车辆系统动力学第二次作业

1、第二次作业柏满飞1. 设计要求1.1 汽车参数车辆总质量滚动阻力系数 空气阻力系数迎风正面的面积 传动装置效率（单档）1.2 性能要求加速时间（0-） 最大爬坡能力 >30% （低速）>5% （）最高车速 2. 牵引电动机量值的设计 2.1参考一些相关资料，可以取如下电动机参数：转速比最高转速基速对应车速基速对应车速 2.2电机额定功率值汽车轮胎半径：则齿轮传动的传动比：则车辆转动惯量系数：，式中，则电机的额定功率值： 取整可以选额定功率值：2.3电机外特性曲线由以上参数得该电机的外特性曲线如图2.1所示。图 2.1 电机外特性曲线3. 加速性能的检验基于牵引电机的转矩-转速特性、

2、齿轮传动比以及车辆的参数，可以计算车辆的加速性能即加速时间和距离与车速之间的对应关系。计算加速时间：满足性能要求。4. 爬坡能力的检验应用电机的转矩-转速特性、齿轮传动比，以及车辆的参数，并由行驶过程中汽车驱动力和阻力关系式：由此可计算得出牵引力和阻力与车速之间的关系，如图4.1所示。从而可计算出车辆的爬坡能力。图 4.1 不同坡度下牵引力与车速之间的关系图 4.2 爬坡能力与车速之间的关系根据图4.1和4.2，车辆在的速度行驶时可以有15%左右的爬坡能力，低速时有43%左右的爬坡能力，符合设计要求。5. 发动机/发电机量值的设计这里发动机额定功率的设计要求能够承载车辆在平坦路面上，以高速公路

3、的最高速度行驶的需要。 图5.1表明在的恒定行驶速度下，考虑传动装置(效率为90%)、电动机(效率为90%)以及发电机(效率为85%)，所需发动机的功率为。同时图5.1表明发动机功率为时，可以承载车辆以左右的速度在5%坡度的道路上行驶。图 5.1 平坦路面和5%坡度路面上发动机功率与恒定车速的关系发电机/发电机组额定功率设计中另一个考虑的方面在于：当车辆以某种典型的停车-起动模式行驶时所对应的平均功率。在这些行驶循环中的典型数据如表5-1所示。表5-1 不同行驶循环中的典型数据最高车速/（km/h）平均车速/（km/h）平均功率（含全再生制动）/kW平均功率（无再生制动）/kWFTP 75市区

4、循环86.427.93.764.97FTP 75高速公路循环97.779.412.614.1US06 循环12877.418.323.0ECE-1循环12049.87.899.32 根据表5-1可知，即使不含再生制动，这些行驶循环中的平均功率较小的，发动机功率32.5kW可以满足这些形式循环的要求。这里选取发动机运行点接近其最大功率，即该发动机最大功率略大于，相比选取运行在最小油耗点的发动机，可以减小发动机尺寸。在功率等级上，虽油耗稍高，但该功率是通过的恒车速运行情况计算得到，在低速或市区范围内运行时，发动机的平均负载功率小很多，所以发动机并不会呈现较高的油耗。6. 峰值电源功率容量的选择发动

5、机和峰值电源输出功率之和应大于等于牵引电动机的输入功率，因此峰值电源的功率容量为：7. 峰值电源能量容量的设计由于第五节发动机的功率容量大于平均负载功率较多，这里采用发动机开/关（恒温）控制策略。选取蓄电池组为峰值电源，使之在荷电状态为0.4到0.6之间变化，此区间运行有较佳的效率，控制中允许峰值电源内最大的能量变动为。因此峰值电源中总储存的能量可计算得：8. 串联式混合动力汽车仿真（基于软件Advisor）根据上文设计选取的电机参数等，结合advisor提供的数据库选取参数相近的发动机和电机等，并按设计要求中的汽车参数设置各参数的值，设置后的advisor主界面如图8.1所示。图 8.1 参

6、数设置首先选取串联式混合动力汽车模型（series），这里Fuel Converter一栏选择电火花点火式发动机，最大功率为，最高效率为0.34，图8.2是它的万有特性曲线（未含发动机功率），相应选取最大功率为的发电机。峰值电源选取最大输出功率为65kW的蓄电池，电动机最大功率为，效率为90%。传动系传动效率设置为0.9（如图8.1所示），左下角”Variable List”里设置相应整车参数及峰值电源的荷电状态上下限。图 8.2 发动机等油耗曲线选取NYCC循环工况进行仿真，循环工况的详细参数设置如图8.3所示。图 8.3 仿真参数设置仿真结果如下图所示：图 8.4 仿真结果图 8.5 发动机实际运行曲线图 8.6发动机实际运行效率随时间变化曲线根据上面的仿真结果，我们知道:由于