纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真参赛作品

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纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真

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（２）
第三，电动汽车应具备持续爬坡能力，据最大爬坡度确定电机额定输出功率根
（ｇｆ￣ｍｇｉａｒ＋），（）３
其中ｉ电动汽车爬坡速度，为单位为ｋｈ要使电动汽车能正常行驶，ｍ／．电机额定功率Ｐ必须同时满足以上３条件，个又考虑到机械传递效率刁则，
电池组容量选择主要考虑电动汽车行驶时的最大功率和行驶一定距离所消耗的能量．在选定蓄电池型号的条件下，电池组容量取决于蓄电池数目．此，因根据电动汽车所需最大功率和续驶里程确定蓄电池
数目ｒ／．
其中：ＶＣ，分别为每块蓄电池的容量和电压；为单位路程（ｍ）消耗能量，位为ｋ；为续驶里Ｗｋ所单ＷＬ程，位为ｋ单ｍ．根据（）（）７，８式所列条件得到７，则电动汽车需要蓄电池数目即为ｎＴＸ，）＂ｎ，／ｚ ≥Ｉａ｛ｚ．Ｉ
作者简介：树健（９８）男．高１８一，山东临沂人，安大学硕士研究生，要从事汽车新能源研究；丁跃（９０一，，长主陈１６）男安徽安庆人，安大学教授，士生导师，要从事新能源车辆、制技术和太阳能汽车等研究．长硕主控
车动力性能和续驶里程．

电动汽车动力系统设计及仿真研究

电动汽车动力系统设计及仿真研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，电动汽车作为一种清洁、高效的交通方式，正受到越来越多的关注和追捧。

电动汽车动力系统是电动汽车的核心组成部分，其性能直接决定了电动汽车的动力性、经济性和环保性。

因此，对电动汽车动力系统的设计及仿真研究具有非常重要的意义。

本文旨在探讨电动汽车动力系统的设计原则、关键技术及仿真方法，并通过案例分析，为电动汽车动力系统的优化设计提供理论支持和实践指导。

我们将介绍电动汽车动力系统的基本组成和工作原理，分析当前电动汽车动力系统的发展趋势和挑战。

我们将详细讨论电动汽车动力系统的关键技术，包括电池技术、电机技术、控制技术等，并分析这些技术如何影响动力系统的性能。

我们将介绍电动汽车动力系统的仿真方法，包括建模、仿真和优化等步骤，并通过实例展示仿真技术在电动汽车动力系统设计和优化中的应用。

本文期望能够为电动汽车动力系统的设计者和研究者提供有价值的参考信息，推动电动汽车动力系统的技术进步和应用发展，为实现可持续交通和绿色发展做出贡献。

二、电动汽车动力系统基础知识电动汽车动力系统作为电动汽车的核心组件，决定了车辆的性能表现和行驶效率。

了解和掌握电动汽车动力系统的基础知识，对于研究和设计高性能的电动汽车至关重要。

电动汽车动力系统主要由电池组、电机、控制器和传动系统等部分组成。

电池组作为动力源，为电机提供直流电能。

电机则将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。

控制器则负责调节电机的运行状态，以满足车辆加速、减速和制动等需求。

传动系统则负责将电机的动力传递到车轮上，使车辆得以行驶。

在电动汽车动力系统中，电池组的性能直接影响到车辆的续航里程和充电时间。

目前常见的电池类型包括锂离子电池、镍氢电池和燃料电池等。

其中，锂离子电池因其高能量密度、长寿命和较低的自放电率等优点，被广泛应用于电动汽车中。

电机作为电动汽车的驱动核心，其性能对车辆的动力性、经济性和舒适性等方面都有重要影响。

纯电动汽车动力驱动系统参数优化设计及性能仿真研究

在一定坡度的路面上。
尸＝
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（）１
式中，为整车质量（）厂滚动阻力系数；Ｍ；为Ｃ为迎风阻力系数；为迎风面积（）Ｄｍ；最高行驶车速（ｍ／）ｋｂ。为
另外，电动汽车的蓄电池所输出的电能和电量应该能够维持电动汽车在一定工况下行驶额定
＋
击＋击
㈤的行驶阻力确定传动系速比下限为
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式中，为汽车旋转质量换算系数；为车Ｌ
率之和。电动汽车以最高车速行驶消耗的功率为
３）以最高车速稳定行驶的能力。在电动汽车上，电动机发出的功率应该能够维持车辆以最高
车速行驶。４爬坡能力。电动汽车能以一定的速度行驶）
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纯电动汽车动力驱动系统参数优化设计及性能仿真研究
Ｐｕｒｅｃｔｉｅｈｉｅｄｒｖｅｓｔｅｅｌｒｃｖｃｌｉｙｓｅｍｐａｒａｍｅｔｓｏｐｉｉａｔｏｎｄｅｓｇｎａｎｄｅｒｔｍｚｉｉｐｅｒｏｒａｎｃｅｆｍｓｉｕｌｔｏｎｓｕｄｙｍａｉｔ
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１３根据电动汽车加速性能确定电动机功率．
电３Ｚ＝ｇ“＋ｃＡ３＋６ｄ（）ＰｆＭ
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211098601_某纯电动汽车动力系统能量仿真分析

