纯电动汽车动力匹配计算与仿真_查鸿山

10.16638/ki.1671-7988.2020.19.001纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真分析白素强，杨瑞兆，邓家奇（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西西安710200）摘要：论文依据整车性能指标，通过理论分析和计算，对某8×4载货车动力系统参数进行匹配，基于A VL-Cruise 建立整车模型并进行仿真分析，验证动力系统参数匹配的合理性，为纯电动车动力系统参数匹配及仿真提供分析方法。

关键词：纯电动汽车；参数匹配；动力系统；仿真分析中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）19-01-04Parameter matching and simulation analysis of pure electric vehiclepowertrain systemBai Suqiang, Yang Ruizhao, Deng Jiaqi( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd. Automotive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710200 )Abstract: According to the vehicle performance index and theoretical analysis calculation, the powertrain parameters of a 8×4 truck were matched. Based on A VL-Cruse, the vehicle model was established and simulated. the rationality of powertrain parameters matching was verified, and the analysis method was provided for the powertrain parameters matching and simulation of pure electric vehicle.Keywords: Pure electric vehicle; Parameter matching; Powertrain; Simulation analysisCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)19-01-041 引言随着汽车工业技术的不断进步和发展，汽车逐渐进入人们的生活，成为普通的消费品，极大方便了人们的生活，但随着汽车保有量的逐渐增加，其带来的环境污染和能源危机也越来越严重，基于此，发展新能源汽车成为汽车企业的重点突破方向[1]，因此纯电动汽车应运而生，因其零排放、零污染等特点，成为新能源汽车发展中极其重要的发展方向。

电动汽车动力系统匹配设计及性能仿真研究随着可持续发展理念的兴起以及环境保护意识的增强，电动汽车作为一种清洁、高效的交通工具，受到了广泛关注和研究。

而电动汽车的动力系统是其核心和关键，影响着整车的性能和使用体验。

为了最大程度地发挥电动汽车的优势和提高其性能，匹配设计和性能仿真成为了重要的研究方向。

电动汽车的动力系统由电机、电池组以及控制系统组成。

电机作为动力的源泉，直接影响着车辆的驱动性能。

电池组作为能量储存与释放装置，影响着车辆的续航能力和使用寿命。

控制系统则负责电机和电池组的协调工作，确保整个系统的稳定运行。

因此，动力系统的匹配设计至关重要。

动力系统的匹配设计需要考虑以下几个方面：电机功率与车辆质量的匹配、电池组容量和电机功率的匹配以及控制系统的设计。

首先，电机功率与车辆质量的匹配是为了确保动力输出与车辆的负载匹配，以充分发挥电机的性能。

如果电机功率过小，无法满足车辆的加速和爬坡需求；而如果功率过大，会造成能量浪费和成本的增加。

因此，需要根据车辆的质量和使用场景来选择合适的电机功率。

其次，电池组容量和电机功率的匹配是为了提供足够的能量储存和释放，以满足车辆的续航能力和动力需求。

电池组容量过小会导致续航里程不足，限制了电动汽车的实用性；而容量过大则会增加车辆的重量和成本。

因此，需要根据车辆的续航需求和电机的功率来选择合适的电池组容量。

最后，控制系统的设计是为了保证整个动力系统的安全和稳定运行。

控制系统包括电机控制器和电池管理系统两个部分。

电机控制器负责电机的启停、转向和速度调节等功能；而电池管理系统则负责电池的充放电控制和性能监测。

通过合理的控制系统设计，可以提高电动汽车的驾驶安全性和稳定性。

为了验证匹配设计的效果和性能，进行性能仿真是必不可少的步骤。

性能仿真可以通过建立动力系统的数学模型，模拟车辆在不同工况下的性能表现。

通过仿真可以评估匹配设计的合理性、动力系统的稳定性以及对车辆性能的影响。

通过分析仿真结果可以为动力系统的优化提供指导和依据。

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。

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。

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。

10.16638/ki.1671-7988.2020.14.005纯电动汽车动力系统参数匹配与仿真分析宋金龙(厦门大学嘉庚学院机电工程学院，福建漳州363105)摘要：文章以某电动汽车作为参考车型，对其动力性和经济性评价指标进行了阐述，并对其动力系统关键参数进行匹配计算，在整车仿真软件Cruise中搭建整车模型，对整车模型的动力性和经济性仿真分析。

