纯电动汽车驱动系统设计及仿真毕业设计论文.docx

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纯电动汽车驱动系统设计及仿真毕业设计论文

纯电动汽车驱动系统设计及仿真

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学生姓名

指导教师

2015年6月

摘要

随着环境污染的加剧和资源的日益短缺，纯电动汽车（EV）凭借能源利用率高、环境污染小的特点得到广泛关注和快速发展，成为当前研制取代内燃机汽车的首选车型，其发展前景广阔。

作为纯电动汽车核心部件之一，驱动系统直接决定了纯电动汽车整车性能优劣,目前我国的纯电动汽车存在的主要问题是续航里程少和动力能源电池成本高，基于此种情况，对驱动系统进行合理设计，是提高电动汽车的动力性能和增加续航里程的有效手段，所以文章对纯电动汽车驱动系统进行设计研究。

本文首先分析了纯电动汽车的特点，包括无污染、噪声低、结构简单、能源效率高且多样化等。

然后分析了纯电动汽车驱动系统的整体结构和工作原理，并以某普通普及车型为基础，对驱动系统进行设计改善。

先确定相应动力参数目标，然后根据整车参数进行理论计算，参考相应手册和市场上的部件，选择合适的驱动系统结构装置，如电机、蓄电池的类型和相关参数。

最后利用车辆系统仿真软件ADVISOR（AdvancedVehicleSimulator）对纯电动汽车进行动力性能仿真实验。

首先建立了仿真模型，包括选择传动系统类型、设置参数、设计控制策略，然后选择仿真工况进行加速性能和爬坡性能的仿真，最后得到仿真性能结果图表,包括仿真参数图、参数仿真报告、能源消耗图、虚拟回放。

基于符合初始设计技术要求的参数，利用ADVISOR里的AUTOSIZE软件模块进行参数优化，然后对得到的优化参数值进行仿真，进一步分析纯电动汽车驱动系统仿真动力性能，确定最优参数。

关键词：

纯电动汽车、驱动系统、结构参数、动力学、仿真

Abstract

Withtheenvironmentpollutionincreasingandand the growing shortage ofresources,andbecauseit’shighavailabilityinenergyandmildpollution,BatteryElectricVehicle（BEV）becomes the preferred designedmodelwhichmighttaketheplaceofinternalcombustionengine cars,ithasgooddevelopmentprospect.ThedrivesystemisoneofthecorepartfortheElectricVehicle,itdirectlydecidesthevehicleperformanceofthewholecar.Atpresent,thebiggesttroublesforBEVinChinaarethelimiteddrivingmileageandhighcostinpowerbattery.Basedonthesituation,designandimprovethedrivesystemperformanceisaefficientmethodforpromotethevehicle’sdynamicperformanceandlongerrange.

ThisarticleresearchanddesignfortheBEV’sdrivesystem.Firstly,thearticleanalyzesBEV’scharacteristic,includingnoairpollution,noiseless,simpleconstruction,highlyefficientusinganddiversityinenergy.Secondly,thearticleanalyzesBEV’sfundamentalconstructionandit’sworkingprinciple.Thenredesignandmakeimprovementbasedonacommoncar,becertainwiththerelativedynamicparametersandcalculatetheoretically,consideringaboutthepartsonthemarket,choosethesuitablestructuredevices.Forinstance,thetypeandrelevantparametersofthemotorandaccumulatorbattery.Finally,usesimulationsoftwareADVISORtodothetestforBEV’sdynamicperformance.Tobeginwith,establishthesimulatedmodel,includes,pickingthedrivelinetype,setrelevantparameters,establishcontrolstrategy.Then,choosethesimulatedBEV’sworkingconditionandperformacceleratedperformanceandclimbingabilitytestssimulation.Atlast,thediagramresultofthesimulationwhichconsistofsimulationparametersdiagram,simulationreport,energyconsuminggraphandvirtualreplayresultwillcomeout.Basedontheparameterswhichfittherequirement,thearticleusetheADVISOR’spartAUTOSIZEtooptimizeparameter,andsimulatedagain,thenulteriorlyanalyzetheEVdrivesystemdynamicperformanceandgetthefinalbestparameter.