第35卷第2期2023年4月沈阳大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f S h e n y a n g U n i v e r s i t y(N a t u r a l S c i e n c e)V o l.35,N o.2A p r.2023文章编号:2095-5456(2023)02-0151-06某纯电动汽车动力系统能量仿真分析王楷焱1,王云1,戚基艳2(1.沈阳理工大学汽车与交通学院,辽宁沈阳110159;2.沈阳工学院机械工程与自动化学院,辽宁沈阳113122)摘要:基于某仿真软件搭建了纯电动汽车的动力传动模型,并设置了重要部件的参数,研究了N E D C 工况下部分影响因素对输入转速㊁电池S O C的影响结果㊂通过模型可以直观有效地看出动力传动系统能量传递情况,为综合能量流仿真分析发现的问题进一步提出可供参考的优化建议㊂研究结果显示,建立的动力传动系统能量流仿真模型可靠有效;常温N E D C循环工况下的动力工况表现较好㊂关键词:能量流;仿真;动力传动系统;纯电动汽车;N E D C循环工况中图分类号:U469.7文献标志码:AE n e r g y S i m u l a t i o n A n a l y s i so faP u r eE l e c t r i cV e h i c l eP o w e r S y s t e mWA N G K a i y a n1,WA N GY u n1,Q I J i y a n2(1.S c h o o lo f A u t o m o b i l e s&T r a n s p o r t a t i o n,S h e n y a n g L i g o n g U n i v e r s i t y,S h e n y a n g110159,C h i n a;2.S c h o o l o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g a n dA u t o m a t i o n,S h e n y a n g I n s t i t u t eo fT e c h n o l o g y,S h e n y a n g113122,C h i n a)A b s t r a c t:B a s e do nas i m u l a t i o ns o f t w a r e,t h e p o w e rt r a n s m i s s i o n m o d e lo f p u r ee l e c t r i c v e h i c l e s w a sc o n s t r u c t e d,a n dt h e p a r a m e t e r s o fi m p o r t a n tc o m p o n e n t s w e r es e t.T h e i n f l u e n c e o f s o m e f a c t o r so n i n p u t s p e e da n db a t t e r y S O Cu n d e rN E DC w o r k i n g c o n d i t i o n s w a s s t u d i e d.T h r o u g h t h em o d e l,t h e e n e r g y t r a n s f e r o f t h e d r i v e t r a i n c a nb e i n t u i t i v e l y a n de f f e c t i v e l y s e e n,a n df u r t h e ro p t i m i z a t i o ns u g g e s t i o n sc a nb e p u t f o r w a r df o r t h e p r o b l e m sf o u n d i n t h e c o m p r e h e n s i v e e n e rg y f l o ws i m u l a t i o n a n a l y s i s.Th e r e s e a r c h r e s u l t s s h o wt h a t t h ee s t a b li s h e d p o w e rt r a n s m i s s i o ns y s t e m e n e r g y f l o w s i m u l a t i o n m o d e l i sr e l i a b l ea n d e f f e c t i v e.T h e p o w e r c o n d i t i o nu n d e r t h e n o r m a l t e m p e r a t u r eN E D Cc y c l e c o n d i t i o n i s g o o d. K e y w o r d s:e n e r g y f l o w;s i m u l a t i o n;p o w e rt r a n s m i s s i o ns y s t e m;p u r ee l e c t r i cv e h i c l e; N E D Cc y c l i c c o n d i t i o n s近年来,电动车凭借着其清洁㊁无污染的特点应用越来越广㊂但是一些问题随之而来,最主要的问题就是行驶里程不够远㊂除了大力发展电池技术以外还可以通过提高能量利用率来提高行驶里程㊂目前针对电动车动力系统运行效率的研究大部分是单个零部件的优化[1],但是电动车在行驶过程中,其动力电池㊁电动机控制器和驱动电动机(也称三电)具有很强的耦合关系,如果只是单一地研究某个零部件就很难达到对动力总成全局优化的效果[2]㊂所以,分析能量在整个动力总成内部的传递以及转化的规律即能量流尤为重要㊂针对电动汽车能量流的研究,现在大多是通过进行系统台架试验,或者是通过软件仿真的方法进行,整车试验应用不广㊂国内外一些学者基于试验对电动汽车能量流进行了很多的研究,但没有单独地针对电动车传动系统能量流来研究㊂收稿日期:20220628基金项目:辽宁省科学技术计划项目(2021-M S-354)㊂作者简介:王楷焱(1983),男,辽宁沈阳人,副教授,博士㊂251沈阳大学学报(自然科学版)第35卷本文在建立了某电动车电机动力传动系统数学模型的基础上,测得了不同工况下由驱动电机转轴与车轮之间的连接部分的有效功率和损耗等,分析了各种工况下电池S O C的使用和回收情况㊂1传动系统能量流仿真模拟1.1能量流原理纯电动汽车的能量由电池提供,储存在电池中的电力通常来自电网㊂有关于纯电动汽车能量消耗常用的计算方法可分为2种:一是将电网输入的交流电量作为能耗的计算依据;二是以动力电池输出的高压直流电量作为能量消耗的计算基础㊂绝大多数纯电动汽车的能量流实验中,都对电网中的电能变化进行监测,考虑充电机㊁充电效率等影响因素来开展能量流的计算分析㊂本文中对能量流的计算依托于基于软件搭建的整车能量流仿真模型,是以动力电池输出的高压直流电为计算基础的,动力电池的总输出能量包括电池满电的能量和制动时回收的部分能量[3]㊂当车辆刹车时,能量通过其他制动装置从车轮转移到电池㊂汽车运行时,电池首先将储存的电能传送到电机控制器上,电机控制器根据汽车的需要控制电机,驱动电机将电能转换为机械能,然后通过其他装置传输给车轮,车轮克服阻力带动车辆行驶㊂对于具有制动能量回收功能的纯电动汽车,在制动时,部分能量通过车轮传递到驱动电机上,电机将机械能转化为电能,并将其传输到电池中进行储能㊂在这种情况下电机发挥发电机的作用㊂此外,为了保持低压系统的正常运行,电池管理系统会根据是否缺少12V低压电池,通过D C/D C转换器对部分电池进行充电,并通过电池为低压系统供电[4]㊂从蓄电池充电到驱动车轮运行,纯电动汽车的能量走向可以概括为:充电桩车载充电机蓄电池电流电力调节器电动机动力传动系统驱动汽车行驶㊂在这整个能量传递过程中,主要存在着电能和机械能的转换及消耗㊂图1为纯电动汽车能量流动情况,其中动力电池㊁电机等部件构成电动车的传动系统,它是一个复杂的多非线性因素耦合系统[5]㊂本文利用软件搭建电动车传动系统,研究了不同工况下动力传动系统的能量损耗,为后续研究提供了参考㊂图1纯电动汽车能量流F i g.1E n e r g y f l o wo f p u r ee l e c t r i cv e h i c l e s1.2动力传动系统模型介绍及参数设置纯电动车的动力传动系统模型主要包含驾驶员模型㊁动力电池模型㊁电机模型㊁车辆模型㊁整车控制模型等[6]㊂动力传动系统模型的参数输入主要根据实车参数和试验结果,以便于后续研究的参考㊂1)驾驶员模型㊂在软件中的I F PD r i v e模型库中,根据建模需求和特点,选择驾驶员模型中的D R V D R V A01B子模型,其内部自带P I D控制器㊂驾驶员模型可以联和V C U整车控制单元通过对比目标车速与实际车速来控制加速和制动信号[7]㊂控制原理如下:ΔV=V t a r g e t-V r e h;(1)S a c c=G P a c cΔV+G I a c cʏΔV d t+G A a c c d V t a r g e t;(2)S b r a k=-G P b r a kΔV-G I b r a kʏΔV d t-G A b r a k d V t a r g e t㊂(3)式中:S a c c为加速信号;S b r a k为制动信号;V t a r g e t为目标车速;V r e h为实际车速;G为车辆质量;P a c c㊁I a c c㊁A a c c 分别为加速控制的P I D增益系数;P b r a k㊁I b r a k㊁A b r a k分别为制动控制的P I D增益系数,t为时间㊂2)动力电池模型㊂本文选取的是D R V B A T001电池模型,这是电池模型的一类子型号,这种电池是由电池组串联或并联而成的㊂电池的输出电压可用以下公式进行计算:U o u t =U o -R I ㊂(4)式中:U o u t 为电池输出电压;U o 为电池开路电压;R 为等效电阻;I 为输入电流㊂在变电压情况下,它包括一个内阻模型㊂需要实验数据来描述开路电压和内阻㊂开路电压和内阻取决于温度和电池S O C ㊂其中电池S O C (又称电池荷电状态)值计算公式如下:d V S O C d t =-I 100C n o m ㊂(5)式中C n o m 为电池额定容量㊂3)电机模型㊂纯电动汽车传动系统中电机为整车提供动力,是电动汽车的核心㊂其将电能转换为机械能的过程中有一定的能量损失㊂本文选用D R V E M 02-电机模型,它是一个带有变频器的电动机模型㊂其输出转矩和功率损耗可以通过数据文件或特征参数来确定㊂电机输出的扭矩限制条件如下:T m i n ɤT ɤT m a x ㊂(6)式中:T m i n 为电机最小扭矩;T m a x 