求车速的吻合程度都很完美。图 3-13 电机效率上图为电机运行效率和实际运行效率的关系图，可以看出，电机的实际效率大部分落在 0.85 以上的区域内。但是，由于本文选用的是 1档变速器，而且测试工况速度大部分在 50Km/h 以下，所以电机运行大部分在低速区，效率不是非常高。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文35图 3-14 电池电量变化图上图为电池剩余电量随时间的变化图，可见，在最高速的时候电池电量下降非常快，而 50Km/h 速度以下行驶电量消耗缓慢。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文36第第 4 4 章章 全文总结及研究展望全文总结及研究展望 4.14.1 全文总结全文总结 参数匹配和整车性能仿真计算是纯电动车设计、开发过程中的重要环节，它能减少实验次数，降低研发成本，为设计提供参考和理论依据 。本文在总结国内外纯电动汽车仿真技术的基础上，围绕着纯电动车动力系统匹配及性能仿真进行研究。在这些技术的基础上，为该型纯电动车的设计匹配提供了参考，并对一些关键的参数进行了分析仿真。本文研究内容总结如下： 完成了电动车动力系统参数匹配，建立了基于 ADVISOR 的动力性模型，并对该纯电动车的最高车速、加速性能和爬坡性能等动力性能进行了仿真研究，结果表明以上性能均满足项目中提出的动力性指标要求，说明该型纯电动车的动力系统匹配方案是合理的，动力系统个总成部件的选择能够确保整车动力性能达到要求的指标。 4.2 研究展望研究展望 ADVISOR 中如电池和电动机等关键部件的仿真模型是建立在实验数据础上的，在本文纯电动车仿真中，锂离子电池和电动机的效率缺乏详细的实验数据，因此不得不用其它相似型号设备的数据替代，导致仿真结果不准确。建议对锂离子电池和电动机等关键部件进行台架试验，得到更为详细的数据，增加结果的精度。 在整车动力学模型建立过程中，有很多细节问题应该加以考虑和研河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文37究，如在轮胎模型的建立中，纯电动车的后轮式双胎的形式，而模型中采用单胎替代双胎势必影响模型的仿真精度；同时，纯电动车中的乘员对车辆操纵稳定性的影响是不可忽略的，本文对此没有加以讨论。在以后的研究中应该引入人体的动力学模型，考察其对纯电动车操纵稳定性的影响。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文38参考文献：参考文献：1胡骅。电动汽车的设计思路。 WORLD AUTOMOBILE No1，19972Bradley C. Keoun,DESIGNING AN ELECTRIC VEHICLE CONVERSION3常艳军。 我国纯电动汽车发展迅速。 经济 2009 年第 8 期4王珏童，纯电动客车动力传动系参数匹配及整车性能研究:硕士论文,吉林大学,20085汪学明，纯电动汽车传动系统参数优化的仿真研究:硕士论文,吉林大学,2009 6姜辉，电动汽车传动系统的匹配及优化:硕士论文,吉林大学,2006 7陈惠贤,王上锋,董新利.基于 ADVISOR 的电动汽车传动系统最优匹配的研究, 科学技术与工程,第 2 期2010 年 1 月8 尹安东,王泽平,赵韩,张炳力,基于 ADVISOR 的电动汽车动力性能仿真分析, 客车技术与研究,2007 年第 1 期9 刘磊、刚宪约、工树凤、柴山,汽车仿真软件 ADVISOR, 农业装备与车辆工程,No.2 200710 Heliang Zhou, Feng Wei , and Liqing Sun, Development Status of Electric vehicles11 余金凤，丁川，电动汽车电动机的选择及加速性能试验. 河南科技人学学报(自然科学版)，Vol. 24 No112朱正礼、殷承良、张建武.基于遗传算法的纯电动汽车动力总成参河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文39数优化J.上海交通大学学报.2004,38(11):1907191213陈勇、孙逢春.电动汽车续驶里程及其影响因素的研究.北京理工大学学报.2001，21(5):57858214刘清虎、郭孔辉.动力参数的选择对纯电动汽车性能的影响.湖南大学学报(自然科学版).2003，30(3):626415杨祖元.电动汽车能量和传动系统性能仿真研究.重庆大学硕士论文.2002:202116张翔、赵韩、钱立军、张炳力.电动汽车仿真软件 ADVISOR 的应用.合肥工业大学机械与汽车工程学院，安徽 合肥 23000917郭炳焜、李新海、杨松青.化学电源电池原理及制造技术.中南工业大学出版社，2000:25128718李学兵、邱长军、王少力等.绿色汽车的研究现状与发展方向.现代机械.2005，(6)：767819孙逢春、张承宁、祝嘉光.电动汽车21 世纪的重要交通工具.北京理工大学出版社，1997:21121220陈清泉.电动车的现状和趋势.综述与展望.2003，(1):1421胡骅、宋慧.电动汽车人民交通出版社，2002：101522李国良，初亮采用交流感应电机的电动汽车动力传动系统的合理匹配J吉林工业大学自然科学学报，2001，31(4)：565823姬芬竹，高峰，周荣纯电动汽车传动系参数匹配的研究J汽车科技，2005(6)：23-28河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4024高大威，振华，青春基于Matlab的燃料电池汽车动力系统仿真J系统仿
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号