毕业设计（论文）-纯电动微型客车动力系统设计及仿真

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）纯电动微型客车动力系统设计及仿真学院（系）汽车工程学院专业班级热能与动力工程0604班学生姓名XXXX指导教师XXXXXX学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。（请在以上相应方框内打“”）作者签名年月日导师签名年月日毕业设计论文任务书学生姓名XXXX专业班级热能与动力工程0604指导教师XXXX工作单位武汉理工大学设计论文题目纯电动微型客车动力系统设计及仿真设计（论文）主要内容通过查阅纯电动汽车动力系统设计的相关文献，学习纯电动汽车动力系统设计的基本方法和要领，根据已知条件进行电机参数选型与计算，传动比选择，电机与变速器连接件设计，性能仿真。要求完成的主要任务1、独立完成折合2张0号图纸绘图量，其中手绘图纸量折合不得少于一张1号图纸，手绘图纸不得与机绘图纸重复；2、完成一篇英文文献的翻译，要求内容与选题相关，工作量约20000印刷字符，译成中文不少于5000字；3、在毕业设计过程中，根据进展情况，完成参考文献的查阅与检索，要求10篇以上（其中英文文献不少于2篇），并分别写出不少于200字的摘要；4、参加毕业实习，完成毕业实习日记和毕业实习报告（2000字左右），撰写开题报告，不少于1400字；5、撰写毕业设计说明书，要求不少于10000字，并符合“武汉理工大学本科生毕业设计（论文）撰写规范”；6、毕业设计（论文）周记每周记载不少于800字。必读参考资料先进电动汽车技术、混合动力电动汽车、MATALB/SIMULINK快速入门指导教师签名系主任签名院长签名章_武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告纯电动微型客车动力系统设计及仿真1、目的及意义（含国内外的研究状况分析）11目的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12电动汽车国内外研究状况121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一效空间。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。1122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。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。2参考文献1胡骅。电动汽车的设计思路。WORLDAUTOMOBILENO1，19972常艳军。我国纯电动汽车发展迅速。经济2009年第8期2、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微型客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，设计纯电动微型客车的动力系统，并用ADVISOR进行建模仿真，分析仿真所得数据，从而验证所建微型客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。论文提纲如下第一章绪论介绍课题研究背景及意义，简要介绍国内外纯电动汽车发展现状，扼要描述论文内容11背景及意义12国内外发展状况13纯电动车基本结构和重要部件14本文主要研究内容第二章纯电动微型客车动力系统设计及匹配21微型客车整车参数及性能指标22电动机参数匹配221电动机峰值功率及额定功率的匹配222电动机额定转速及最高转速的选择223电动机额定电压的参数选择23传动系参数匹配231减速比的确定24动力电池参数匹配241匹配原则242匹配结果25匹配结果第三章基于ADVISOR的整车动力性仿真31ADVISOR仿真软件介绍32仿真模型33仿真结果第四章全文总结及研究展望3、进度安排第12周通过查阅纯电动汽车动力系统设计的相关文献，了解纯电动汽车的设计及仿真方法，完成文献综述和开题报告的撰写。第3周毕业实习。第45周根据所查得文献进行微型客车动力系统的设计。第67周利用ADVISOR仿真系统进行建模仿真，分析所得数据，验证设计结果的正确性。第89周翻译外文文献第1013周手绘图纸。第1415周撰写毕业论文。第16周完成并修改毕业论文。第17周准备论文答辩。4、指导教师意见指导教师签名年月日目录毕业设计论文任务书3设计（论文）主要内容3要求完成的主要任务3摘要2ABSTRACT3第1章绪论111目的及意义112电动汽车国内外研究状况1121电动汽车国外研究状况1122电动汽车国内研究状况213纯电动车基本结构和重要部件4,52131基本结构2132重要部件314基本内容和技术方案4第2章纯电动微型客车动力系统设计及匹配521微型客车整车参数及性能指标522电动机参数匹配4,5,66221电动机峰值功率及额定功率的匹配6222电动机额定转速及最高转速的选择9223电动机额定电压的参数选择1023传动系参数匹配1024动力电池参数匹配1325匹配结果15第3章基于ADVISOR的整车动力性仿真4,7,8,91731ADVISOR的主要功能和特点1732仿真模型18321定义车辆模型18322定义车轮模型20323定义传动系模型20324定义电机22325定义电池模型2333仿真结果24331车辆仿真循环工况的选择24332车辆仿真结果25第4章全文总结及研究展望2841全文总结2842研究展望28参考文献29致谢1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，设计匹配出纯电动汽车动力系统的各部分，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，从而对所设计纯电动微型客车动力系统的合理性进行验证。