最大扭矩㊂4)车辆模型㊂与传统汽车相比,纯电动汽车最大的变化是它的动力系统,用动力电池和驱动电机取代了传统发动机㊂汽车上的其他系统,如车身㊁方向盘和悬架等,基本上维持了传统的运行原理和结构[8]㊂类似的原理和结构使得电动车具有与传统汽车相同的行驶阻力,研究方法和过程也大致相同㊂由汽车理论可知,车辆行驶时受到总的阻力为ðF =F f +F i +F w +F j ㊂(7)式中:F f 为滚动阻力,N ;F i 为坡度阻力,N ;F w 为空气阻力,N ;F j 为加速阻力,N ㊂则电动车驱动力-行驶阻力的平衡方程为F d =F f +F i +F w +F j(8)或T t q i g i o ηT r =G f +G i +C D A u 2a 21.15+δm d u d t ㊂(9)式中:F d 为车辆行驶需求驱动力,N ;T t q 为驱动电机转矩,N ㊃m ;i g 为变速器传动比;i o 为主减速器传动比;ηT 为传动效率;r 为车轮半径;G 为汽车所受重力,N ;f 为滚动阻力系数;i 为坡度;C D 为风阻系数;A 为迎风面积,m 2;u a 为车速,k m ㊃h -1;δ为旋转质量换算系数;m 为汽车质量,k g ;d u d t 为加速度,m ㊃s -2㊂本文选用D R V V E H 02-车辆模型,这是车辆的一个子模型㊂5)整车控制器模型㊂整车控制器(V C U )包括4个模块,有输入㊁输出信号传输模块㊁驱动控制策略模块㊁制动控制模块㊂整车控制器模型是纯电动汽车动力传动系统建模的核心,本文选用D R V V C U E 03-电动汽车控制单元模型,图2是它的驱动程序命令,它是使用来自驾驶员的加速和制动命令计算扭矩的㊂图2 V C U 制动策略F i g .2 V C Ub r a k i n g s t r a t e g y1.3 动力传动系统模型的建立在动力传动系统模型的搭建过程中,暂不考虑电机和动力电池等部件的热特性,因此把热接口都设置成定值[910]㊂动力传动系统模型如图3所示,主要包括驾驶员模型㊁整车控制器模型㊁传动系统模型㊁电驱系统模型等㊂351第2期王楷焱等:某纯电动汽车动力系统能量仿真分析图3动力传动系统模型F i g.3D r i v e t r a i nm o d e l2模型仿真分析设置仿真工况为N E D C循环工况,环境温度为25ħ,车辆总质量为1206k g,车辆最大制动力矩为1000N m,电机扭矩范围为-208~208N m,仿真时间为1180s㊂车辆控制单元(V C U)分析驾驶员的输入(加速和制动),并命令电机和车辆制动㊂对于制动指令,V C U可以命令电动机作为发电装置为电池充电㊂V C U对制动回收的控制策略是:当S O C值低于89%时,V C U授权制动再生,电机用于制动车辆和充电;当S O C值高于95%时,不授权制动再生㊂电机转速小于69r㊃m i n-1时,V C U不授权制动再生,电机转速大于71r㊃m i n-1时,授权制动再生㊂开始行驶时制动力矩仅由车辆制动器提供,当电机转速到达设定值后将制动扭矩分成2部分:车辆制动扭矩为60%,电机扭矩为40%㊂图4表示在开始阶段电池S O C值低于95%,此时处于低阈值状态,V C U会授权制动再生;当S O C 值高于95%时,即高阈值状态,不再进行制动能量回收;S O C值低于89%时,再次回到低阈值状态, V C U再次授权制动再生,一直到S O C值为95%以上时停止授权㊂图5表示初始阶段电机转速较低,此时电机转速处于低阈值状态,没有制动回收㊂当电机转速达到71r㊃m i n-1,达到高阈值状态,V C U授权制动回收;当电机转速低于69r㊃m i n-1时,停止制动回收,直到电机转速再次达到71r㊃m i n-1时,V C U会启用制动再生㊂图4S O C阈值F i g.4T h r e s h o l do f S O C图5电机转速阈值F i g.5M o t o r s p e e d t h r e s h o l d451沈阳大学学报(自然科学版)第35卷选择齿轮传动比的时候考虑其爬坡能力,传动比越大其爬坡能力越强,图6可以看出汽车运行相同的时间,传动比为5时,电池S O C 值下降最慢,传动比为8时,S O C 值下降最快;制动时,传动比为7和8的回收量大致相同,传动比为5的回收效率最好,传动比为6时回收效率最差㊂图7表示的是不同的传动比下的电机输入到汽车的转速,当传动比为8时,转速曲线已经有明显的变形,传动比为5㊁6和7时,转速曲线大致相同㊂结合图6考虑,在实际操作中,传动比选择5㊂图6 电池S O C F i g .6 S O Co f b a t t e r y 图7 输入转速F i g .7 R o t a t i o n a l s p e e do f i n pu t 图8表示的是相同条件下汽车质量不同时对电池S O C 的影响㊂开始运行时各种质量的汽车其电池S O C 值下降情况大致相同,运行时间越长差距越明显,汽车质量越小S O C 值下降得越慢,经济性越好且随着工况运行对电池S O C 的影响越大㊂实验中要以真实情况为准㊂图9表示的是风速对电池S O C 的影响,设置运行时长10000s ㊂起始阶段,各工况运行差异不大,运行到1000s 时开始出现明显差异㊂无风(风速为0m ㊃s -1)状态下,电池S O C 使用情况是最优的㊂三级风(风速为3.4~5.4m ㊃s -1)时,电池S O C 下降状态明显,运行期间S O C 值下降约91%,而无风工况下运行S O C 值只下降约70.5%,风速对电池S O C 的使用有较大影响㊂图8 汽车质量对S O C 的影响F i g .8 E f f e c t o f v e h i c l ew e i g h t o nS O C 图9 风速对S O C 的影响F i g .9 E f f e c t o fw i n d s pe e do nS O C 3 结论本文中用仿真软件搭建了纯电动汽车动力传动模型并且设置相关参数,提出了电池S O C 在不同电量下的V C U 对制动回收的控制以及在电机不同转速下V C U 对制动回收的控制,对比了不同影响因素下汽车输入转速和电池S O C 的情况,得到以下结论:1)传动比为5时,电池使用情况最优且转速曲线符合实际曲线,传动比为6时,能量回收效果最差;传动比为8时,转速曲线已经有明显的变形且电池S O C 使用情况较差㊂2)汽车总质量越小,行驶中电池S O C 值下降越慢且差异性变化明显㊂3)速度保持不变的情况下,无风状态时电池S O C 下降最慢;随着风力增大,S O C 下降增大㊂随着551第2期王楷焱等:某纯电动汽车动力系统能量仿真分析651沈阳大学学报(自然科学版)第35卷运行时长增加,无风和三级风对电池S O C的影响体现出较大差异㊂从S O C值的变化和车速可以计算出汽车的行驶里程,当S O C值从90%到10%时,汽车的行驶距离约为133k m㊂通过该仿真分析可以直观的看到能量传输情况,也可以监测整个动力传动系统的能量回收情况,为实现整车系统最优控制和降低车辆能耗提供帮助㊂参考文献:[1]李渝丽.基于轮毂电机的纯电动汽车动力系统匹配研究[D].太原:中北大学,2020.L IY L.R e s e a r c ho n p o w e r t r a i n m a t c h i n g o f p u r ee l e c t r i cv e h i c l eb a s e do nh u b m o t o r[D].T a i y u a n:N o r t h U n i v e r s i t y o fC h i n a,2020.[2]沈童.面向极限工况的分布式驱动电动汽车纵横协同控制研究[D].南京:东南大学,2021.S H E N T.R e s e a r c h o nl o n g i t u d i n a la n dl a t e r a lc o o r d i n a t i v e c o n t r o lf o r d i s t r i b u t e d d r i v i n g e l e c t r i c v e h i c l e u n d e re x t r e m ec o nd i t i o n[D].N a n j i n g:S o u t he a s tU n i v e r s i t y,2021.[3]徐金波.纯电动汽车驱动控制策略与能量管理策略分析[D].西安:长安大学,2019.X UJB.A n a l y s i so fd r i v ec o n t r o ls t r a t e g y a n de n e r g y m a n a g e m e n ts t r a t e g y f o r p u r ee l e c t r i cv e h i c l e[D].X i a n:C h a n g a n U n i v e r s i t y,2019.[4]陈挺.一种新能源船混合动力电源管理系统设计与实现[D].海口:海南大学,2021.C H E N T.D e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fah y b r i d p o 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a r c h o n e n e r g y c o n s e r v a t i o n o f g a s o l i n e h y b r i d p o w e r s y s t e mb a s e d o n e n e r g y f l o we x p e r i m e n t a n d s i m u l a t i o n[D].C h a n g s h a:H u n a nU n i v e r s i t y,2021.[9]S H R I V A S T A V A R,P O R R A SAF,A L L E N DB.E l e c t r i f i e dv e h i c l e t h e r m a lm a n a g e m e n t s y s t e m:U S20200231024[P].20200723.[10]陆训,汪跃中,张朝闻.基于AM E s i m纯电动汽车高温适应性分析研究[J].汽车实用技术,2019(5):2931.L U X,WA N G Y Z,Z H A N G C W.S t u d y o nh i g ht e m p e r a t u r ea d a p t a b i l i t y o fe l e c t r i cv e h i c l eb a s e do n A m e s i m s o f t w a r e[J].A u t o m o b i l eA p p l i e dT e c h n o l o g y,2019(5):2931.ʌ责任编辑:肖景魁ɔ。