仿真结果显示，整车性能满足动力性和经济性要求，说明参数匹配设计的正确性。

关键词：纯电动汽车；参数匹配；仿真分析中图分类号：U469.72文献标识码：A文章编号：1671-7988(2020)14-13-03Parameter Matching And Simulation Analysis Of Pure ElectricVehicle Power SystemSong Jinlong(School of Mechanical and Electrical Engineering,Xiamen University Tan Kah Kee College,Fujian Zhangzhou363105)Abstract:In this paper,taking an electric vehicle as a reference model,the evaluation indexes of its power and economy are described,the key parameters of its power system are matched and calculated,the whole vehicle model is built in the software cruise,and the dynamic and economic simulation of the whole vehicle model is analyzed.The simulation results show that the vehicle performance meets the requirements of power and economy,which shows the correctness of parameter matching design.Keywords:Electric vehicle;Parameter matching;Simulation analysisCLC NO・：U469.76Document Code:A Article ID:1671-7988(2020)14-13-03**—i—刖言环境污染和能源匮乏已是迫在眉睫的问题，汽车作为人 们出行的主要交通工具，在给人们带来便捷的同时，也造成了环境污染以及能源消耗。

10.16638/ki.1671-7988.2020.15.006纯电动汽车动力系统选型匹配及仿真分析赵畅，朱春红，梁时光，龙建（北京电子科技职业学院汽车工程学院，北京100176）摘要：纯电动汽车动力系统的选型及匹配是整车开发过程中的关键问题。

文章根据整车参数及性能指标，通过对动力系统进行匹配及计算确定驱动电机及动力电池组的关键参数。

基于cruise仿真软件，搭建纯电动汽车仿真分析模型，并进行动力性及经济性的仿真分析。

根据仿真结果与试验实测数据进行对比分析，进一步确定仿真模型的合理性，为后续仿真优化工作奠定了基础。

关键词：纯电动汽车；系统匹配；仿真分析；Cruise中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2020)15-15-04Selection and Simulation Analysis of Electric Vehicle Power SystemZhao Chang, Zhu Chunhong, Liang Shiguang, Long Jian（Automotive engineering school of Beijing Polytechnic, Beijing 100176）Abstract: The selection and matching of electric vehicle power system is a key issue in the development process of the whole vehicle. According to the vehicle parameters and performance indicators, the key parameters of the motor and the power battery pack are determined by matching and calculating the power system. Based on the cruise simulation software, a pure electric vehicle simulation analysis model is built, and the dynamic and economic simulation analysis is carried out. According to the comparison between the simulation results and the experimental data, the rationality of the simulation model is further determined, which lays a foundation for the subsequent simulation optimization.Keywords: Electric vehicle; System matching; Simulation analysis; CruiseCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)15-15-04前言随着科技的进步与世界经济的发展，能源短缺，环境污染成为目前全世界关注的重要问题。

电动汽车动力性能匹配计算基本方法
电动汽车的动力性能主要包括加速性能、最高速度、爬坡能力和能耗
等指标。

在计算动力性能匹配时，首先需要确定电动汽车的车辆质量、车
辆空气阻力系数和滚动阻力系数等基本参数。

其次，需要根据所需的加速
性能和最高速度，计算出所需的功率和扭矩需求。

动力性能匹配计算的基本方法包括以下几个步骤：
1.估算行驶阻力：根据电动汽车的车辆质量、车辆空气阻力系数和滚
动阻力系数等参数，计算出电动汽车在不同速度下所受到的总行驶阻力。

