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。另外就是要计算电机的过载系数，将其定义为电机峰值功率与额定功率之间的比值，它的计算公式应该如下[1]： 一般来说，纯电动车的电机过载系数其取值范围一般要控制在2~4左右，结合电机的额定功率与峰值功率进行电机过载系数的计算，可满足驱动动力系统的参数匹配要求。考虑到纯电动车的电机最高转速与额定转速在选取电机参数匹配方面同等重要，所以需要对电机的最高转速与零部件安全性进行分析，然后再计算电机的额定转速值。 除电机系统动力参数匹配研究外，还需要对电池组匹配重要参数进行分析，比如电池组容量，纯电动车的电池组容量设计完全取决于汽车本身的设计续驶里程值。结合纯电动车的行驶动力学方程理论，可计算出纯电动车的匀速行驶需要功率，最后计算出其电池组容量，然后参考数据为车辆设置制动能量回收装置。3 纯电动车的动力系统仿真模型构建分析 要为纯电动车动力系统建立整车模型，例如利用AVL-Cruise软件为汽车提供图形化人机交互截面，根据汽车仿真模型构建的相关需求将各个功能模块纳入到Cruise工作区域中，输入计算相关参数，建立模块间的机械、电气连接内容。 （1）整车模块的仿真模型构建。针对整车模块的动力系统仿真模型构建主要采用到了车辆行驶动力学模型，该模型可直观快速反映车辆行驶在各个方向所受到的外力影响，这其中就包括了空气阻力、爬坡阻力、滚动阻力以及加速阻力等等。首先需要明确整车的当前负荷状态对于汽车的动力性能与经济性能存在多大影响，然后在AVL-Cruise中分析在满足负载条件固定时，为整车的3个负载阶段建立插值体系并决定插值参数公式如下： 以汽车空载为例，此时就有： 在算式中，需要明确车辆载荷状态相关的瞬态整车质量（kg）（），同时计算车辆整备质量（kg）（），由此可分析得出整车的质心位置与车辆载荷状态相关内容。 （2）电池组模块的仿真模型构建。采用AVL-Cruise为电池组模型建立等效电路模型，与电机模型相互匹配，电池组模型中同样采用到了参数化的建模方式，结合电池组的实际充放电特性曲线以及内阻特性等等内容分析其建模过程。在该过程中可以选择激活电池组对温度的依赖属性，建立简单有效的Rint等效电路模型，明确电池组的中的理想电压源与内阻。图1 Rint等效电路模型 在Rint等效电路模型中，如果将电池组作为输出电源或负载，它的电池组开路电压应该为： 可选用多个电芯电池组参与仿真计算，但要保证每一个电芯参数在静态或充放电过程中能量始终保持相同，避免出现个别电芯过放或过充问题出现，导致电池组整体损坏[2]。4 总结 纯电动车是全球汽车行业领域未来发展大趋势，因此针对它的内部参数与整车性能研究必须到位，特别是对其动力系统关键部位的参数匹配选型、性能仿真计算需要做到面面俱到，有效提升整车性能价值。参考文献：[1]杨程,杜振新.基于某款纯电动汽车动力系统计算与仿真分析[J].科教导刊-电子版（上旬）,2015(07):164-165.[2]熊明洁,胡国强,闵建平.纯电动汽车动力系统参数选择与匹配[J].汽车工程师,2011(05):36-38,52.纯电动汽车动力系统参数匹配选择及计算仿真李 宗（长城汽车股份有限公司,河北 保定 071000）摘 要：现代社会城市化发展快速，城市中的交通负荷越来越中，现代燃油汽车尾气排放所带来的环境污染与噪声污染不容小觑，对城市居民日常生产生活都造成一定影响。纯电动汽车的出现希望解决这一问题，它所采用的是电机代替传统内燃机系统驱动整车，完全利用电能，基本实现了低噪声、零排放，相比于传统燃油汽车也取消了发动机、排气系统以及冷却系统。但是它的汽车动力系统设计也相比于燃油汽车更复杂，本文中简单分析了纯电动汽车的系统参数匹配选择与计算仿真过程，希望进一步了解纯电动汽车。关键词：纯电动汽车；系统参数匹配；驱动系统；计算仿真过程；模型
２０１１年（第３３卷）第９期 汽车工程
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１１（Ｖｏ１．３３）Ｎｏ．９
２０１１１６４
纯电动汽车新型动力传动装置的匹配仿真与优化
王峰，方宗德，祝小元
（西北工业大学机电学院，西安７１００７２）
［摘要］ 为某纯电动汽车提出一种新型的包括一调速电机和行星减速机构的动力传动装置，对其电机和传动
装置的参数进行合理选择和匹配计算，在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下进行整车动力性能的仿真，对传动装置的参数进行
了优化。结果表明，电动汽车动力性与经济性满足实际要求。
关键词：纯电动汽车；动力传动装置；动力性能；匹配；仿真；优化
Ｍａｔｃｈｉｎｇ，Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｅｗ Ｐｏｗｅｒ
Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ ａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ
Ｗａｎｇ Ｆｅｎｇ．Ｆａｎｇ Ｚｏｎｇｄｅ＆Ｚｈｕ Ｘｉａｏｙｕａｎ
Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００７２
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ａ ｎｅｗ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａ ｇｏｖｅｒｎｏｒ ｍｏｔｏｒ ａｎｄ ａ ｐｌａｎｅｔａｒｙ ｒｅｄｕｃｅｒ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｆｏｒ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ．Ｔｈｅ ｒａｔｉｏｎａｌ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｉｔｓ ｍｏｔｏｒｓ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ ａｒｅ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ，ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｔ—
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基于某款纯电动汽车动力系统计算与仿真分析
作者：杨程 杜振新
来源：《科教导刊·电子版》2015年第19期
摘 要 动力系统参数的选择与匹配对电动汽车的动力性和经济性会产生很大的影响。文章在理论计算和系统分析的基础上，对电机、电池以及传动系传动比进行了参数匹配，分析了纯电动汽车动力系统参数的选择对电动汽车性能的影响。GT-suite仿真结果表明，所选动力总成部件与整车匹配后能够满足纯电动轿车动力性的要求。为纯电动汽车动力系统参数选择与匹配提供了参考。