CRUISE纯电动车动力性能仿真及优化

虚拟与仿真CRU ISE 纯电动车动力性能仿真及优化姜海斌,黄宏成(上海交通大学汽车工程研究院汽车电子控制技术国家工程实验室,上海200240)Simulation and Optimization of the Electric Vehicle s Dynamic Perf ormance on CRUISEJIANG Hai bin,HUANG Hong cheng(N ational Eng ineer ing L abor ator y of Automo tiv e Elect ronics,I nstitute o f Automo tiv e Eng ineer ing,Shang hai Jiao T ong U niv ersity ,Shang hai 200240,China)摘要:以后轮驱动纯电动车为例,利用CRU ISE 软件建立了电动车的动力系统模型,并用此软件模拟得到其动力性能,验证了该模型分析车辆动力性能的可行性.分析了影响续驶里程及最大爬坡度的各种因素,提出的措施和方法能够很好地提高电动汽车动力性能.关键词:纯电动车;建模;CRUISE;续驶里程;优化中图分类号:U 469.7文献标识码:A 文章编号:10012257(2010)04006104收稿日期:20091203Abstract:T aking r earw heel dr iv e as an ex -am ple,the mo del of the electric vehicle is estab -lished in CRUISE.Also this softw are is used to simulate the perfo rmance of the vehicle.T he simu -lation results validate that CRU ISE can analyze the feasibility of vehicle per for mance.Then,various facto rs that affect continued driving range and lar -g est gr adeability ar e analyzed.The applied methods ar e all useful for the improvement of perform anceof the vehicle.Keywords:electricvehicle;m odeling;CRUISE;co ntinued driving rang e;optimization0 引言随着能源和环境对人类生活和社会发展的影响越来越大,全球石油危机和大气污染日趋严重,各种电动汽车也应运而生.纯电动汽车没有内燃机车辆工作时产生的废气,是目前最环保的车型之一[1].与传统的燃油汽车相比,由于电动车所具有的节能、环保优点,使其成为未来汽车产业发展的趋势之一.在研究和开发电动汽车的部件及选择最佳结构时,为缩短开发周期,降低开发成本,缩小研究范围,找到技术的突破口,特别是在技术方案的选择阶段,在系统和关键部件的选择上,可依靠高效的计算机对系统和关键部件进行建模,然后进行模拟仿真,从而找到最佳方案.1 纯电动汽车建模纯电动汽车的建模和动力总成系统的选择,对于整车系统的建立是非常重要的.电动汽车的运行性能主要由动力总成系统来决定.电动汽车动力总成系统的组成部分主要包括电池、电机、离合器、变速箱、减速器以及车轮.本文设计的纯电动车模型和动力总成系统如图1所示.图1 整车模型和动力系统1.1 电机模块电机是纯电动汽车惟一的驱动单元,它的技术性能直接影响到车辆的运行性和经济性.因此,必须按照电动车的技术要求合理地选择电机的参数和指标.在CRU ISE 中,电机的参数设置定义了电机的额定电压,电机在各种工作过程状态中的转矩和转速,电机效率关系以及其它一些参数[2].模型中电机的基本参数如表1所示.表1 电机的基本参数额定转速(r/m in)1430峰值转速(r/m in)5600额定转矩(N m)20峰值转矩(N m)40额定功率(kW)3峰值功率(kW)6额定电压(V)481.2 电池模块电池是制约电动汽车发展的关键因素,目前可采用的电池有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池和燃料电池等.铅酸电池虽然比能量比较低,但其技术可靠,生产工艺成熟,成本低,拥有适合电动汽车使用的良好的大电流输出性能以及多种型号和尺寸.考虑到整车的成本,本车型选用了铅酸电池作为动力源.在CRU ISE中,根据电池建模的参数做出电池的SOC与电池电压之间的关系曲线,SOC 值的大小直接反映了电池所处的状态,由此可限定电池的最大放电电流,并可在仿真过程中更精确地计算各种工况下电动车的续驶里程.所选用的电池在试验室经过不同状态下的充放电试验,根据在试验中测得电池电压、电流和放电时间等参数,推断出SOC与电压的关系.2 CRU ISE中建模与仿真CRUISE软件可以用于车辆的动力性,燃油经济性以及排放性能的仿真,其模块化的建模理念使得用户可以便捷地搭建不同布置结构的车辆模型,其复杂完善的求解器可以确保计算的速度.它可用于汽车开发过程中的动力和传动系统的匹配、汽车性能预测和整车仿真计算;可以进行发动机、变速器、轮胎的选型及其与车辆的匹配优化;可以用于混合动力汽车、纯电动汽车的动力、传动及控制系统的开发和优化[3].CRUISE软件的主要特点是:a.模块化的设计思想使得用户能够便捷地进行车辆的整车模型和动力总成系统的建模,并且能够方便地进行修改和优化.b.智能化的驾驶员模块,能够很好的模拟驾驶员的意图.c.M atlab接口模块,使得用户能够使用比较复杂的控制算法.2.1 CRUISE中车辆模型按照上述结构,在CRUISE中进行建模. CRU ISE采用图形化的界面,用户可以从已有的模型箱中选择自己想要的模型.将电池、电机、离合器、变速箱、驾驶员模块以及车轮等模块拖入CRUISE 的工作区中,建立模型.输入系统中各个模块的参数,如车辆模块的满载重量、迎风面积和阻力系数等;电机的电压、转矩和转速等;车轮的摩擦系数;主减速器的主减速比等.在CRUISE仿真时,系统会提示所有必须要输入的参数,按照这个要求,把参数一一输入即可.建立系统的物理连接和信号连接.首先完成物理连接,当各子系统模型选定之后,应根据汽车配置方案和部件连接关系建立模型的物理连接.只需用connect连接功能建立物理连接.传动系各部件之间有直接的物理连接关系,车轮和制动器之间也有物理连接关系,但驾驶室与动力传动系和制动系之间没有物理连接.在仿真过程中,它们之间是通过信号连接来传递信息.信号连接是汽车建模过程中比较关键内容之一,也有较大难度.要想正确建立汽车各子模型之间的信号连接关系,必须对汽车系统内部各部件之间的连接、控制关系以及信息传递关系,有比较深刻的理解.如驾驶员模块需要连接来自电机的转速信号,变速箱的档位信号等;制动器需要连接制动压力信号;摩擦离合器需要来自驾驶员期望的结合程度[4].系统需要把所需的信号连接全部定义准确,如果有一个错误,那么将无法运行仿真程序.2.2 仿真及结果分析根据纯电动汽车仿真的要求,选择和编辑相应的任务及工况,设置合适的仿真步长和精度进行仿真计算.设定的计算任务有:在任务Cycle Run中仿真续驶里程;在任务Climbing Per for mance中仿真最大爬坡度;在任务Constant Dr iv e中仿真最高速度.运行CRUISE,得到仿真结果如下所述.a.续驶里程.建立一个25km/h匀速行驶工况,通过对电池SOC的变化对应的时间来得到纯电动车的续驶里程所需要的电量值.运行这个任务,得到纯电动车的SOC变化图.考虑到电池的输出效率为85%,得到当电动汽车以25km/h行驶100km 后,电池所消耗的电量约为130.6A h,行驶120km所消耗的电量为156.8A h.和理论所求得结果一致.b.爬坡性能.根据CRUISE软件result的报告,可以得到最大爬坡度和最高速度确切值.爬坡表现:档位,1;最大爬坡度,15.43%;车速,5.00km/ h;电机转速,602.86r/min;速度率,0.00.最大车速理论值,51.41km/h;实际值,43.71km/h.从仿真结果可以看出,根据目前车辆的参数,当电池的容量为160A h时,在25km/h的匀速运行工况下,电动汽车的续驶里程约为120km.电动汽车的最大爬坡度为16.05%,最高速度为43.71 km/h.与通过汽车理论计算得到以及车辆所要求的性能参数基本一致.这证明了利用CRU ISE软件对车辆整车性能仿真和分析是可行的.3 整车性能影响因素分析3.1 续驶里程设f为滚动阻力系数;r为轮胎滚动半径;m为汽车总质量;i g为传动系速比;C D为迎风阻力系数; t为传动系效率;A为迎风面积;Q为电池的额定容量;U E为电池的端电压; 为电机效率.则汽车以速度v等速行驶时所需的电机输出扭矩M和功率P 分别为:M=(f m+C D A v2/21.15)ri g t(1)P=(f m+C D Av2/21.15)(v/3.6)ri g t(2)电池携带的额定总能量为:W0=QU E(3)理想状态下等速行驶的续驶里程s为:s=W0vP/=QU E vP(4)从式(4)可以看出,在整车携带的电池总量和电池比能量不变的条件下,续驶里程指标与行驶阻力功率P有关[5].而行驶阻力功率又与滚动阻力系数f,迎风阻力系数C D,整车总质量m,迎风面积A,车速v,传动系效率 t,车轮半径r和传动系速比i g 有关.以电动车参数(总质量m=1100kg;f= 0 012;A=3m2;C D=0.45; t=0.9;r=0.26m)为例作分析.a.不同等速v对续驶里程的影响.在不同速度的匀速状态下运行,车辆的续驶里程是不同的[6].设置电池的电量为160A h(为确保安全,视电量剩20%时一次运行结束),不同匀速行驶状态对车辆的续驶里程的影响,如图2所示.图2 不同匀速行驶状态下车辆续驶里程的影响从图2中可以看到,各种不同的匀速行驶中,以速度接近零行驶时,车体所消耗的能量最小,对于拥有固定能量的系统来讲,其续驶里程也最长.因此,若想增加续驶里程,应尽可能以低速行驶.b.整车参数对续驶里程的影响.图3,图4和图5分别表示在匀速25km/h行驶下,迎风阻力系数C D,滚动阻力系数f和整车总质量m对一次充图3 迎风阻力系数对续驶里程的影响图4轮胎滚动阻力系数对续驶里程的影响图5 整车总质量对续驶里程的影响电续驶里程的影响.可见携带能源极为有限的电动汽车对降低滚动阻力系数、迎风阻力系数和整车总质量的要求非常迫切.c.电池参数对续驶里程的影响.由式(4)可知,电动汽车携带的电池总量以及电池的端电压的大小都会影响续驶里程,并且它们与续驶里程成正比.可见提高电池的最大容量及电池端电压,对提高电动汽车续驶里程意义重大.另外,电池放电效率同样对续驶里程有着重要的影响,电池放电效率越高,续驶里程的数值也越大.d.电机对续驶里程的影响.电机参数中电机的效率对续驶里程的影响最大.效率越高,续驶里程的数值越大.同时在各种工况下的效率对续驶里程的影响更大.因此对电动车用电机而言,不仅要求电机在额定状态下具有较高的效率,而且要求电机具有很宽的高效率区域,这样才能在各种行驶工况下充分利用有限的能量.对此,提出了增加一次充电续驶里程的措施:尽可能选择较低的行驶速度;降低轮胎的滚动阻力系数,选用低阻力轮胎;降低迎风阻力系数,进行车身的流线型改进;减轻汽车总质量;扩大电机的高效区范围及提高电机效率.3.2 最大爬坡度汽车的最大爬坡度,是指汽车满载时在良好路面上用第一档克服的最大坡度,它表征汽车的爬坡能力.爬坡度用坡度的角度值(以度数表示)的百分数来表示.设T tq为电机最大转矩;i g为变速器加速档传动比;i0为主减速器传动比; t为传动系的机械效率;r 为轮胎半径.则对于电动汽车来说,车辆的最大驱动力为[7]:F t=T tq i g i0 tr(5)而车辆的滚动阻力F f=mf cos ,坡度阻力为F i=m sin ,加速阻力.同时由于在计算最大爬坡度时车速很小,故可忽略空气阻力F W.由驱动力行驶阻力平衡公式F t= F=F f+F W+F i+F j,得到最大爬坡度 max的计算公式为:T tq i g i0 tr=mf cos max+m sin max(6)由式(6)可以看出,最大爬坡度与电机最大转矩T tq、轮胎半径r、整车总质量m和滚动摩擦系数f 等参数有关.a.电机参数对最大爬坡度的影响.在电机参数中,电机最大转矩的大小与车辆最大爬坡度的大小有着直接的联系[8].电机的最大转矩越大,最大爬坡度也越大.因此,从电机方面来说,若想提高车辆的爬坡性能,可以通过提高电机的最大转矩来实现.b.车辆参数对最大爬坡度的影响.图6,图7分别表示轮胎滚动阻力系数f和整车总质量m对车辆最大爬坡度的影响.从图6,图7中可见,轮胎滚动阻力系数和整车总重量都对最大爬坡度有很大的影响[9].要想获得合适的最大爬坡度,就必须合理地设置这2个参数.图6轮胎滚动阻力系数对最大爬坡度的影响图7 整车总质量对最大爬坡度的影响对此,提出了增加爬坡性能的措施:选择拥有较高最大转矩的电机;降低轮胎的滚动阻力系数,选用低阻力轮胎;减轻汽车总重量.4 结束语运用CRUISE软件对纯电动车进行建模和动力性能的仿真,得到了续驶里程、最大速度及最大爬坡度等指标,仿真结果验证了CRU ISE仿真动力性能的可行性.通过本文的仿真和分析,为电动汽车的参数选择以及结构优化提供了依据.参考文献:[1] 康龙云.电动汽车最新技术[M].北京:机械工程出版社,2008.[2] 王斌,李征,等.CR U ISE 软件在混合动力汽车性能仿真中的应用[J].计算机应用,2007,9(3):1-3.[3] 赵海峰.基于CR U ISE 软件的AM T 车辆性能仿真分析与实验研究[D].重庆:重庆大学,2005.[4] 王保华,罗永革.基于CRU ISE 的汽车建模与仿真[J].湖北汽车工业学院学报,2005,19(2):2-3.[5] 李国良,初亮,鲁和安.电动汽车续驶里程的影响因素[J].吉林工业大学自然科学学报,2000,30(3):1-3.[6] 杜发荣,吴志新.电动汽车传动系统设计与续驶里程研究[J].农业机械学报,2006,37(11):3-4.[7] 余志生.汽车理论.3版[M ].北京:机械工程出版社,2000.[8] Cheng Chang T ing.H y br id electric vehicle design tominimize ener gy use [C].T he U niv ersity of T ex as at A rling ton,2000.[9] Sha Y L.T he pow er desig n and calculation o f EV S[A].T he 16t h Inter nat ional Batter y,H ybrid and F uel Cell Elect ric Vehicle Symposium &Ex hibitio n [C ].Beijing ,1999.作者简介:姜海斌 (1985-),男,江苏张家港人,硕士研究生,研究方向为汽车动力系统仿真以及汽车系统控制等;黄宏成 (1972-),男,江苏苏州人,副教授,研究方向为汽车系统控制以及底盘开发.ARM 7参数自整定模糊PID 控制器的仿真及设计王朝宁1,姜学东1,马立刚2(1.北京交通大学电气工程学院,北京100044;2.山西省电力公司吕梁供电分公司,山西吕梁033000)Design and Simulation of Self tuning PID type Fuzzy Controller Based on A RM 7ProcessorWANG C hao ning 1,JIANG Xuedong 1,MA Li gang 2(1.Schoo l o f Electrica l Eng ineering ,Beijing Jiaoto ng U niver sity,Beijing 100044;2.Shanx i L vliang P ower Supply Co mpany ,L v liang 033000,China)摘要:常规PID 控制器参数设定之后,运行环境改变时不能实现参数的在线整定,这样会影响系统的控制效果.本设计以误差e 和误差变化率ec 作为输入,经过一定的模糊推理规则,对PID 控制器的参数进行自动整定.在M atlab 环境下对系统进行了仿真,从仿真的结果可以看出,添加模糊控制环节后,系统的动静态性能得到了提高.同时基于ARM 7处理器完成了该控制器的软硬件设计.关键词:参数自整定模糊控制PID;M atlab;ARM 7处理器中图分类号:T P273文献标识码:A 文章编号:10012257(2010)04006505收稿日期:20091203Abstract:When operating environmentchang ed,the traditio nal PID contro ller can t online regulate its parameters,w hich are co nfigured w ellat the beginning.And that w ould affect contro l per for mance o f system.Taking erro r and decay r ate of err or as inputs in the desig n,arg um ents o f PID contro ller can reach self tuning function,as to some accurate fuzzy sets.From the result of simu -latio n done w ith M atlab,dy namic and static per -formances of system added fuzzy controller are im -proved.T he autho r also com pleted the hardw are and so ftw are desig n of the contro ller based on ARM7processor.Key words:self tuning PID type fuzzy con -troller;M atlab;ARM7processor0 引言模拟PID 闭环控制在常规的电源控制技术中应用很普遍,效果比较理想并且稳定,但其缺点是一。

纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真研究

科技风2021年6月机械化工DO/10.19392/kd1671-7341.202117075纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真研究韩宁梁作华刘婷聊城职业技术学院山东聊城252000摘要：纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真研究是其设计开发中的一个重要环节，主要工作是根据预设的电动汽车性能指标，对动力系统的主要部件进行选型，以及动力参数的匹配和仿真，本文利用电动汽车仿真软件ADVISOR进行仿真，根据仿真结果，对纯电动汽车进行动力性和经济性分析，仿真数据显示所匹配的动力系统参数基本满足设计要求。

关键词：纯电动汽车；动力系统；ADVISOR；仿真尽管汽车为人类现代生活提供了巨大的方便，但随着汽车数量的逐年增加,也造成了巨大的能源和环境问题。

纯电动汽车是以可充电电池作为动力源，由电机驱动，因此其具有环保无污染、噪声低、能源利用率高等显著特点，在能源环境问题日益严峻的今天逐渐受到了汽车行业的重视。

纯电动汽车动力系统参数匹配主要是指在满足整车动力性和经济性的基本要求下，合理匹配动力系统中各部件的类型和参数。

纯电动汽车动力系统相关参数的设计与匹配对整车性能有着非常显著的影响,合理的参数匹配可以有效地改善纯电动汽车在各种工况下行驶时的性能。

1纯电动汽车动力系统参数的匹配设计1.1纯电动汽车的性能指标根据国家标准GB28382-2012、GB18385-2001以及GB18386-2001中对纯电动汽车的动力性能、经济性能的相关技术要求，本论文提出了某纯电动汽车的基本性能指标，如下表所示。

性能指标参考值最高车速>120km/h加速时间0〜50km/m加速时间＜8s 0〜100km/m加速时间＜15s最大爬坡度25%（车速为20km/h）续驶里程#120km（60km/h匀速行驶）1.2电机类型选择及参数匹配设计对纯电动汽车电机进行匹配主要是对电机类型进行选择,对电机功率的计算以及转矩转速的确定。

