基于advisor的电动车经济性建模与仿真

摘 要汽车作为现代文明的标志，给人类带来了巨大的利处。近年来，由于石油资源的日益匮乏和空气污染的逐渐加重，传统的内燃机汽车越来越不能满足时代的要求，纯电动汽车以其零污染、噪声低、能量来源多样化、能利用低谷电源等优势越来越受到青睐，各大汽车厂在纯电动汽车上的投入比例也越来越大。纯电动汽车的经济性指标：最高车速、加速时间、最大爬坡度和续驶里程是衡量纯电动汽车性能的标准。本文研究的主要内容就是关于纯电动汽车的经济性。首先是进行驱动系统的匹配，根据经济性指标确定驱动电机，根据经济性指标和驱动电机与动力电池电压及最大功率之间的关系确定动力电池，提出去掉离合器只保留扭转减振器的方法，接着分析单档变速箱的可行性，确定两档变速箱速比的大小。然后在 ADVISOR 的平台下进行建模仿真，在建模仿真前，针对其控制策路的不足，根据本车的要求，做出了相应的改进，重新确定了换挡点，由于 ADVISOR 自带的再生制动控制策略再生制动的比例只随车速改变而没有考虑电池 SOC，因此重新建立了自己的再生制动控制策略。最后在 ADVISOR 里二次开发生成了自己的车型，建模仿真得出了相应的经济性结果。并验证了二档变速箱相对于单档变速箱的优势和新的控制策略对比原有的控制策略在续驶里程和能量回收上的优势。由于建模仿真结果不能很好地满足设计要求，通过调节速比可以使纯电动汽车最大可能工作在高效区，同时纯电动汽车的经济性也与速比相关，因此设想通过速比的优化，建立经济性双目标的优化适应度函数，使经济性指标得到优化，从而满足设计要求。最终通过建模仿真得出的新的速比对纯电动汽车的经济性有了较大提升，满足了设计要求。受制于目前动力电池技术还未取得有效突破之前，本文的研究内容为纯电动汽车的经济性的提升提供了另外的方法，特别是对续驶里程的提升方法的研究上。关键词：纯电动汽车； 经济性；ADVISOR；控制策略；速比调节As a symbol of modern civilization, automobiles have brought great benefits to mankind. In recent years, due to the increasing scarcity of petroleum resources and the gradual aggravation of air pollution, traditional internal combustion engine vehicles are increasingly unable to meet the requirements of the times. Pure electric vehicles are becoming more and more popular with their advantages of zero pollution, low noise, diversification of energy sources, and the use of low-valley power supply. The proportion of investment in pure electric vehicles by major automobile factories is also increasing. Economic indicators of pure electric vehicles: maximum speed, acceleration time, maximum climb and driving mileage are the criteria to measure the performance of pure electric vehicles. The main content of this paper is about the economy of pure electric vehicles. Firstly, matching the drive system, determining the drive motor according to the economic indicators, determining