关键词电动汽车,动力系统,匹配,仿真ABSTRACTTITLEDESIGNANDPASSENGERPERFORMANCESIMULATIONBASEDONPUREELECTRICPOWERSYSTEMTHROUGHUNDERSTANDINGTHEBASICSTRUCTUREANDCHARACTERISTICSOFTHEPUREELECTRICCARS,ANDTHEPERFORMANCEREQUIREMENTSOFTHEKEYCOMPONENTS,POWERSYSTEMOFTHEPUREELECTRICVEHICLEPARTSTOBEDESIGNEDANDMATCHED,ANDTHENMODELINGANDSIMULATIONBASEDONADVISOR,ANALYSISTHEHOWTHEVARIOUSPARAMETERSMATCHINGINFLUENCEONTHEPERFORMANCEOFTHECAR1CONSULTPAPERSABOUTTHEBASICSTRUCTUREOFPUREELECTRICAUTOMOBILECOMPONENTSANDTHEIMPORTANTPARAMETERS,2BASEDONTHECONSULTEDPAPERSDESIGNINGTHEELECTRICMOTORANDTRANSMISSIONOFTHECAR,3LEARNKNOWLEDGEOFMATLAB/ADVISOR,ANDMODELINGSIMULATION,USINGADVISORTOSIMULATETHESYSTEM,ANDANALYSISTHEDATAOFSIMULATIONFROMDESIGNKEYWORDSELECTRICPOWERSYSTEM,MATCHING,SIMULATION第1章绪论11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12电动汽车国内外研究状况121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。1,2122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。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。313纯电动车基本结构和重要部件4,5131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。132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）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。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12V。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。14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微型客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，设计纯电动微型客车的动力系统，并用ADVISOR进行建模仿真，分析仿真所得数据，从而验证所建微型客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。第2章纯电动微型客车动力系统设计及匹配21微型客车整车参数及性能指标表1微型客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1200单位为KG前后轴荷分配595/605、650/970单位为KG从0KM/H加速到100KM/H所需时间30S最高车速100KM/HHVW条件下整备质量180KG爬坡能力25最大总质量条件下迎风面积2593M2风阻系数0456轮胎规格165/70R13C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）百公里耗电量要求18度（相当于15L燃油）60KM/H等速行驶碰撞星级要求满足CNCAP四星级评价性能,总分不低于40分,且各单项不存在罚分项最高配置款参考传统客车技术参数，本项目提出了纯电动客车的基本性能指标如1最高车速大于等于100KM/H2最大爬坡度大于等于2530100KM/H加速时间小于等于30S4续驶里程大于等于150KM空载22电动机参数匹配4,5,6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。221电动机峰值功率及额定功率的匹配2211以最高车速确定电机的额定功率MAX2A153601UACFGMPDTN（1）式子中电机额定功率,KWT传动系统效率M最大车重，KGF滚动阻力系数，取0015DC风阻系数A车辆迎风面积U最高车速，KM/H计算得PN2848KW2212以最大爬坡度确定的最大功率为MAX2MAX115SINCOS360VACGFGPDTN（2）式中，最大爬坡角10ARTNAXMXI计算得在20KM/H速度下的爬坡速度下仅需31KW的功率2213计算其加速时间假设车辆在平直路面上加速，车辆加速过程动力学方程为WIFFT152UACDTMFG（3）式中，汽车旋转质量转换系数2211RIIMRITFW上式WI车轮转动惯量F飞轮转动惯量I电机到车轮的传动比上式经过变形为021563VDUACFGMFTT（4）即为加速时间的计算公式汽车速度与电机转速之间的关系INRVA3705电动汽车驱动力TF与电机额定转矩的关系RITT6用MATLAB/SIMULINK建模，可得出加速时间T编程原理图如下图1MATLAB/SIMULINK加速计算建模222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400010000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，很少在纯电动客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。