1.2.1电机的类型选择驱动电机的选择对纯电动汽车的性能有很大影响，不仅需要满足汽车运行时的基本性能，还应当满足汽车行驶时的舒适性、环境适应性等要求。

基于AVL Cruise的纯电动卡车动力性、经济性仿真分析

1 概述整车动力和传动系统的匹配，直接影响车辆动力性和经济性。

对于商用车而言，动力匹配的传统思路是根据车辆应用工况，结合零部件资源，着重零部件可靠性与成本进行选型，车辆动力性、经济性一般在样车试制完成后，基于实车试验进行验证。

这种传统设计思路大大延长了产品开发周期和开发成本。

目前，整车动力和传动系统匹配仿真技术快速发展，新能源卡车设计开发过程中，在整车方案设计阶段，利用AVL 软件对车辆性能进行仿真分析，再利用实车试验验证设计精度，并逐步优化车辆模型的正向开发思路，已经得到广泛应用。

2 整车模型建立2.1 车辆构型和基本参数根据纯电动卡车的使用场景，确定车辆动力、传动系统构型和性能指标。

现基于某款6×4纯电动牵引车工况，选用驱动电机和多挡AMT 变速器构型，整车设计参数见表1，整车性能指2。

表1 整车设计参数表2 整车性能指标2.2 仿真模型建立根据车辆构型和基本参数状态，在AVL Cruise 软件界面，添加整车、驾驶员、驱动电机、动力电池、变速器、换挡控制、主减速器、轮胎等模块，并进行参数设置，建立机械和数据总线连接，构建仿真模型，如图1所示。

图1 整车仿真模型2.3 后桥速比的确定根据驱动电机和变速器参数、最高车速性能要求，由可得，主减速比i 0≤5.53。

根据整车轴核和附着力、坡道起步能力要求，由可得，主减速比i 0≥5.04。

基于AVL Cruise 的纯电动卡车动力性、经济性仿真分析/郭晓勐刘国庆崔红雨公彦峰（中国重汽集团汽车研究总院）【摘要】文章根据整车设计参数和性能要求，进行动力系统匹配。

基于AVL Cruise 建立整车模型，对车辆动力性、经济性进行仿真分析，通过样车试验验证匹配方案的合理性。

基于匹配和仿真的纯电动卡车正向设计开发流程，有效保证产品匹配方案的合理性，降低产品开发风险，缩短新产品开发周期。

项目量值尺寸参数驱动型式6×4外形尺寸/mm 7 480×2 500×3 335轴距/mm 3 800/1 400质量参数整备质量/kg 10 500满载质量/kg 49 000驱动电机持续/峰值功率/kW 220/360持续/峰值扭矩/Nm 1 500/2 100最高转速/rpm3 400变速器型式4AMT Ⅰ挡速比 5.53Ⅱ挡速比 3.05Ⅲ挡速比 1.66Ⅳ挡速比 1.00额定扭矩/Nm 2 500驱动桥主减速比待定轮胎型号12R22.5滚动半径/m0.538项目设计指标最高车速/(km/h)11030 min 最高车速/(km/h)750-50 km/h 加速时间/s 2280-110 km/h 超越加速时间/s200坡道起步能力/(%)20电量消耗经济性/(kWh/km)＜2.2图2 整车滑行阻力曲线3 整车性能仿真分析3.1 动力性分析对整车的最高车速、0-50km/h 加速、80-110km/h超越加速、坡道起步能力等动力性项目进行仿真计算，整车动力性仿真结果见图3至图5。

纯电动车动力系统选型和基于AVL Cruise的性能仿真

2010年第 4期
移动电源与车辆
13
表 1 原车行驶参数
整备质量 m 0 满载质量 m 1 迎风面积 A 风阻系数 CD
/ kg
/ kg
/m2
轴距 L /mm
车轮滚动半径 r 后桥速比 i0 滚动阻力系数 f /m
11 800
17 500
7. 5
0. 65
5 800
0. 5
6. 3
0. 02
关键词: C ru ise; 模型仿真; 模型标定; 车辆动力性 do:i 10. 3969 /.j issn. 1003 4250. 2010. 04. 005 中图分类号 : U469. 72 文献标识码: A 文章编号: 1003 4250( 2010) 04 0012 07
作者简介: 王瑞敏 ( 1975- ), 女, 山东人, 博士学位, 研究方向为汽车仿真, 节能, 新能源汽车。
# 0. 5+
17 500 # 9. 8 # sin( arctg0. 18) # 0. 5 6. 3 # 2. 6 # 0. 9
= 1 139 N m
考虑 10% 的余量, 驱动电机的最大扭矩应选
1 300 N m。取电机最大扭矩为额定扭矩的 2倍, 则
电机的额定扭矩为 650 N m。
12
Movab le Power Stat ion & V eh icle
No. 4 2010
理论研究
纯电动车动力系统选型和基于
*
AVL C ru ise的性能仿真
王瑞敏, 张帆
(上汽商用车技术中心新能源技术部, 上海 200438)

电动汽车驱动控制系统设计--毕业设计

表1-2未安装防护设备汽车的排放系数（g/车，km）
排放物质
燃油汽车排放系数
电动汽车排放系数
甲醛
0.87
0
一氧化碳
46.50
0
碳氢化合物
3.52
0
氮氧化合物
2.40
0
硫氧化合物
2.40
0
有机酸（醋酸）
0.87
0
有机酸（醋酸）
0.224
0
在表格1-3中所示，重量为1 000kg的传统汽车使用无铅汽油所排放的HC、CO、CO2、SO2分别为0.018、0.91、0.077 1、0.004 5—0.045 36kg。其中，电动汽车的尾气排放包含了发电厂气体排放量，分为火力发电厂和天然气发电厂两种情况，意义与燃油汽车相同。表格1-3资料来源于美国通用汽车公司电动汽车技术报告。
1.2
电动汽车以蓄电池的电能为动力，在行驶时几乎没有废气排出，比燃油汽车减少92%-98%，是最被看好的“零污染”汽车。因此，电动汽车的使用时为解决环境污染问题提供了很好的一条途径。
表1-1比较了燃料汽车和电动汽车的废气排放（主要成分）。表格1-1资料来源：《国家重大科技产业工程项目电动汽车实施方案》。
关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制
ABSTRACT
Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application.

基于ADVISOR的纯电动汽车动力性匹配设计及仿真研究

二、纯电动汽车动力性匹配设计
1、电机选型：根据车辆性能需求和成本考虑，选择合适的电机类型，如直流电机、交流电机、永磁同步电机等。
2、电池选型：选择高能量密度、高功率密度、长寿命的电池，以满足车辆的续航里程和性能需求。
3、传动系统设计：根据电机特性和电池特性，设计合适的传动系统，如减速器、差速器等，以实现车辆的动力传递和分配。
2、电池匹配：根据车辆续航里程需求，选择合适容量的电池。并优化电池的充放电倍率，以提高电池的使用效率；
3、传动系统设计：根据车辆的动力性能要求，设计合适的传动比。并选用合适的齿轮材料和热处理方式，提高传动系统的强度和耐磨性。

4、整车动力性参数优化：通过调整车辆的风阻系数、轮胎滚动阻力等参数，优化整车的动力性能和能效。
3、优化设计：根据仿真结果，对设计进行优化，提高车辆的动力性和经济性。
四、结论
纯电动汽车的动力性匹配设计及仿真研究是提高其性能的重要手段。通过对电机的选型、电池的选型、传动系统的设计以及控制系统的设计，可以实现对纯电动汽车的动力性匹配设计。通过建立仿真模型并进行仿真分析，可以评估设计的合理性并进行优化。这将有助于提高纯电动汽车的性能和市场接受度。
基于ADVISOR的纯电动汽车动力性匹配设计及仿真研究
目录
01 一、引言
03 三、研究方法
02 二、文献综述 04 四、动力性匹配设计
目录
05 五、仿真研究
07 参考内容
06 六、结论与展望
一、引言
随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，电动汽车的发展受到了越来越多的。其中，纯电动汽车作为一种重要的新能源汽车形式，具有零排放、低能耗和高能效等优点，因此得到了广泛应用。动力性作为纯电动汽车的重要性能指标，直接影响了车辆的行驶性能和用户体验。本次演示将利用ADVISOR软件，对纯电动汽车的动力性匹配进行设计及仿真研究，旨在提高车辆的动力性能和能效。