关键词 电动汽车 动力系统 参数匹配 动力性仿真
中图分类号：U463. 23 文献标识码：A
电动汽车是解决当前能源短缺和环境污染问题可行的技术之一。电动汽车是由车载动力电池作为能量源的零排放汽车。近些年来，电动汽车的研制热潮在全世界范围内兴起，尤其是在我国，逐步向小批量商业化生产的方向发展。电动汽车技术的发展依赖于多学科技术的进步，尤其需要解决的问题是进一步提高动力性能，增加续驶里程，降低成本。考虑开发经费和开发周期，建立计算机仿真模型对电动汽车的性能进行仿真分析是很有意义的。
1电动汽车动力系统参数要求
电动汽车的动力性主要取决于动力及传动系统参数匹配，包括动力电池、驱动电机及传动系统控制器等部件。
根据设计要求，本电动汽车设计参数为：最高车速150km/h，最大爬坡度≥30%，续驶里程≥180km。0100km/h的时间为： ≤15s。相关的车辆参数为：汽车整备质量：1600kg；迎风面积：2.19m2；长€卓韤赘呤滴？631€？790€？470mm；轴距为：2650；滚动阻力为：0.0015；风阻系数：0.296。
2电机参数匹配
电机作为电动汽车主要动力源，电机的匹配对电动汽车性能起着关键作用。电机匹配主要考虑参数为电机的额定功率、峰值功率，电机的最高转速、额定转速。
第５５卷第２期 Ｖ０１．５５ Ｎｏ．２ 农业装备与车辆工程 ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ２０１７年２月 Ｆｅｂｒｕａｒｖ ２０１７
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—３１４２．２０１７．０２．００１
基于ＣＲＵＩＳＥ的小型纯电动汽车
动力匹配仿真及参数研究
毛征宇 ，吕欣 ，蔡志华１，２
（１．４１１２０１湖南省湘潭市湖南科技大学机电工程学院； ２．４１００８２湖南省长沙市湖南大学车身先进设计制造国家重点实验室）
［摘要］选取某款小型燃油汽车为原型，根据该车主要技术参数和纯电动汽车设计要求，从理论上对纯电动汽车 的电机和电池主要参数以及传动比进行匹配计算。运用ＣＲＵＩＳＥ软件建立纯电动汽车整车模型，并对其动力性 与经济性进行仿真分析。仿真结果验证了动力匹配结果的正确性和仿真模型的有效性。最后运用矩阵计算模式 分析了整车质量和轮胎半径对整车性能的影响，结果表明，减重和增大轮胎半径可以提高整车经济性和相应的 动力性。为后续进一步的研究工作奠定了基础。 ［关键词］ＣＲＵＩＳＥ；动力匹配仿真；纯电动汽车；矩阵计算 ［中圈分类号】Ｕ４６９．７２ ［文献标志码］Ａ ［文章编号】１６７３—３１４２（２０１７）０２—０００１—０５
Ｐｏｗｅｒ Ｍａｔｃｈｉｎｇ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ
Ｓｍａｌｌ Ｐｕｒｅ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｄｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＲＵＩＳＥ Ｍａｏ Ｚｈｅｎｇｙｕ ，ＬＯ Ｘｉｎ ，Ｃａｉ Ｚｈｉｈｕａ （１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎｇｔａｎ Ｃｉｔｙ，Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ４１ １２０１，Ｃｈｉｎａ； Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｅｄｙ，Ｈｕｎａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｃｉｔｙ，Ｈｕｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ４１００８２，Ｃｈｉｎａ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ａ ｓｍａｌｌ ｆｕｅｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗ鹊ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒ ａｎｄ ｐｕｒｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｕｒｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃａｒ ｍｏｔｏｒｓ ａｎｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓ— ｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｉｏ ａｒｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙ ｍａｔｃｈ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｎ，ａ ｐｕｒｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｕｓｉｎｇ ＣＲＵＩＳＥ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｓ ｄｏｎｅ ｏｎ ｉｔｓ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｙ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｍａｔｃｈ－ ｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ１．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒｏｓｓ ｗｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｏｌｌｉｎｇ ｒａｄｉｕｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒ－ ｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｌａｙｓ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ． ［Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ］ＣＲＵＩＳＥ；ｐｏｗｅｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｐｕｒｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｖｅｈｉｃｌｅ；ｍａｔｒｉｘ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