the power battery according to the relationship between the economic indicators and the voltage and maximum power of the drive motor and the power battery, and putting forward the method of removing the clutch and retaining only the torsional shock absorber. Then, analyzing the feasibility of the single-gear transmission, determining the speed ratio of the two gearboxes. Then the model is simulated on the platform of ADVISOR. Before building the simulation, aiming at the shortcomings of its control strategy, the corresponding improvement is made according to the requirements of the vehicle, and the shift point is redefined. Because the proportion of regenerative braking control strategy of ADVISOR only changes with the speed of the vehicle without considering the battery SOC, the regenerative braking control strategy of ADVISOR is re-established. Slightly. At last, the second development in ADVISOR generates its own model, and the corresponding economic results are obtained by modeling and simulation. The advantages of the two-speed gearbox over the single-speed gearbox and the advantages of the new control strategy in driving range and energy recovery compared with the original control strategy are verified.Because the simulation results cant satisfy the design requirements very well, the pure electric vehicle can work in the high efficiency area by adjusting the speed ratio. At the same time, the economy of the pure electric vehicle is also related to the speed ratio. Therefore, it is assumed that through the optimization of the speed ratio, the optimization fitness function of the economic dual-objective can be established, so that the economic index can be optimized, so as to meet the design requirements. Finally, the new speed ratio obtained by modeling and simulation has