纯电动汽车电驱动控制系统设计

纯电动汽车电驱动控制系统设计摘要：简要介绍纯电动汽车的电驱动控制系统设计要求，明确纯电动汽车电驱动系统的控制模式及档位切换控制策略。

关键词：纯电动汽车；电驱动控制；Desion of Electric Drive Control System for Electric VehicleRUAN Peng1，LI ChuangJu2(AnHui JiangHuai Automobile CO.,LTD.Passenger Car Company, Anhui Hefei230009)Abstract：This paper briefly introduces the design requirements of electric drive control system for electric vehicle, and clarifies the control mode and gear switching control strategy of electric drive system for electric vehicle.Key words：electric vehicle；electric drive control system；0引言随着纯电动汽车销量不断增长，纯电动汽车电驱动控制系统相关控制策略的设计也越来越重要。

本文简要介绍了纯电动汽车的电驱动控制系统设计要求，并明确了纯电动汽车电驱动系统的各种控制模式以及档位切换相关的控制策略。

1电驱动控制系统一般要求1.1当车辆高压上电完成，接收到启动信号，满足整车上电READY使能条件，进入READY状态；1.2READY状态，无加速踏板和制动踏板请求，满足使能条件，进入蠕行模式；1.3READY状态，有加速踏板请求无制动踏板请求，满足使能条件，进入驱动模式，根据加速踏板输入信号计算驾驶员期望扭矩；1.4READY状态，有制动踏板踏板请求，无加速踏板请求，满足使能条件，进入制动模式；1.5READY状态，同时有加速踏板请求和制动踏板请求时，制动踏板请求优先；1.6READY状态，ESC模块有扭矩请求时，整车控制器应响应ESC请求，ESC请求优先级高于加速踏板；1.7READY状态，eBoost模块有扭矩请求时，整车控制器响应eBoost模块扭矩请求，eBoost模块扭矩优先级高于驾驶员期望扭矩请求，低于ESC请求；1.8 若车辆配置eBoost模块，检测到eBoost模块通讯丢失时，接收到制动踏板的输入，整车控制器提供辅助制动力；1.9VCU的输出目标扭矩应考虑动力电池的充放电功率和电流；1.10VCU的输出目标扭矩应考虑驱动电机的最大驱动允许扭矩和最大发电允许扭矩；1.11VCU的输出目标扭矩应考虑电机的最高转速，当达到电机最高转速时电机输出扭矩为0 Nm；1.12为了避免VCU输出的扭矩出现较大波动，引发车速不稳，需对输出扭矩进行变化速率控制。

纯电动汽车驱动系统选型及仿真研究

纯电动汽车驱动系统选型及仿真研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，纯电动汽车作为一种环保、节能的交通工具，正逐渐受到人们的青睐。

然而，纯电动汽车驱动系统的选型及其性能优化是一个复杂而关键的问题。

本文旨在深入研究纯电动汽车驱动系统的选型原则、影响因素及优化方法，并通过仿真分析验证所选驱动系统的性能表现。

文章将概述纯电动汽车驱动系统的发展历程和现状，分析不同驱动系统的优缺点及适用范围。

在此基础上，提出驱动系统选型的基本原则，包括动力性、经济性、可靠性和环保性等方面的要求。

文章将详细分析影响驱动系统选型的关键因素，如电池性能、电机类型、控制系统等。

通过对这些因素的综合考虑，建立起一套完整的驱动系统选型评价体系，为实际选型提供科学依据。

文章将利用仿真软件对所选驱动系统进行性能仿真分析。

通过模拟不同工况下的车辆行驶状态，评估驱动系统的动力性、经济性等指标，为驱动系统的优化改进提供数据支持。

本文的研究成果将为纯电动汽车驱动系统的选型及性能优化提供有力支持，为推动纯电动汽车的广泛应用和产业发展提供有益参考。

二、纯电动汽车驱动系统概述纯电动汽车（Battery Electric Vehicle，BEV）作为新能源汽车的一种，其驱动系统是其核心组成部分，直接影响到车辆的性能、效率和安全性。

纯电动汽车的驱动系统主要由电机、控制器、电池和传动机构等组成，其中电机作为动力源，负责将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。

电机的选型是纯电动汽车驱动系统设计的关键。

目前，常用的电机类型主要包括直流电机、交流异步电机、交流同步电机和开关磁阻电机等。

其中，交流同步电机和开关磁阻电机因其高效率和宽调速范围等特点，在纯电动汽车领域得到了广泛应用。

同时，随着电机控制技术的发展，电机的控制策略也日趋成熟，如矢量控制、直接转矩控制等，为电机的优化运行提供了有力支持。

控制器作为驱动系统的“大脑”，负责接收车辆的各种信号，如加速踏板信号、制动踏板信号、车速信号等，并根据这些信号控制电机的运行状态。

纯电动汽车异步电动机驱动系统的Saber建模与仿真

车的关键部件，其性能直接决定着电动汽车运行性
能的优劣。采用矢量控制策略的低电压异步电动机
是纯电动汽车驱动系统极具竞争力的选择之一，其
动力特性接近理想车辆驱动场，能满足电动汽车且
异步电动机本体模块是整个系统中最重要的部
封装，立了纯电动汽车驱动系统模型。建
别为定子ｑ的电压和电流；Ｌ分别为转子ｄ轴轴ｉ ‘ 、ｒｑ和ｑ轴的电流；分别为ｄｑ标系上定子绕组Ｒ、－坐的电阻和自感；Ｌ分别为ｄｑ坐标系上转子绕Ｒ、 — 组的电阻和自感；为ｄｑ坐标系上定转子绕组间 —
０引言
发展电动汽车是人类解决能源短缺危机与大气
污染的主要途径之一。电机驱动系统是电动汽
１驱动系统结构与建模
本文建立的纯电动汽车驱动系统仿真模型直接按照实际驱动系统的布局搭建，主要包括异步电动机本体模块、矢量控制策略模块、环工况模块、循电池模块、减速器和车辆负载模块等。１１异步电动机本体模块．
型。
关键词：纯电动汽车；异步电动机；矢量控制；动态模型；动系统驱
中图分类号：Ｍ３３Ｔ４文献标识码：Ａ文章编号：０４７１（０１０－０９０１０－０８２１）３０６－４

纯电动汽车动力性匹配设计与模型仿真

Modeling and Simulation 建模与仿真, 2020, 9(3), 357-366Published Online August 2020 in Hans. /journal/moshttps:///10.12677/mos.2020.93036Dynamic Matching Design and ModelSimulation of Pure Electric VehicleWentao Zhang, Li Ye, Zhijun Zhang, Huan Ye, Mengya ZhangSchool of Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, ShanghaiReceived: Aug. 6th, 2020; accepted: Aug. 20th, 2020; published: Aug. 27th, 2020AbstractBased on the selection of basic vehicle parameters and the determination of performance indica-tors, this paper carries out the design matching of dynamic performance parameters of pure elec-tric vehicles. Then, a pure electric vehicle dynamic simulation model is established by vehicle si-mulation software, and the vehicle dynamic performance index is simulated and analyzed by in-putting relevant parameters. Finally, the rationality of simulation model and parameter matching is verified by real car test. This study can provide theoretical basis for the matching design of var-ious systems in the initial stage of pure electric vehicles, carry out range and performance test evaluation of vehicle performance, and provide reference for the analysis of dynamic performance and economic index of pure electric vehicles.KeywordsPure Electric Vehicle, Parameter Design Matching, Vehicle Power Model, Simulation Analysis纯电动汽车动力性匹配设计与模型仿真张文韬，叶立，张志军，叶欢，张梦伢上海理工大学动力工程学院，上海收稿日期：2020年8月6日；录用日期：2020年8月20日；发布日期：2020年8月27日摘要本文基于对整车基本参数的选取与性能指标的确定，进行了纯电动汽车动力性能参数的设计匹配。

基于CRUISE的纯电动汽车动力参数匹配设计及仿真

基于CRUISE的纯电动汽车动力参数匹配设计及仿真作者：李胜琴于博来源：《森林工程》2019年第01期摘要：纯电动汽车是目前研究和开发的热点，而动力传动系统参数匹配设计是纯电动汽车的关键技术。

本文针对某款纯电动汽车，进行动力传动系统参数匹配设计。

按照整车性能要求，依据动力学原理，对车辆电机、电池、主减速比等动力参数进行设计及匹配计算，利用AVL CRUISE软件，建立目标车辆的整车模型，并用Simulink搭建制动能量回收模型，结合NEDC和FTP75两种典型工况进行联合仿真。

仿真试验结果表明，本文所设计的动力传动系统参数和制动能量回收控制策略能够满足目标车辆的性能要求，可以有效提高车辆的动力学性能，增加车辆的续驶里程，提高电池的寿命。