最大转矩额定功率/额定转速知额定转速越低，对转矩的要求越大，对电机的要求也越高。表22000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ECOM永磁同步电机185/2450382076/02450丰田第一代普锐斯永磁同步电机33/10405600350/0400本田INSIGHT永磁同步电机92/200049/1000上图为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24，计算出电动机额定转速应该在20004000R/MIN之间选取。4223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。23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。231最大减速比的确定最大传动比由电动机的额定转矩和汽车的最大爬坡决定，有如下公式COMMENT杨杨1方法为我独创，哈哈哈哈，因是一档的减速器，哈哈哈哈TRFGISINCOMAXAX017式中I变速器最低档速比0主减速器速比R车轮滚动半径T传动系统总效率232最小减速比的确定最小传动比由电动机的最高转速和最高车速决定，有如下公式MAX0237VRNI8式中2I变速器最低档速比MAXV最高车速根据电机的转速扭矩和车辆的行驶速度，爬坡度，可以确定减速比的范围。根据电机额定功率和额定转速，电机扩大恒功率区系数取25，可计算出电机最高转速，最大扭矩，车辆最高车速定为100KM，可计算出传动系的最小减速比和最大减速比的要求。综上，可得出电机不同额定功率，不同额定转速下对减速比的要求。如下表所示表3电机不同额定功率，不同额定转速下对减速比的要求额定功率电机额定转速最高转速车辆最高速度KM最小减速比百公里加速时间40270067501006191415690742428403000750010068812737674924524033008250100757115884424242840360090001008261061920992428502700675010061917695525918295030007500100688159261399182950330082501007571447675391829503600900010082613267367918296027006750100619212246049147160300075001006881915116614716033008250100757173656283147160360090001008261592613991471若动力电机无需驱动其他附件（空调、等），则根据上表，选择动力传动系的参数如下表4动力传动系的参数额定功率（KW）50额定转速R/MIN/最大转速R/MIN2700/6750电机最大扭矩（NM）/转速（R/MIN）1769/2700减速器减速比57加速时间S1829电机特性图如下50KW电机特性图02040608010012014016018020001000200030004000500060007000转速（R/MIN）扭矩（NM）图2电机特性图24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。241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37V，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。242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。301MAX0P（9）由上式计算出电池组的电压等级V0160V。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（300350V），确定电池组电压等级V4V80320V。2锂离子电池组能量电池的能量计算公式为10/CUWESS（10）式中ES为电池组的实际能量（KWH）；ESU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SKM所需的能量，可以通过下式计算。假定汽车以ELVKM/H的速度行驶。ELLDELVACFGMP1523601（11）/ELELELROADSPTW12式中ELP为汽车以纯电动驱动所需的功率（KW）；ROADW为车辆行驶里程SKM所需的能量（KWH）。需要使RES满足RESWROAD13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ELLSOCESPVCUS/14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60KM/H下不同电压和容量下的续时里程。表560KM/H下不同电压和容量下的续时里程容量电压8009010001101200200960108012001320144022010561188132014521584240115212961440158417282601248140415601716187228013441512168018482016300144016201800198021603201536172819202112230434016321836204022442448360172819442160237625923801824205222802508273640019202160240026402880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。