2.计算所需的最大功率：根据所需的最高速度和行驶阻力，计算出电
动汽车在最高速度下所需的最大功率。

这个功率是电动汽车所需的最大输
出功率，也是电机功率的一个重要参考值。

3.估算加速性能：根据所需的加速性能和总行驶阻力，计算出电动汽
车所需的加速度。

通过加速度和车辆质量，可以估算出电动汽车在加速过
程中所需的平均功率。

4.确定电机配置：根据所需的最大功率和加速性能，确定电动汽车所
需的电机配置。

这包括电机的功率、扭矩和减速比等参数。

5.计算电池容量：根据所需的续航里程和能耗，计算出电动汽车所需
的电池容量。

这个容量在一定程度上决定了电动汽车的续航能力。

以上是电动汽车动力性能匹配计算的基本方法。

在实际计算中，还需
要考虑其他因素，如电机效率、电池充放电效率和系统整体效率等。

此外，随着电动汽车技术的不断发展，也需要根据新的技术和需求进行适当的调
整和改进。

电动汽车参数匹配计算设计及仿真摘要：面对日益严重的能源与环境问题，电动汽车的开发正在成为各国政府和企业关注的问题。

本文从电动车的参数匹配入手，介绍了汽车参数匹配的方法，接着就某款小型纯电动车的设计指标为依据，对于电动汽车参数进行合理匹配。

动力参数计算完成后，采用MATLAB仿真软件建立电动车仿真模型，通过工况仿真验证参数匹配的合理性。

关键词：电动汽车；参数匹配；MATLAB；0 引言动力总成参数的匹配是影响纯电动汽车整车性能的重要因素，在本文中首先给出了电动汽车的参数匹配的方法，接着结合某款电动汽车的性能设计指标对其参数进行匹配，最后为了验证匹配效果，利用MATLAB/simulink建立电动汽车的模型。

1 纯电动汽车动力性能指标及参数匹配分析在电动车受力分析方面可以借鉴一般汽车行驶过程中受力情况进行分析。

电动车在运行过程中所受阻力包括空气阻力Fw，爬坡阻力Fi，加速阻力Fj，滚动阻力Ff。

作用在车轮上的驱动力为Ft。

（1）车辆的最高车速定义是，在平坦的公路上，在动力装置全加载情况下，车辆所显示的恒定速度车辆最高车速取决于车辆牵引力与阻力之间的关系，如下：（2）在最高车速行驶时，车辆受到的阻力主要来自于摩擦阻力和空气阻力，其中空气阻力占据主要部分。

最高车速在传动系统中可以表示为（3）车辆的加速时间包括原地起步加速时间和超车加速时间。

这里主要研究原地起步加速时间。

原地起步加速时间是指车辆从静止开始以最大加速度起动，加速到某一个车速是所需时间。

从低速v1经过额定车速vn到高速v2所用加速时间表示如下（4）驱动电机最大转矩应满足最大爬坡度要求，要求最大转矩应当满足以下条件如下满足条件传动比即为电动车需要的最小传动比。

（5）2 纯电动汽车动力参数匹配计算和仿真根据以上汽车参数和性能指标，根据最高车速下的功率需求计算式（2）由得出在满足最高车速120km/h时需要电机功率为20.73kw，并计算出百公里加速时间与电机最大功率关系如图所示，满足加速时间为10s时需要电机功率为82.4kw,29.8kw电机功率可以满足20km/h时20%的爬坡度需要。

摘要电动汽车以电代油，能够实现“零排放”以及“低噪声”这一目标。

在当今能源供需紧张以及环境严重污染的状态下，纯电动汽车的研发与推广不失为解决能源和环境问题的一种重要的手段。

其中动力系统的参数匹配是纯电动汽车研发的主要内容之一，合理的参数匹配对汽车的动力性有很大的影响，同时对续航里程也有显著的影响。

本文以某汽油车为设计原型，根据该车的整车参数以及汽车的性能要求进行了动力系统计算，完成了蓄电池、驱动电机、变速器等部件的选型和匹配。

以仿真软件ADVISOR 为平台，建立了纯电动汽车的动力系统各部件（包括驱动电机、电池、主减速器、差速器、车轮）的仿真模型并设定相应的参数，对纯电动汽车的动力性能和续航里程进行了动态仿真。