本文研究内容可以为纯电动汽车动力传动系统的设计和控制策略的研究提供参考。

关键词：纯电动汽车;动力系统;CRUISE仿真;制动能量回收中图分类号：U463.1 文献标志码：A 文章编号：1006-8023（2019）01-0080-07Abstract： Pure electric vehicles are the hotspot of current research and development， and the power train parameter matching design is the key technology of pure electric vehicles. In this paper，a power train parameter matching design is applied to a pure electric vehicle. According to the performance requirements of the vehicle and the dynamic principle， the design and matching calculation of the vehicle’s motor， battery， main reduction ratio and other dynamic parameters are carried out. The AVL CRUISE software is used to establish the vehicle model of the target vehicle，and the braking energy recovery model is built with Simulink. Combined with two typical working conditions， NEDC and FTP75， the joint simulation is carried out. The simulation results show thatthe power train parameters and braking energy recovery control strategy designed in this paper can meet the performance requirements of the target vehicle， which can effectively improve the dynamic performance of the vehicle， increase the driving range of the vehicle and improve the battery life. The research content of this paper can provide reference for the research of design and control strategy of pure electric vehicle power train.Keywords： Pure electric vehicle; power train system; CUISE simulation; brake energy recovery 0 引言随着能源危机的加剧，新能源汽车逐渐成为主角，已经成为今后的发展方向。

基于AVL_CRUISE的纯电动商

本文将根据一款在研纯电动商用物流车定义的整
车参数和性能要求，利用汽车理论设计法、先进软件仿
真分析法及转毂试验台架来设计和验证这套动力系统，
达成本项目开发目标，降低研发风险。
3 车辆动力系统零部件参数设计
31 纯电动商用车整体结构方案
本文所描述的纯电动商用车总体结构布置如图 1、
图 2 所示。该车型布置与传统商用车布置几乎一样，将
Te i0 η
（1）
式中，ig1 为变速箱 1 挡速比；αmax 为最大爬坡度；Te 为额
定扭矩；i0 为主减速比。
b最小传动比的匹配。
最小传动比 imin 应该满足车辆最高行驶车速的要
求，变速箱挡位为最高挡，此时 imin 为最高挡速比与主减
图 2 纯电动商用车总布置简图-俯视图
速比的乘积［5］，即：
2 挡箱，速比为：一挡为 285，二挡为 1。
332 驱动电机功率计算
图 3 动力系统方案示意图
驱动电机的额定功率和峰值功率是驱动系统中 2
表 1 基本参数和性能
项目
基本参数
数值
总质量 m，kg
4 495
持续输出功率的最大值，对应的工况为汽车在平直路面
整备质量 m1，kg
2 654
持续匀速时对应的功率，此时汽车需克服滚动阻力及空
轴距 l，mm
3 300
气阻力，爬坡阻力和加速阻力不计。
轮胎规格
700R16LT 8PR
轮胎滚动半径 r，mm
376
主减速比
617
迎风面积 A，m2
466ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
风阻系数 Cd
045
旋转质量换算系数 δ

基于AVL CRUISE的某纯电动汽车驱动方案分析及参数匹配

基于AVL CRUISE的某纯电动汽车驱动方案分析及参数匹配徐展【摘要】The selection of driving scheme and power matching are the key points in the development of electric vehicles.This paper takes a miniature pure electric vehicle as the research object, and carries out comparative research on different driving schemes and different design emphases of electric vehicles. Firstly, the theoretical calculation is carried out according to the basic parameters and performance requirements of the whole vehicle. Then, the transmission ratio of the main reducer is matched by using MATLAB software under different emphasis points. Finally, AVL CRUISE software is used to simulate and analyze the simulation results scientifically to determine the concrete scheme. The results show that the electric wheeled driving scheme with emphasis on economic matching can meet the design requirements. Under urban driving cycle, it can ensure the certain power performance and the best economy.%纯电动汽车驱动方案的选择及动力匹配是电动汽车开发过程中的关键,因此,文章以某微型纯电动汽车为研究对象,开展不同驱动方案和不同设计侧重下电动汽车的对比研究,首先根据整车基本参数和性能要求进行理论计算,然后使用Matlab软件在不同侧重点下进行了主减速器传动比的参数匹配,最后使用AVL CRUISE软件进行模拟仿真并对仿真结果进行科学分析,确定具体方案.结果表明,侧重经济性匹配的电动轮式驱动方案能达到设计要求,在城市行驶工况下,能够保证一定的动力性,且经济性最佳.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)005【总页数】5页(P41-45)【关键词】电动汽车;驱动方案;参数匹配;AVL CRUISE【作者】徐展【作者单位】苏州建设交通高等职业技术学校,江苏苏州 215104【正文语种】中文【中图分类】U469.7纯电动汽车驱动方案的选择及动力匹配是电动汽车开发过程中的关键，本文以一种微型纯电动汽车为研究对象[1]，对车辆进行驱动方案影响因素分析及参数匹配，以实现车辆具备相应的动力性能和经济性能。

纯电动汽车动力系统参数匹配选择及计算仿真

参数如表 4 所示。
表 4 电机参数
项目
基本参数
额定功率（kW）峰值功率（kW）额定扭矩（N·m）峰值扭矩（N·m）额定转速（r/min）峰值转速（r/min）
45 100 115 250 3800 9000
3 减速器速比选择 3.1 减速器速比下限值的确定由驱动电机的最大扭矩和最大爬坡度确定减速器传动比下限 imin，公式如下：
30min 最高车速 uma（x km/h） 1km 最高车速 uma（x km/h）
最大爬坡度（%）（0-50）km/h 加速时间（s）（50-80）km/h 加速时间（s）（0-100）km/h 加速时间（s） 60km/h 等速续航里程 S（1 km）
工况续航里程 S（2 km）
逸105 逸105 逸20 臆6 臆5 臆15 逸400 逸300
（1）
（2）
式（2）中： c—系数，取值 1.2； f0—系数，取值 0.009； f1—系数，取值 0.0012； f4—系数，取值 0.0003。根据（1）（2）式，可以计算出满足最高车速时，驱动电机输出额定功率为 23.3kW。 2.1.2 以最大爬坡度确定驱动电机额定功率根据最大爬坡度确定电机额定功率，电机功率 Pe2 应满足如下公式：
（5）
滚动阻力系数 f 按照经验公式[1]：要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
作者简介院安洪雨（1982-），男，河北保定人，工程师，主要研究整车总布置。
式（5）中茁为驱动电机扩大恒功率区系数，一般取 2耀 3，由此可知驱动电机峰值转速 nmax=8000耀12000r/min。
表 3 电机需求参数
项目
额定功率（kW）峰值功率（kW）额定扭矩（N·m）峰值扭矩（N·m）额定转速（r/min）峰值转速（r/min）

纯电动汽车建模与仿真研究

毕业设计（论文）设计(论文)题目：纯电动汽车建模与仿真研究学生姓名：指导教师：二级学院：专业：班级：学号：提交日期：答辩日期：目录摘要........................................................... I I Abstract ....................................................... I II 1 绪论. (1)1.1 电动汽车概述 (1)1.2 国内外纯电动汽车发展现状 (2)1.3 我国发展纯电动汽车面临的问题和挑战 (5)2 纯电动汽车的工作模式和原理 (7)2.1纯电动汽车的构造与原理 (7)2.2 纯电动汽车的关键技术 (11)2.3 纯电动汽车的应用 (14)3 纯电动汽车的建模与仿真 (16)3.1仿真分析在控制开发策略中的作用及应用举例 (16)3.2纯电动汽车仿真软件的简介 (17)3.3纯电动汽车系统建模 (20)4 纯电动汽车优化设计策略分析 (30)4.1 仿真软件优化设计原理与研究 (30)4.2 纯电动汽车优化设计问题的策略分析 (30)5 全文总结与展望 (32)5.1 全文总结 (32)5.2 研究展望 (32)参考文献 (33)致谢 (34)纯电动汽车建模与仿真研究摘要汽车工业的高速发展引发了世界对能源和环境的关注，纯电动汽车具有低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效率高的特点，是解决城市化中的汽车问题的重要途径。

本文阐述了纯电动汽车的发展状况，并分析了现代纯电动汽车发展的关键技术，以及电动汽车发展所面临的问题，表明大力发展纯电动汽车是缓解人类能源和环境压力的有效途径；介绍了可用于开发数控仿真系统的实体造型平台——MATLAB/Simulink；然后介绍了纯电动汽车建模与仿真的研究方法，分析MATLAB软件中电动汽车优化设计的工作原理，给出电动汽车优化设计问题的解决方案；最后对全文的工作进行了总结，并提出了今后的工作方向。