greatly improved the economy of pure electric vehicles, and meets the design requirements.Restricted by the current power battery technology has not yet made an effective breakthrough, the research content of this paper provides another method for the improvement of the economy of pure electric vehicles, especially for the improvement of driving mileage.Key words: pure electric vehicle; economy; ADVISOR; control strategy; speed ratio regulation摘 要 . .IIAbstract . . .III第一章 绪 论 . .1第二章 纯电动汽车经济性指标和续驶里程的推导. . . . .92.1 纯电动汽车经济性分析 . . . 92.1.1 最高速度的分析 . . . 92.1.2 加速时间的分析 . . . . 102.1.3 最大爬坡度的分析 . . . 102.1.4 最高速度、加速时间及最大爬坡度的 simulink 模型 . . . . 112.2 纯电动汽车经济性分析 . . . 122.2.1 等速续驶里程的分析 . . . 122.2.2 工况续驶里程的分析 . . . 132.3 本章小结 . . . 15第三章 纯电动汽车经济性建模仿真 . . . . . . 16第四章 ADVISOR 控制策略的改进 . . . 274.1 ADVISOR 的介绍 . . . . 274.2 ADVISOR 纯电动汽车控制策略的介绍及其缺陷 . . . . 284.3 换挡控制策略的改进. . . . 29第五章 基于ADVISOR 改进后建模仿真建模分析 . . . 345.1 ADVISOR 的建模仿真步骤介绍 . . 345.2 纯电动汽车底层模型的分析和数据的导入 . . . 355.3 二次开发及新车型的生成 . . . 365.4 新车型的建模仿真结果及对比分析 . . 37结 论 . . .40参考文献 . . . 42致 谢 . . . 45第一章 绪 论19 至 21 世纪，汽车的逐渐普及推动了全球经济的巨大发展，给世界各国人民带来了极大的便利，促进了经济、军事、科技、人文等各方面的发展。但同时伴随着内燃机汽车的种类及数量越来越多，来源于内燃机汽车排放出的尾气和噪声污染严重影响了现代人的绿色生活。据联合国环保组织调查显示，目前世界各国城市的空气污染，50%来源于汽车尾气的排放，我国机动车尾气排放更显严重，预计到 2015 年汽车尾气的排放将占据城市空气污染的 65%以上。另外，石油是不可再生之源，世界各国为了争夺石油发起的多次战争，给世界和平带来了巨大的破坏。因此发展新能源汽车，寻求低噪音、零排放、综合利用型能源是必然的方向。在新能源汽车方向选择上，目前主要有三个选择方面：混合动力汽车、纯电动汽车及氢燃料电池车。氢燃料电池车以氢作为动力源，通过和氧化剂的作用将化学能转换为电能，转换过程不涉及燃烧，无机械损耗，产物仅为电、热和水蒸气本身，所以也可以归结到纯电动汽车中，只是采用燃料有所区别，但氢燃料电动车目前技术尚不成熟，还存在着安全隐患，基于这些原因，氢燃料电动车没有成为新能源汽车的选择方向。混合动力汽车，是纯电动汽车和传统汽车之间的过渡产品，汽车的技术发展的最终目的还是要用电力来解决燃油问题，因此，混合动力车作为纯电动汽车的过渡产品才会出现，但将来必然会被纯电动汽车所取代 1 。1.2 电动汽车现状及国内外发展趋势1.2.1 国外电动汽车现状及发展趋势美国新能源汽车的研究开发得到了美国政府的大力支持，美国以三大汽车公司为主导。利用大汽车公司雄厚的技术开发力量和先进制造条件，开发出不同特点的电动汽车。美国发展电动汽车、主要有以下几项计划：PNGV 计划（新一代汽车伙伴计划）、Freedom CAR 计划、公共汽车氢燃料演示项目、绿色小车示范项目、AVP 计划。