仿真结果展示了汽车的整车性能以及各部件的工作性能，根据仿真的动力性能的结果与预设的目标值的对比验证动力系统参数设计的合理性。

根据对比结果对汽车的动力系统的参数进一步优化，从而使汽车的动力性能达到所预设的目标。

最后对整车性能进行了分析总结，汽车的各项动力性能和经济性能指标均基本达到预期的设计目标，各传动部件的工作性能好。

本文对某型纯电动汽车传动系统进行的参数匹配设计的研究与验证，为提升电动汽车的动力性和续驶里程提供了一定的理论依据和参考价值。

关键词：纯电动汽车，动力系统，参数设计匹配，仿真分析iAbstractElectri vehicle use electricity to provide energy Instead of oil , it can achieve the goal of "zero emissions" and "low-noise" .Considering the problem of energy supply and severe environmental pollution, the problem that is caused by energy supply and severe environmental pollution can be solved with the research and development of pure electric vehicle.Parameter matching of power system is one of the main contents of pure electric vehicle research and development, precise parameter matching has a great influence on the automobile's power performance, it also has a significant effect on the endurance mileage.In this paper, based on the gasoline car，calculated for the power system according to the vehicle's parameters and performance requirements. As a platform of the simulation software ADVISOR, the simulation models of all parts which make up the power system of pure electric vehicles (including motor, battery, the main reducer, differential, wheels and so on) are established, the whole performance of vehicle is simulated dynamically, such as dynamic performance and endurance mileage. The simulation results show the car's performance and working performance of each part, verify the rationality of the design of power system parameters according to the result of the simulation of the dynamic performance compared with preset target. According to the comparison results of automobile power train parameters are further optimized, so that the automobile dynamic performance reaches the preset goals. Finally, analyzes the performance, dynamic performance and economic performance indicators of car all achieves the expected design goal, the work performance of transmission parts is good, can realize energy conservation and environmental protection requirements.According to research and verification of design parameters of the pure electric vehicle, providing a theoretical basis and reference for the electric vehicle to enhance the power and increase mileage that it can achieve.Key words: Pure electric vehicle; Transmission system; Design of the parameters; simulation analysisii目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究的背景与意义 (1)1.2 国外的发展情况 (2)1.3 国内发展情况 (3)1.3.1 国内概况 (3)1.3.2 国内各汽车企业的发展情况 (4)1.3.3 动力电池发展情况 (5)1.4 发展趋势分析 (6)1.5 论文的主要研究内容 (7)第二章纯电动汽车的技术基础及其关键技术 (9)2.1 纯电动汽车的基本结构 (9)2.2 纯电动汽车的主要参数 (12)2.3 纯电动汽车的关键技术 (13)2.3.1 动力蓄电池技术 (13)2.3.2 驱动电机以及电机驱动控制系统 (15)2.3.3 电池管理系统 (16)2.3.4 电动汽车的充换电技术 (17)2.3.5 纯电动汽车车身技术 (18)2.4 本章小结 (18)第三章纯电动汽车动力系统参数匹配 (19)3.1 纯电动汽车的受力分析 (19)3.2 纯电动汽车动力性分析 (22)3.2.1 最高车速分析 (22)3.2.2 爬坡能力分析 (22)3.2.3 加速性能分析 (22)3.3 续航里程分析 (23)3.4 纯电动汽车动力系统的参数设计 (23)3.4.1 驱动电机的参数设计及确定 (24)3.4.2 传动系统参数设计及传动比的确定 (27)3.4.3 电池组的参数设计及确定 (28)iii3.5 本章小结 (30)第四章纯电动汽车模型的建立 (31)4.1 汽车仿真软件的概述 (31)4.1.1 仿真软件ADVISOR简介 (31)4.1.2 Advisor2002的程序结构介绍 (32)4.2 纯电动汽车模型的建立 (34)4.2.1 车辆模块的建立 (35)4.2.2 车轮模块的建立 (37)4.2.3 主减速器模块的建立 (37)4.2.4 变速器模块的建立 (38)4.2.5 电机模块的建立 (39)4.2.6 电池模块的建立 (40)4.3 本章小结 (41)第五章纯电动汽车整车仿真结果优化与分析 (42)5.1 纯电动汽车整车性能仿真参数设置 (42)5.1.1 整车参数设置 (42)5.1.2 循环工况设置 (42)5.1.2 加速性能测试参数设置 (43)5.1.4 爬坡性能测试参数设置 (44)5.2 汽车整车仿真结果的显示 (44)5.3 汽车整车性能仿真结果分析与评价 (46)5.3.1 汽车动力性能的分析 (46)5.3.2 电动汽车经济性分析 (52)5.3.3 电动汽车的排放 (53)5.4 本章小结 (54)结论与展望 (55)参考文献 (57)攻读硕士期间的研究成果 (60)致谢 (61)iv第一章绪论第一章绪论1.1 课题研究的背景与意义随着我国经济社会的高速发展，能源的需求量也越来越多，世界各国对能源的供需不平衡问题亦愈发重视。