Keywords：

PureElectricVehicle，Drivesystem，Structureparameters,

Dynamicperformance，Simulation

1绪论1

1.1题目背景及目的1

1.2国内外研究状况1

1.3题目研究方法2

1.4论文构成及研究内容3

2纯电动汽车的简单分析4

2.1纯电动汽车的特点4

2.2纯电动汽车在我国的发展现状5

2.3驱动系统基本结构形式6

2.4驱动系统工作原理7

3驱动系统参数设计9

3.1电动机类型和性能参数的选择12

3.2蓄电池类型、数量、容量的选择16

3.3传动系统参数的选择19

4利用ADVISOR驱动系统性能仿真21

4.1仿真软件ADVISOR简介21

4.2定义车辆的仿真参数22

4.2.1选择传动系统类型22

4.2.2设置部件的仿真参数23

4.2.3设计控制策略23

4.3运行仿真23

4.3.1选择仿真工况23

4.3.2加速性能仿真和爬坡性能仿真24

4.4仿真结果及分析25

4.4.1仿真参数图25

4.4.2参数仿真报告25

4.4.3能源消耗图26

4.4.4仿真结果总结27

4.5本章小结27

5电动汽车驱动系统参数优化匹配28

5.1参数优化和仿真结果分析28

5.2本章小结31

6总结和展望32

参考文献33

致谢34

1绪论

1.1题目背景及目的

汽车给人们的生活带来了很多的便利，但同时也给人们带来了“能源消耗，环境污染”两个大问题。

目前世界上46%以上的石油被汽车所消耗，己经探明的石油资源只够人们充分使用到2040~2050年，而且城市污染50%以上也是来源于汽车。

北京市机动汽车尾气排放对大气污染物中CO,HC,NO的分担率分别为63.4%，73.5%和46%，上海市更为严重，分别为86%，96%和56%广州、天津、重庆等许多大中型城市情况也类似。

当前随着汽车的粮食一石油资源的逐渐枯竭，能源危机的加剧，直接严重的冲击着传统燃油汽车。

同时，由于世界各地人民环保观念、意识的增强，对汽车排放标准的要求越来越高，促使人民致力于减少汽车排放的研究，开发无污染的新能源汽车。

电动汽车是解决能源短缺，环境危机的有效途径之一。

传统的燃油汽车污染严重，能源消耗大，而电动汽车为解决能源环保问题提供了一条有效的途径。

所以，电动汽车作为燃油汽车的替代产品，是汽车技术革命的重要内容，是21世纪汽车工业发展的潮流。

[1]

驱动系统作为纯电动汽车的主要部件之一，其整体性能和驱动效率直接影响到纯电动汽车的能量利用和整车动力性能。

因此，纯电动汽车驱动系统研究不仅可以作为评价纯电动汽车性能优劣的标准，为汽车消费者和市场需求提供参考;而且可以为纯电动汽车的技术改进提供依据，帮助科研人员解决限制纯电动汽车发展的问题，降低在纯电动汽车研发设计中的风险，故是纯电动汽车领域技术进步的基础。

为了了解驱动系统哪些参数会对纯电动汽车的动力性产生影响，以及对相关参数进行优化匹配，本文针对纯电动汽车驱动系统进行理论阐述和利用仿真软件ADVISOR进行建模仿真。

1.2国内外研究状况

由于驱动系统的控制性能直接影响纯电动汽车的动力性、经济型等性能，故有必要对国内外纯电动汽车驱动系统的控制系统进行对比和分析。

国内外驱动系统控制技术的研究现状可以从如下两方面对比：

（1）研发技术经验

国外汽车厂商在纯电动汽车驱动系统控制技术领域已经具有丰富的经验，尤其在驱动系统控制器的软件设计和硬件开发方面。

其生产的纯电动汽车在整车动力性和可靠性方面均具有良好的性能，并经受过市场的考验。

在国内，相关高校和研究单位已经掌握了纯电动汽车驱动系统控制器的软件和硬件设计方法，部分研究成果已经进行小批量生产；同时国内汽车厂商采用与国外知名公司和做的方式学习纯电动汽车驱动系统相关的技术和经验，提高了国内汽车厂商的自主研发能力。

但国内厂商的整体研发能力及经验和国外相比仍然存在一定程度的差距，国内纯电动汽车驱动系统研究和开发水平仍需进一步提高。

（2）产品成熟度

纯电动汽车作为新能源汽车种类之一，得到了各国政府和汽车厂商的广泛关注。

国外汽车厂商纷纷对纯电动汽车驱动系统进行研究和开发，在驱动系统控制器开发领域已经获得很多成功的案例。

同时，为了简化研究设计流程、提高驱动系统控制器的通用性，国外汽车厂商已经逐步制定驱动系统控制器的研制标准。

例如，国外汽车制造商和零件供应商、半导体、软件等公司联合建立“汽车开放系统架构联盟”，形成AUTOSAR标准。

和国外汽车厂商相比，国内汽车厂商研制的驱动系统控制器目前仍处于调试和小批量生产的阶段，各种试验测试参数仍需进一步完善。

同时，由于国外驱动系统控制技术相对更加成熟，国内汽车厂商在实际生产制造时更加倾向于向国外驱动系统