通用公司一直致力于电动汽车的开发和研制。在 1990 年洛杉矶车展上，推出了 Impact 电动概念车，此后通用花费 400 万美元、6 年时间在此车的基础上开发了 GM EV1 纯电动跑车。表 1.1 是 GM EV1 的外形及性能参数 2 ：表 1.1 GM EV1 的外形及性能参数德国作为汽车的鼻祖，早在1971年就成立了城市电动车交通公司（GES），积极投入电动汽车的研发。20 世纪 70 年代末期，奔驰汽车公司生产了一批 LE306 电动汽车，采用铅酸电池，最高速度为 50km/h，最大爬坡度为16%，原地起步加速到 50km/h 的时间为 14S，续航里程可达 120km。此后奔驰公司又开发和生产了多种纯电动汽车，包括电动轿车、电动大客车、电动货车等。在 2009 年北美车展上，奔驰发布了一个全新系列的概念车 BlueZero,有BlueZeroE-Cell、BlueZeroE-Cell PLUS 以及 BlueZero F-Cell 三款，分别采用锂离子电池、锂离子电池+汽油发动机以及氢燃料电池 3 种动力源。表 1.2 是 2001 年欧洲各国电动汽车的数量统计 3 ：表 1.2 欧洲各国电动汽车的数量1.2.2 国内电动汽车现状及发展趋势我国虽然在传统汽车领域落后于发达国家近 30 年，但在电动汽车领域，我国与国外的技术水平和产业化程度差距相对较小。我国早在“八五”期间就启动了电动汽车的研究和开发工作。2006 年，在国家节能减排的宏观政策指导下，科技部在“十一五”启动了“863”计划新能源汽车重大项目。东风公司是国内最早从事电动汽车研发的汽车企业之一，在纯电动汽车领域开创多项“国家记录”，研制了第一台纯电动概念轿车、第一台纯电动客车等。众泰 2008EV 是国内首款能批量生产、销售的纯电动乘用车，被誉为国内纯电动汽车“第一车”，是国内首款挂牌上路的纯电动乘用车。S18 是奇瑞首款纯电动汽车，国内第二款自主品牌新能源轿车。S18 电动汽车搭载了 336V/40KW 电驱动系统，采用 40Ah 磷酸铁锂电池，最高速度可以达到 120km/h,一次充电续驶里程可以达到 120150km。著名电池制造商比亚迪在动力电池方面的研究成果一直处于世界的前沿。2006 年 7月，比亚迪为加速纯电动汽车的商业化步伐，推出一款全新技术的电动轿车F3e。这款车基于 F3 平台而开发，装载比亚迪在全球首家推出的“铁”动力电池“ETpower”，一次充电能够行驶 350km，单次充电时间 22min。e6 是比亚迪自主研发的一款纯电动汽车 crossover,它兼容了 SUV 和 MPV 的设计理念，是一款性能良好的跨界车。他的续航里程超过 300km。比亚迪双模电动轿车 F3DM,F6DM是即可以在纯电动模式下工作也可以在混合动力模式下工作的双模系统，实现了真正意义上的双动力混合驱动。同时，比亚迪双模还突破了反复充电、家用插座充电两大技术难关，家用电源充电情况下，9h 即可充满。2008 年，北京成功举办了以“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”为主题的奥运会，奥运期间许多电动汽车和电动公交车作为运输工具被使用，电动汽车无污染的特性迎合了绿色科技的奥运主题，无形之中在奥运会期间得到了很好的宣传。2009 年 2 月 5 日，国家出台了节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法，这一举措给电动汽车的发展提供了良好的政策环境。政府针对不同类型的电动车给予了不同的资金补助。在 2010 年的上海世博会上，各大汽车公司都向世界推广各自独特的汽车新理念，同时对未来汽车发展的方向作出预测，总结出新能源汽车将成为未来发展的趋势，代替燃油汽车将不可逆转，同时各种无污染电动汽车在各个场馆都有大量的使用，电动汽车展现了它的魅力。种种现象表明电动汽车将得到迅速的发展。计划到 2020 年，我国新能源汽车技术将达到世界先进水平，部分技术位于世界领先水平，在新能源汽车的领域，我国将成为强国。