FOCUS 技术聚焦设计•创新摘要：为了实现某款电动汽车的动力匹配，利用M ATLAB 软件计算得出该纯电动汽车电机、变速器和蓄电池的相关参数。

以M ATLAB 和A D V ISO R 仿真软件为平台，以该款纯电动汽车为原型，编写相应的程序和数据输入到文档中，对纯电动汽 车的动力系统进行仿真分析。

仿真结果表明，该纯电动汽车匹配的动力系统能够满足动力性指标和续驶里程的要求，符合相 关技术要求。

关键词：纯电动汽车;MATLAB; ADVISOR ;参数匹配;仿真Parameter Matching and Simulation of a Battery Electric Vehicle Power SystemAbstract ： In order to carry out a certain electric power matching, using MATLAB software to calculate the related parametersof electric motor, transmission and battery is introduced in this paper. Taking this battery electric vehicle as the prototype, using MATLAB and ADVISOR software to write the corresponding program and data and input to the document, the battery electric vehicle power system is simulated. The simulation results show that the dynamic system of the battery electric vehicle can meet the dynamic requirements, the driving range and meet the relevant technical specifications.Key words ： Battery electric vehicle; MATLAB ；ADVISOR；Parameter matching; Simulation随着环境污染和能源紧缺的加重，传统燃油汽车 产业面临着巨大的挑战，新能源汽车自然成为汽车研 究的热点，如今电动汽车已成为汽车产业发展的主要 研究方向之一[1-]。

车辆工程技术38车辆技术1　纯电动车的基本结构分析 纯电动汽车的系统节本构成与传统燃油汽车截然不同，它的最大不同就体现在能源系统与驱动系统上，纯电动汽车的能源系统中包含了动力电池、管理系统，而驱动系统中包括了电机、电机控制器，它们所代替的是燃油车发动机中的控制系统，所以燃油车中的排气、冷却、燃油系统全部被取消。

在典型的纯电动车控制框架中，其整车是存在两条不同回路的，在高压回路中其电池组主要通过高压回路配合电池组对汽车电机控制器进行驱动，为汽车提供电力驱动其行驶。

另外在低回路电池组电压中通过DC/DC 变换器实施降压，配合纯电动汽车低压用电器进行供能优化，优化纯电动汽车的辅助系统发挥更好性能。

当然，纯电动车整车的关键还在于对其动力系统参数的合理化匹配与计算仿真优化，下文也将围绕这两点展开论述。

2　纯电动车的动力系统参数匹配分析 纯电动车的驱动动力系统中主要包含了电机与电池两部分，它们都需要进行动力系统参数匹配，正确匹配可保证汽车性能升级。

下文主要围绕纯电动车的驱动电机系统动力参数匹配展开分析。

目前比较常见的纯电动车驱动电机包含4种，分别为永磁同步电机、直流电机、交流感应电机以及开关磁阻电机。

对比看来，用词同步电机虽然在电机过热情况下工作效率会大幅度下降，但是它的设计尺寸小、重量轻，比较适合于用于纯电动车的整车布置设计。

同时它更便于维修，调速范围相对较宽，因此可在纯电动车中采用永磁同步电机。

一般来说，纯电动车的巡航速度较长，基本能够保证汽车长时间稳定工作状态，所以它的电机一般工作在恒转矩工作区域内。

一般情况下，纯电动车的最大巡航车速可达到50km/h 左右，当纯电动车一旦达到最大巡航车速时，需要将其变速器设置为4档档位，保证电机工作转速满足额定转速计算要求。

例如将车速调节到50km/h，车轮滚动半径设置为r，变速器设置为i4，主减速器速度比设置为ig，并代入计算公式可首先求得电机的整体额定转速。

电动汽车动力参数匹配及性能仿真黄菊花;徐仕华;刘淑琴;于永飞【摘要】Based on a light bus,the parameters of power train were selected and designed reasonably by the method of theoretical design. The dynamic performance of the vehicle was built and simulated by using the simulation software of ADVISOR,which was an advanced simulator for electric vehicle. The comparison of the simulation results with the theoretical design results showed that the error was less than 5%. So the rationality of the designed parameters of the power train and the correctness of the simulation model are demonstrated.%以某轻型客车为研究对象,采用理论设计方法对其动力传动系参数进行合理选型设计,应用电动汽车仿真软件ADVISOR建立该电动汽车的整车模型并进行了动力性能仿真计算.通过将仿真结果与理论计算结果比较表明:电动汽车动力性能主要技术指标的仿真值与理论计算值相比,误差控制在5％以内,从而验证动力传动系参数设计的合理性和整车仿真模型的正确性.【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】4页(P391-394)【关键词】电动汽车;参数匹配;性能仿真;ADVISOR【作者】黄菊花;徐仕华;刘淑琴;于永飞【作者单位】南昌大学机电工程学院,江西南昌330031;南昌大学机电工程学院,江西南昌330031;南昌大学机电工程学院,江西南昌330031;南昌大学机电工程学院,江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】U270.2随着环境污染和资源短缺日益严峻，电动汽车以可再生清洁的电能为动力，噪音小、干净舒适，是世界上目前公认的21世纪取代传统内燃机汽车最理想、最有希望的绿色交通工具。