A0型纯电动汽车动力总成参数匹配与性能仿真分析

A0 Electric Vehicle Power-train Parameters Matching and Performance Simulation Analysis ABSTRACT
Energy-saving and environment-friendly electric cars have many advantages compared with other types of vehicles, but driving range and charging time for batteries significantly restrict the development and popularity of the electric vehicle. Therefore, under the present condition of the battery, need to optimize the electric vehicle power-train system to meet the requirements of vehicle power performance and fuel economy, which is the researchers ’ target, and also the focus of this paper. The focus of this article is to compute and analyze the power-train parameters, including motor parameters and cell parameters, the number of transmission ratios and transmission shift, and the target is vehicle power performance and fuel economy. The prototype is A0 electric vehicle which is researched and developed by a vehicle enterprise. Using ADVISOR2002 software to compute the vehicle performance, and by comparing simulation results, prototype data with the target of the designing, the climbing capacity of the prototype is not satisfied by using single-speed ratio scheme. By the reason of the bad climbing capacity, this arti cle suggests a scheme of using two gear transmission to advance it climbing capacity. And then compute and optimize the ration of two gear transmission, at the time simulate the A0 vehicle by using two gear transmission. By the simulation results, when the vehicle using two gear transmission, its climbing capacity is significantly improved, and every indexes are reached the design requirements. So it is proved that the scheme when the A0 vehicle using two gear transmission is feasible in theory. And it provides a theoretical basis for the development of the second ele ctric vehicle. Keywords: EV; Power-train; Parameters matching; Two-shift transmission
学 科、 专 研 究 方
导 师 及 职 称
2012 年 4 月
A0 型纯电动汽车动力总成参数匹配与性能仿真分析 摘 要
节能环保型的纯电动汽车较其它类型的车辆有许多优点，但电池的续驶里 程和充电时间大大制约了纯电动车的发展和普及。因此，在现有电池的条件下， 需要优化纯电动车的动力总成系统来达到整车动力性和经济性要求，这是广大 研究人员追求的目标，也是本文研究的重点。 本文结合某企业研制开发的 A0 型纯电动汽车项目，以整车动力性、经济性 为指标，对动力总成的关键参数（电机参数、电池参数、传动比和变速箱挡位 数）进行计算分析。运用 ADVISOR2002 软件对 A0 车进行性能仿真，通过将仿真 结果、样车试验数据与设计目标对比，发现采用单速比方案时，样车的爬坡能 力较差，达不到设计要求。根据样车爬坡能力不足的原因，提出了为 A0 车匹配 一款两挡变速器的方案，以提高其爬坡能力。然后 对两挡变速器的速比进行了 计算和优化，并仿真分析了采用两挡变速器方案的 A0 车。仿真结果显示，当 A0 车采用两挡变速器方案时，其爬坡能力明显得到提高，而且 各项指标均达到 了设计要求，证明了 A0 车采用两挡变速器的方案在理论上是可行的 ，为开发第 二代纯电动汽车提供了理论依据。 关键词：纯电动汽车；动力总成；参数匹配；两挡变速器
作 者：许宏云 2012 年 04 月
目
第一章 绪
录
论 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·1
1.1 选题背景及意义 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·1 1.2 电动汽车发展概述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·1 1.2.1 国外电动汽车发展概述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·1 1.2.2 我国电动汽车发展概况 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 1.3 选题的目的和研究意义 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 1.4 本文研究的主要内容 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 第二章 纯电动汽车的基本结构和布置方式 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 2.1 纯电动汽车系统的基本结构 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 2.2 纯电动汽车的组成与原理 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 2.3 纯电动汽车的基本布置方式 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·7 2.4 纯电动汽车的关键技术 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·10 2.5 纯电动汽车的特点 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 2.6 A0 型纯电动汽车参数要求 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·11 2.7 本章小结 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 12 第三章 A0 车动力总成参数匹配 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·13 3.1 A0 车动力性匹配计算思路 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·13 3.2 A0 车整车整备质量概算 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·14 3.3 A0 车驱动电机参数计算 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·15 3.3.1 最高转速及额定转速的选择 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 15 3.3.2 最大功率及额定功率的匹配 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 16 3.3.3 最大转矩计算 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·17 3.4 A0 车传动系参数计算 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·18 3.5 驱动电机选型分析 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·19 3.6 A0 车动力电池组参数计算 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·22 3.7 匹配结果及布置方案 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·26 3.8 本章小结 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 27 第四章 基于 ADVISOR2002 的 A0 车性能仿真 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 28 4.1.1 ADVISOR 2002 的功能特点 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 28 4.1.2 ADVISOR2002 的不足之处 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·29 4.2 ADVISOR2002 的仿真步骤 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·29 4.2.1 车辆参数输入 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·29 4.1 ADVISOR2002 仿真软件概述 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·28
A0 型纯电动汽车动力总成参数匹配与性能仿真分析
A0 Electric Vehicle Power-train Parameters Matching and Performance Simulation Analysis
作 学
者 位
姓 类
ห้องสมุดไป่ตู้
名 型 业 向
许 宏 云 工 程 硕 士 车 辆 工 程 车辆现代设计理论与方法 钱 立 军 教授
致
谢
本论文是在我尊敬的导师 — 钱立军教授的悉心指导下完成的，在此论文完 成之际，对钱老师在我的研究生学习阶段给予的学习及生活上的关心和帮助表 示衷心的感谢。在我的整个研究生学习期间，钱老师在学习上对我的 严格要求， 不断督促我的进步；在学术科研和生活方面及时指出我的缺点和不足，使我在 收获丰富的科学知识的同时也学会了许多做人做事的道理。我从钱老师这里最 重要的是学到了一份锲而不舍的钻研精神、一份对事业和生活的态度，所有这 些都将是我人生路上的宝贵财富。对此，我再一次向尊敬的钱老师这两年半来 的谆谆教诲表示我最诚挚的谢意。祝福钱老师身体健康、生活幸福、工作顺利！ 同时我要感谢我的老师，同学们在学习和生活上给予我的帮助和支持，在 此我要向我的同门：杨年炯、吴道俊、朱鹏飞、石琴、李朝阳、朱昌发、马俊、 袁苑、吴冰等表示我最诚挚的感谢。另外，我还要感谢我实验室的师兄、师姐、 师弟、师妹们，他们在我研究生阶段给予的支持和鼓励，对课题的完成起到了 积极的作用，在此深表感谢。 最后我要特别感谢含辛茹苦培养我的父母家人，感谢他们对我无微不至的 关怀鼓励和支持，正是他们的支持和信任使我不断取得了进步和突破。爸爸， 妈妈辛苦了！