表 3.4 是我国目前自主研发的纯电动汽车的性能参数 4,5 ：表 3.4 我国部分纯电动汽车的性能参数1.4 纯电动汽车成本控制分析电动汽车给消费者的第一印象就是购置成本太高，通常混合动力汽车的成本根据混合度的大小比传统汽车高 30%80%，而纯电动汽车的购置成本甚至会高达相应传统汽车的一倍甚至几倍，目前国内上市的纯电动汽车比如：荣威 E50售价为 23.49 万元；比亚迪 E6 售价为 36.98 万元。面对如此高的售价，尽管纯电动汽车有着后期使用经济，保养成本低，环保无污染的优势，消费者还是很难为如此高的售价买单。下面以某款车的传统燃油车和相应的纯电动汽车相比，其综合控制成本与特性比较如表 1.6 所示 9 ：表 1.6 成本控制比较从上表可以得知，电动汽车相对于同等规格的燃油汽车在后期使用存在很大的经济性，利用低谷电的优势在使用成本上较燃油汽车有着巨大优势，同时接近零排放，零污染也说明了从燃油汽车向电动汽车的转换将是未来的趋势。但电动汽车同时也有着致命的缺点：一是整车购置成本太高，根据数据计算得出大概需要行驶 84 万千米电动汽车在使用成本上才能与传统汽车达到平衡；二是充电时间过长，经常使用不一定方便；三是电池组的寿命还赶不上整车的寿命，动力电池的可靠性还有待提升。因此达到综合成本低的条件一方面需要电动汽车技术更加成熟，使整车成本下降；另一方面关键是电池的寿命和保证相应电动汽车匹配公共设施的健全。1.5 论文研究的目的和主要内容1.5.1 论文研究的目的近年来，关于纯电动汽车的研究主要集中在如何提高电动汽车的续驶里程上，鉴于目前动力电池的技术还有待完善，寻求其他方法最大限度的提高电动汽车的续驶里程将是本文重点讨论的问题，选择合适的驱动系统，对整车控制策略的改进，对机械结构速比的优化将是本文着重研究的方面。纯电动汽车电机参数、电池参数、传动系传动比以及它们之间的合理匹配对电动汽车的经济性和经济性都有很大的影响。本文结合某纯电动汽车项目，建立相应的经济性算法的 simulink 模型，在 ADVISOR 的平台上修改整车控制策略，建立研究对象的建模仿真模型。在ADVISOR 平台上建立的自己的车型有利于将来进一步的讨论，对 ADVISOR 软件部分不是很合理的地方做出了自己的修改，最后通过分析建模仿真结果并进行速比的优化使之达到预期的经济性设定指标。1.5.2 论文研究的主要内容本文结合某纯电动汽车具体项目，研究内容如下：1) 推导纯电动汽车经济性和续驶里程的公式并在此基础上建立相应的simulink 模型；2) 进行驱动结构的选取，包括电机、电池以及变速箱，并在经济性换挡的原则上选取换挡点代替原 ADVISOR 不是很合理的换挡策略；3) 修改 ADVISOR 控制模块，用自己建立的再生制动策略替换掉 ADVISOR原有的策略。4) 详细介绍纯电动汽车 ADVISOR 的各个模块，并对重要模块进行分析，进行二次开发，生成自己的整车模型，选择合适的工况，最后得出建模仿真结果。5) 分别用 ADVISOR 自带的优化平台与用基于杂交的粒子群优化算法进行优化，并分析优化方案和原方案的差异。第二章 纯电动汽车经济性指标和续驶里程的模型推导本章从数学解析法的角度分析了纯电动汽车经济性的评价分析方法，并在 matlab 的环境下建立了经济性指标和经济性指标的 simulink 模型，对接下来驱动结构的匹配有很大的指导意义，并最终通过和 ADVISOR 的建模仿真结果进行对比，以验证建模仿真结果的准确性。2.1 纯电动汽车经济性能指标纯电动汽车是以二次电池为储能载体二次电池以铅酸电池镍氢电池埋离子电池为主。由于二次电池目前在储电量、充放电性能、使用寿命、成本等方面无法与内燃机相比，因此近一时期以来，研究进展不大，大多数研究单位已将研究目标转为混合动力汽车。纯电动汽车的经济性能是在保证经济性的前提下，汽车以尽量少的能量消耗行驶的能力，纯电动汽车在等速行驶、加速行驶和循环工况下的能量消耗率和续驶里程来决定经济性能的优劣。车辆能耗经济性评价常用的指标都是以一定的车速或者循环行驶工况为基础，以车辆行驶一定里程的能量消耗量或一定能量可反映出车辆行驶的里程来衡量。纯电动汽车能量消耗率是动力电池存放的电量维持汽车某一工况下运行的能力，如单位里程消耗的能量、百公里消耗能量；续驶里程是指纯电动汽车从动力电池全充满状态开始到试验规定结束时所走过的里程，如以45km/h行驶的里程等。