25匹配结果表6动力传动系匹配结果额定功率50KW额定转速/最大转速2700/6750最大扭矩/转速1769/2700电机额定电压传动系传动比57续时里程电池类型锂离子电池电压340容量100AH电池单体电池个数92COMMENT杨杨2本节大肆引用了参考文献，害羞中第3章基于ADVISOR的整车动力性仿真4,7,8,9ADVISORADVANCEDVEHICLESIMULATOR,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ADVISOR2002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。31ADVISOR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COSIMULATION。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QUASISTATIC,不能预测小于十分之一秒左右时间范围内的一些现象机械振动、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。32仿真模型图3ADVISOR界面321定义车辆模型图4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_DESCRIPTIONYC_EVVEHICLE；定义汽车描述变量VEH_CD0456；定义风阻系数VEH_FA2593；定义迎风面积，单位M2VEH_CG_HEIGHT0600；定义质心高度，单位（M）VEH_FRONT_WT_FRAC04；定义前轴荷占整车质量的百分比VEH_WHEELBASE25；定义轴距，单位MVEH_GLIDER_MASS1380；定义车辆滑行质量KGVEH_CARGO_MASS400；定义最大装载质量（包括乘员），单位KG322定义车轮模型图5车轮模型上图为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_RADIUS0292；定义车轮滚动半径，单位MWH_INERTIA40WH_RADIUS2/2；定义轮胎的转动惯量，单位KGM2WH_1ST_RRC000938；定义轮胎的滚动阻力系数323定义传动系模型包括变速器和主减速器模块。图6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_RATIO66；定义变速器各档速比GB_GEARS_NUMMAXSIZEGB_RATIO；定义变速器档位数GB_MASS120；定义变速器质量，单位KGFD_RATIO55；定义主减速器速比FD_MASS50；定义主减速器质量，单位KG324定义电机图7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_TRQ239022101903172715921456132011859998947786424973411960019634149764277889499911851320145615921727190322102390；定义电动机的转矩范围MC_MAP_SPD04008001200160020002400280032003600400044004800520056006000；定义电动机的转速范围MC_MAX_TRQ239239239239239239239239239239214919531790416531535143235；定义电动机不同转速下的最大转矩，单位NMMC_MAX_CRRNT300；定义电动机的最大电流，单位AMC_MIN_VOLTS200；定义电动机的最低工作电压，单位VMC_MASS125；定义电动机的质量，单位KG325定义电池模型图8电池模型为能量存储（电池）模块系统结构图，根据功率总线的功率需求该模块通过三个子模块（电池组电压/内阻模块、功率限制模块和电流值计算模块）计算出功率总线实际得到的功率，并通过SOC算法子模块计算得到SOC值变化曲线。电池组电压/内阻模块（PACKVCCRINT）。该子模块输入总线功率需求、SOC值和电池组温度，根据SOC温度电压曲线和SOC温度电阻曲线，计算出某时刻电池组的端电压和内阻。功率限定模块（LIMITPOWER）。模块根据电池组能提供的最大电压和电机控制器要求的最小电压来限定电池组的电压值。根据公式EUU/R01来求电池放电的最大功率，其中公式中E为电池开路电压，U为工作限值电压，R是电池组内阻，01是安全保护值，由电池SOC值、电池最大放电功率、允许放电功率和电压限值得到电池组的输出电压限值。电流计算模块（COMPUTECURRENT）。该模块根据总线功率需求、电池的电压和内阻以及功率限定模块中得到的功率限值。电池模块中需要定义的参数包括ESS_MAX_AH_CAP100100100；定义电池容量随SOC值随温度的变化ESS_R_DIS00419002880022100140014500145001620072001515000839000493000505000552400057220053500133000820005900059000600063；定义电池的放电电阻，单位OHMESS_R_CHG00210018001770015700138001380015001240006800054260004420004630005830005830010400079000720006400059000580006；定义电池的充电电阻，单位OHMESS_VOC37363974054113964003894164144133983913898412841363944128416239613899；定义电池的端电压，单位VESS_MIN_VOLTS292；定义电池的最小电压，单位（V）ESS_MAX_VOLTS3792；定义电池的最大电压，单位（V）ESS_MODULE_NUM92；定义电池的数量ESS_MODULE_MASS9；定义电池的质量，单位KG3