四轮驱动电动汽车性能仿真与实验研究
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文中采用建模仿真与实验相结 合 ，参照某单 轴驱 动电动 样车 ，对 四轮 轮毂 电机 电动汽 车的动 力系 统进 行 匹配计算 ； 利用 Ｃｎｍｉｅ分别建立 了样 车及轮毂 电机 电动汽 车模型 ；结合 样车实验数据及两模型仿真 结果 对 比分析 ：模 型参数 匹配合 理 ，四轮驱动 电动汽车性能优 于单轴 驱动电动汽车 。
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ Ｏｆ ４Ｗ Ｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ
ＧＯＮＧ Ｇｕｏ－ｑｉｎｇ，ＬＩ Ｗ ｅｎ－ｈａｉ，Ｍａ Ｊｕｎ （Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｂｌａｚｅ Ｎｅｗ Ｔｒａｉｌｓ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９２，Ｃｈｉｎａ）
世界各大汽车公 司研究热点 已投 向四轮驱动 电动汽车 ： 日本 三菱 公 司展 出 了该 公 司设 计 的 四轮轮 毂 电机 电动 车 ＭＩＥＶ；美 国通用汽车公 司在 北美 国际汽 车展 上展 出了采 用
氢燃料 电池 的四轮轮毂电机驱 动的 电动汽 车 Ｓｅｑｕｅｌ；国 内同 济大学 开发 了 “春 晖 ”和 “登 峰 ”系列 轮 毂 电机 驱 动 电动轿 车 ；吉林 大学将 传 统 的汽 车改 装 成全 线 控轮 毂 电 机 电动 车 等 。对于 电动汽 车性能研 究大多单独分析 单轴 电动汽车 ， 缺少不 同驱 动模 式电动汽车动力性能 对 比，以汽 车行 驶过 程 中受力情 况进行数 学建模 并采 用 ａｄｖｉｓｏｒ，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，Ｃｒｕｓｉｅ等 软 件仿 真分析 ，缺少实 验作为验证模型正确性 的依 据 “Ｊ。
第３３卷 第５期
文章 编 号 ：１００６—９３４８（２０１６）０５—０１６６—０５
计 算 机 仿 真
２０１６年５月
四轮 驱 动 电 动汽 车性 能仿 真 与 实 验 研 究
龚 国庆 ，李 文海 ，马 俊
（北京信息科技大学北京 电动车辆协 同创新 中心 ，北京 １００１９２）
摘要 ：针对四轮驱 动电动汽车性 能优化 问题 ，为提 高电动汽 车的动性能 ，减少 污染 ，对动力 系统各部件 的参数进 行选择及 匹 配 ，是设计中的重点。采用汽车动力学分析确定 既要 满足可行性又要具有 良好 的可靠 性。采取建模 仿真与 实验相结 合 ，参 照某单轴驱动电动样车 ，对四轮轮毂电机电动 汽车的动力系统进行 匹配计 算 ；利用 Ｃｒｕｓｉｅ分别建立 了样 车及轮 毂电机 电动 汽车模型 。样车实验数据与仿真结果表明 ，模 型参数匹配合 理 ，四轮驱 动电动汽车动力性 能优 于单轴 驱动电动汽车。 关键词 ：轮毂 电机 ；仿真 ；参数选择与动力匹配 中 图分 类 号 ：Ｕ４６９．７２ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
１ 引 言 石油短缺 、环境污 染 、气 候 源自暖是 全球 汽车 产业 对 面的
共 同挑战 ，电动汽车成为各 国汽 车行业 的研 发焦点 。相 比较 与单轴驱动 电动汽 车 ，四轮轮毂 电机 电动汽 车把 驱动 电机安 装在轮毂上形成 电动轮直接驱动车轮 的四轮驱 动 ，省 去机械 传动 系统 ，因其简洁 的整车结构 、高效传 动 、以及能借 助微机 实时控制技术 直接 控制 各 电动轮 实现转 向差 速 和驱动 防滑 等 突 出 优 点 ，成 为 电 动 汽 车 未 来 发 展 的 重 要 方 向 １－４］。
ＡＢＳＴＲＡＣＴ ：Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ４Ｗ Ｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ：ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ．Ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ． Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａ ｎ ｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｉｎ—ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ ａ ｒ ｅ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｏｆ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｓｈａｆｔ ｄｒｉｖｅｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ．Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ａｎｄ ｉｎ－ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｒｕｉｓｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ｄａｔａ ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａ ｂ ｌｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｆｏｕｒ ｉｎ－ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｈａｖｅ ａｎ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｉｎ—ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｉｎ
基金 项 目：北 京 市 属 高 等 学 校 高 层 次 人 才 引 进 与 培 养 计 划
（ＣＩＴ＆ＴＣＤ２０１３０３２８），北京市教委科研基地建设项 目 ２ 驱 动 系统 结 构
Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ Ｏｆ ４Ｗ Ｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ
ＧＯＮＧ Ｇｕｏ－ｑｉｎｇ，ＬＩ Ｗ ｅｎ－ｈａｉ，Ｍａ Ｊｕｎ （Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｂｌａｚｅ Ｎｅｗ Ｔｒａｉｌｓ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９２，Ｃｈｉｎａ）
世界各大汽车公 司研究热点 已投 向四轮驱动 电动汽车 ： 日本 三菱 公 司展 出 了该 公 司设 计 的 四轮轮 毂 电机 电动 车 ＭＩＥＶ；美 国通用汽车公 司在 北美 国际汽 车展 上展 出了采 用
氢燃料 电池 的四轮轮毂电机驱 动的 电动汽 车 Ｓｅｑｕｅｌ；国 内同 济大学 开发 了 “春 晖 ”和 “登 峰 ”系列 轮 毂 电机 驱 动 电动轿 车 ；吉林 大学将 传 统 的汽 车改 装 成全 线 控轮 毂 电 机 电动 车 等 。对于 电动汽 车性能研 究大多单独分析 单轴 电动汽车 ， 缺少不 同驱 动模 式电动汽车动力性能 对 比，以汽 车行 驶过 程 中受力情 况进行数 学建模 并采 用 ａｄｖｉｓｏｒ，Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，Ｃｒｕｓｉｅ等 软 件仿 真分析 ，缺少实 验作为验证模型正确性 的依 据 “Ｊ。
第３３卷 第５期
文章 编 号 ：１００６—９３４８（２０１６）０５—０１６６—０５
计 算 机 仿 真
２０１６年５月
四轮 驱 动 电 动汽 车性 能仿 真 与 实 验 研 究
龚 国庆 ，李 文海 ，马 俊
（北京信息科技大学北京 电动车辆协 同创新 中心 ，北京 １００１９２）
摘要 ：针对四轮驱 动电动汽车性 能优化 问题 ，为提 高电动汽 车的动性能 ，减少 污染 ，对动力 系统各部件 的参数进 行选择及 匹 配 ，是设计中的重点。采用汽车动力学分析确定 既要 满足可行性又要具有 良好 的可靠 性。采取建模 仿真与 实验相结 合 ，参 照某单轴驱动电动样车 ，对四轮轮毂电机电动 汽车的动力系统进行 匹配计 算 ；利用 Ｃｒｕｓｉｅ分别建立 了样 车及轮 毂电机 电动 汽车模型 。样车实验数据与仿真结果表明 ，模 型参数匹配合 理 ，四轮驱 动电动汽车动力性 能优 于单轴 驱动电动汽车。 关键词 ：轮毂 电机 ；仿真 ；参数选择与动力匹配 中 图分 类 号 ：Ｕ４６９．７２ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
１ 引 言 石油短缺 、环境污 染 、气 候 源自暖是 全球 汽车 产业 对 面的
共 同挑战 ，电动汽车成为各 国汽 车行业 的研 发焦点 。相 比较 与单轴驱动 电动汽 车 ，四轮轮毂 电机 电动汽 车把 驱动 电机安 装在轮毂上形成 电动轮直接驱动车轮 的四轮驱 动 ，省 去机械 传动 系统 ，因其简洁 的整车结构 、高效传 动 、以及能借 助微机 实时控制技术 直接 控制 各 电动轮 实现转 向差 速 和驱动 防滑 等 突 出 优 点 ，成 为 电 动 汽 车 未 来 发 展 的 重 要 方 向 １－４］。
ＡＢＳＴＲＡＣＴ ：Ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ４Ｗ Ｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ：ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ．Ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ．Ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｙｎａｍｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ． Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａ ｎ ｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｉｎ—ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ ａ ｒ ｅ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｏｆ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｓｈａｆｔ ｄｒｉｖｅｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ．Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ａｎｄ ｉｎ－ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｒｕｉｓｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ｄａｔａ ａ ｎ ｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎａ ｂ ｌｅｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｆｏｕｒ ｉｎ－ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｈａｖｅ ａｎ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ． ＫＥＹＷ ＯＲＤＳ：Ｉｎ—ｗｈｅｅｌ ｍｏｔｏｒ；Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ａｎｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｉｎ
基金 项 目：北 京 市 属 高 等 学 校 高 层 次 人 才 引 进 与 培 养 计 划
（ＣＩＴ＆ＴＣＤ２０１３０３２８），北京市教委科研基地建设项 目 ２ 驱 动 系统 结 构