为了使电动汽车能耗经济性评价指标具有普遍性，其评价指标应该具有以下三个条件： （1）可以对不同类型的电动汽车进行比较； （2）指标参数值与整车存储能量总量无关； （3）可以直接通过参数指标进行能耗经济性判断；不同的纯电动汽车在不同的行驶工况下能量消耗率和续驶里程可能会不同，很难用统一的公式进行计算，下面将运用建模仿真的方法得出纯电动汽车的续驶里程和能量消耗率。2.2 纯电动汽车经济性分析纯电动汽车经济性即为在动力电池在可充放电的范围内，整车所能运行的最大续驶里程，分为等速续驶里程和工况续驶里程。等速续驶里程是指电动汽车以某一常规速度所能运行的最大续驶里程；工况续驶里程是指电动汽车在给定的工况下运行，所能达到的最大续驶里程 14 ，常用工况有 10-15,ECE,UDDS,NEDC等。2.2.1 等速续驶里程的分析电池在电量良好的条件下，电动汽车等速续驶里程的表达式如下：其中：W 为电池总放电电量；au 为行驶车速；eh 为电动汽车电机和电机控制器的总效率；P 为电动汽车以au 行驶的需求功率。匀速行驶时，电动汽车需求功率为：电池总放电电量受放电深度和放电电流影响。电池的总能量为：其中：C 为单节电池额定能量；U 为单节电池额定电压；13N 为电池总个数；DODh 为放电深度。电池总放电电量还受放电电流的影响，电池的放电电流一般高于额定电流，故总能量要相应减少，电池总电量受放电电流的影响可由下式估计：实验表明对于锂离子电池 N 取 1.04。图 2.4 为某锂离子电池常温放电曲线。图 2.4 某锂离子电池常温放电曲线2.2.2 工况续驶里程的分析纯电动汽车的工况续驶里程的计算较为复杂，在一个工况里，包括匀速、加速、减速和怠速。下面以欧洲低速循环工况 CYC_ECE_EUDC_LOW 为例计算一个工况消耗的能量，CYC_ECE_EUDC_LOW 循环工况如图 2.5 所示图 2.5 CYC_ECE_EUDC_LOW 循环工况全路程分为怠速、匀速、加速及减速过程，怠速消耗的能量可以忽略，减速过程消耗能量的计算方法与加速过程类似，下面分匀速与加速过程计算整个循环工况所消耗的能量。匀速过程消耗的能量电动汽车以速度u a等速行驶时，需求功率为：在速度ua 下，电机转速 n 为：电机转矩 T 为由电机的效率特性n e，查表经过差值即可得到此时电机的效率值。设以ua匀速行驶时间为 t1,，则在此阶段，电动汽车消耗能量 W1 为：同理在其他等速阶段也可由此计算，则所有的等速行驶阶段消耗的能量为： m 为等速工况数。1) 加速过程消耗的能量即为：第三章 纯电动汽车经济性建模仿真3.1纯电动车建模仿真分析 根据目前国内外有关学者对纯电动汽车的研究结论，可以看出，纯电动汽车的研发出现了难以进行下去的问题。一方面是由于纯电动汽车面临的成本和续驶里程等问题，一直没有很好的解决;另一方面，和人们对电动 汽车的要求过于完美化，提出不切实际的过高要求有关。因此，对纯电动车经济性能影响因素的分析和研究，可以对解决这个问题找到一些方法或者启示。 电动汽车建模仿真软件ADVISOR由美国国家再生能源实验室开发，使用后向建模仿真为主、前向建模仿真为辅的混合设计方法，具有车辆总成参数匹配与优化、传动/驱动系统能量转化分析、排放特性/能量消耗对比、车辆能量管理策略评价、整车综合性能预测分析等功能。以下是纯电动车某款纯电动车的整车部分参数，汽车采用永磁电机和镍氢电池，并建立ADVISOR的建模仿真模型，分析影响纯电动汽车经济性能的参数。建立ADVISOR的建模仿真模型需要的参数有整车整备质量、空气阻力系数、迎风面积、轴距、最大载荷、电机最大功率、电机额定电压、电机最大扭矩、电池容量、主减速比。在已知以上参数的情况下建立ADVISOR的建模仿真模型。微型电动汽车具有无污染、低噪音、小体积、低速度和易驾驶等优点，使得它可以穿梭与大城市的各种道路，能够直接到达出租车都不能到达的身居小巷。微型电动汽车的最高时速一般为45km/h,虽然比一般小汽车的速度慢，但比步行或骑自行车快得多。因此微型电动汽车作为代步工具是相当合适的。另外，微型电动汽车的低速度也提高了它在居住区行驶时的安全性。驾驶微型电动汽车，比驾驶小汽车简单得多。ADVIDOR提供了道路循环(Drive Cycle)、多重循环(Multiple)和测试过程(Test Procedure)3种建模仿真工况来建模仿真车辆的性能。道路循环提供了CYC.ECE、CYC.FTP和CYC.1015等56种国外标准的道路循环供用户选择，另外提供了行程设计器(Trip Buider),可以将多达8种不同的道路循环任意组合在一起，综合建模仿真车辆的性能。多重循环功能可以用批量处理的方式以相同的初始条件，快速计算和保存不同的道路循环情况下的建模仿真结果，并将它们显示在一起，供用户比较。测试过程包括TEST.CITY.HWY和TEST_FTP等8种国外标准的测试过程供用户选择建模仿真。微型电动汽车适合于城市道路工况，因此选择典型城市路况作为循环工况。 表1. 建模仿真参数项目单位整车整备质量空气阻力系数迎风面积轴距最大载荷电机最大功率电机额定电压电机最大扭矩电池容量主减速比kgmmkgkwVNmAh1350 0.3 2 2400 300 50 312 200 60 2.1模型建立：由这些参数建立建模仿真模型绕线转子感应电动机（旧标准称为绕线型异步电动机）。 1.CYC_UDDS2.CYC_const_653.CYC_ECE3.2参数匹配及ADVISOR建模仿真 影响纯电动汽车经济性能因素很复杂，模型建立较为复杂，因此只对一般的参数进行建模仿真，分析其对纯电动汽车经济性能的影响。3.2.1蓄电池的数学模型 镍氢电池是一种新型环保的高容量二次电池，其特性和镍镉电池相似，只是以吸藏氢气的合金材料(MH)取代了镍镉电池中的负极材料镉(Cd)。较之上述其它电池，镍氢电池有许多优点：能量密度高，是镍镉电池的1.52倍；可快速充放电，低温性能好；可密封，耐过充放电性能强；无毒无环境污染，不使用贵金属；无记忆效应16。在当前的电动汽车建模仿真软件中，电池模型多采用内阻模型。内阻模型将电池看成是一个理想的电压源和一个电阻串联的等效电路13，简化模型如图2-4所示。 图 4 内阻模型等效电路图中 E0单体电池电动势(V)； U工作电压(V)； I工作电流(A)； Rint等效内阻()。由图4所示得到电池的电压特性方程为： (31)电池电动势E0和内阻Rint受多个因素的影响，数值随电池状态时时变化，但通常只考虑主要因素的影响，例如在电动汽车的建模仿真软件ADVISOR中，内阻模型将E0和Rint看做荷电状态SOC（State of charge）和温度T的函数。下面为了简化计算，暂将其视为常数。得到，电池的放电功率为： (32)电池的放电效率为： (33)电池的最大输出功率为： (34)是一个理论的计算值。在实际应用中为了防止过大的放电电流而产生过大的热量进而影响到电池的寿命，通常要求电池工作电压处于2/31倍的E0内，这样也可以保证电池具有较高的效率。故在实际应用中电池的最大功率应限制为： (35)蓄电池储存的总能量6: (36)式中 单个电池组的容量(Ah)； 单个电池组的电压()； 电池组的数目； 电池组的放电深度，用百分数表示。3.2整车能量 整车能量消耗为： (37) (38)式中 每个状态的电动汽车的行驶速度(km/h)； 每个状态电动汽车消耗的功率(kW)； 电动汽车总的传动效率，它与主减速器及变速器各速比有关。蓄电池存储的总能量41： (39)式中 单个电池组的容量(Ah)； 单个电池组的电压(V)； 电池组的数目； 电池的放电深度，用百分数表示。考虑到电池通常以高于额定电流的电流放电，所以电池的总能量要相应减少4244，则有： (310)当时，；当，。等速行驶时的续驶里程： (311)综上，建立遗传算法的目标函数： (312)式中 ，加权系数；一般加权系数是根据经验依据所侧重的性能来确定的，这里目标函数中的整车能量消耗和续驶里程两者之间是相互联系的，整车能量消耗越少，相同的蓄电池条件下，续驶里程就会越长。3.2.2 电池电容对纯电动汽车经济性影响在纯电动车上述纯电动车纯电动汽车的基础上将电池电容分别变为20Ah，30 Ah，40 Ah，50 Ah进行建模仿真建模仿真结果如下 图5. 全工况下电容影响电池soc变化情况 图6. 单循环工况下电容影响电池soc变化情况表2. 续驶里程电池容量（Ah） 102030405060续驶里程（km） 30.16089118.1148.8 177.9图5、图6中相同颜色的曲线代表相同电池容量，表2可知，由单循环工况就能够看出，随电池容量的增加纯电动汽车续驶里程也相应增加。电池容量是纯电动汽车续驶里程的重要影响因素。3.2 .3电池电量对纯电动汽车经济性能的影响相同电池容量的电池模块组数越多则电量越大，电池模块数分别设置为30，33，36，40，44，47，50，进行建模仿真，得到建模仿真结果如下 图7. 全工况下电量影响电池soc变化情况 图8.单循环工况下电量影响电池soc变化情况表3. 续驶里程电池组数 30333640444750续驶里程（km）132.9147.2160.2177.9195.4 209223.2图7、图8中相同颜色的曲线代表相同电池组数，电量相同，由表3可以清楚的看到电池组数越大续驶里程越大，但电池组数越多汽车整车质量将加大，又会对汽车经济性能影响，必须在满足经济性能的前提下研究其经济性能。3.2.4电机功率对经济性能的影响电机驱动系统是电动汽车中最关键的系统，驱动系统的类型和性能直接决定了电动汽车的运行性能。作为电动汽车的牵引电机，应具有宽的调速范围、高的转速及足够大的起动转矩，还要求体积小、重量轻、效率高，并且能实现动态制动和能量回馈。由于直流电机具有良好的起动能力和调速性能，早期开发的电动汽车大多数都采用直流电机作为驱动电机。然而随着电子技术和自动化技术的发展，以及各种高性能电力电子元件的出现，交流调速技术有了迅速的发展，现已经能够获得同直流电机一样优良的调速性能。而且交流感应电机所具有的结构简单、运行可靠和维护方便等优点非常适合电动汽车的要求。所以，在近来的电动汽车研制中，驱动系统都竞相采用交流感应电机。车架电动机的功率包括额定功率和最大功率。电动机的功率选的越大，则电动汽车的后备功率越多，加速度和爬坡性越好，但同时电动机的体积和质量也会迅速增加，而且会使电动机不能经常工作在峰值功率附近，使电动机的效率下降。因此，电动机的功率不能选的太大，应该依照电动汽车的最高行驶车速、爬坡和加速性能来确定电动机的功率1318。设计中常以先保证汽车预期的最高车速来初步选择电动机应有的功率。已知电动机期望的最高车速，选择的电动机功率应大体上等于但不小与汽车以最高车速行驶时行驶阻力消耗的功率之和。电动汽车以最高车速行驶消耗的功率： (313) 式中 整车质量(); 滚动阻力系数； 迎风阻力系数； 迎风面积()。电动汽车以某一车速爬上一定坡度消耗的功率： (314)式中 电动汽车行驶速度(); 坡度。电动汽车在水平路面上加速行驶消耗的功率： (315) (316)式中 汽车旋转质量换算质量； 车轮的转动惯量()； 飞轮的转动惯量(); 车轮半径(); 变速箱传动比； 主减速器传动比。总之，电动汽车的电动机功率应能同时满足汽车对最高车速、加速度及爬坡度的要求。所以电动汽车电动机的额定功率： (317)电动机的最大功率： (318) 式中机械传动系统效率；电动机的过载系数。 电机作为纯电动汽车的动力部件，它的性能参数是否会对电动汽车的经济性能产生影响。下面对电机功率做建模仿真分析。 图9. 全工况下电机功率影响电池SOC值情况电机功率(kw)1020304050续驶里程(km)228.3213.2202.4188.7177.9表4. 续驶里程由图9和表4可以看出电机功率越大纯电动汽车的续驶里程越小，电机功率越大汽车的经济性能可能会更好，但其相对质量就越大，需要更多的能量维持运行；反而功率越小，电池更多的电能可供行驶，续驶里程就越大，但是太小了可能又达不到汽车经济性要求，因此电机功率应满足其能够胜任经济性要求，同时达到最经济最合理。3.3能量消耗分析 能量消耗作为经济性能优劣的另一指标，因为其评判标准较多，建模较为复杂，本文由汽车等速行驶所消耗的能量来评价，由计算公式：能量消耗=电池全充满的电量/总续驶里程，并通过拟合得到经验公式。又图9可以看出，纯电动车经济性能最佳的车速为40千米每小时，在低于或者高于该区域的地方，能量的消耗都相对较高。因此将设计车速控制在40千米每小时，对降低能量的消耗又很大的好处。 图10. 纯电动汽车等速行驶能量消耗与车速关系经验公式：, , , .3.4结论以上的建模仿真对评判纯电动汽车经济性能的指标续驶里程和能量消耗进行了建模仿真，从