混联式电动汽车整车匹配与直流电机驱动系统设计修改1Word文档下载推荐.docx
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Throughbetweenthecomponentsofthedrivesystemparametermatchinganalysis,thesisbasedonMATLABenvironmentADVISOR2002drivesystemcomponentsmodeling.Throughthehybridelectricvehiclesimulationmodelingofmajorcomponents,canbeofdifferentdrivingcyclethevehiclepowerperformanceandfueleconomyaresimulated.Finalthesisforthepower-assistedhybridcars,consideringthevehicleperformance,fueleconomyandtheprocessofmovingthebatterySOCsize,integratedsimulationcomparativeanalysis.Thesimulationresultsshowthatthiskindofmatchingmodels,comparedwiththetraditionalmodelhasobviousadvantagesinbothonthebasisofvehicledynamicstomeetthelowfuelconsumptionandlowemissions.
KeyWords:
HybridElectricVehicles,VehicleMatching,ADVISOR,PerformanceSimulation,DriveSystemsDesign
第1章：
绪论
自人类发明汽车以来，汽车在人类身边已经陪着人类度过了一百多年的历史。
这一百多年在人类悠久的历史上也许只是弹指一挥间，但是对于人类的影响却是举足轻重，甚至说不可或缺。
1886年，世界上第一辆汽车在德国诞生，一百多年来，汽车缩短了人们之间的距离，改变了人们的生活方式，提高了生活质量。
今后50年，世界人口将由60亿增加到100亿，汽车数量也将会有将由7千万增加到2亿5千万。
但我们在享受汽车文明的同时，也必须面对汽车带来的负面影响：
环境污染和能源危机等。
据统计，目前世界上空气污染最严重的10个城市中7个在中国，国家环保中心称，20lO年汽车尾气排放将占空气污染源的64％。
近来，以北京的沙尘雾霭为代表的环境恶化正在逐步恶化。
上个世纪末人们关注的是汽车节能、排放和安全技术，而本世纪初，入们已经更多的将目光转向汽车新能源和环保技术。
如果仍然采用传统的内燃机技术发展汽车工业，将会给燃油的需求和环境保护造成巨大压力。
研制开发更节能、更环保、使用替代能源的新型汽车，成为当务之急。
因此，在世界各国，特别在我国进行电动汽车的研究势在必行，有着深远的历史和现实意义。
1.1：
本课题研究的背景及意义
1.11：
背景
环境恶化：
一般来说，造成生态环境的恶化的原因是多方面的，主要是全球生态面临的问题越来越多，而且例如像中国这样的国家正处于大力发展经济中，对环境和生态的意识比较薄弱，环境恶化的程度要甚于发达国家。
环境恶化主要表现为：
资源破坏，生态破坏，土地沙化，物种减少，沙尘暴，水土流失，人类生活环境恶化，水体污染，酸雨，光化学污染，等等。
环境恶化是工业文明给人类造成不可持续发展的突出问题，亟待解决。
环境的恶化造成的危害也是不可估量的，其危害主要变现为：
生存环境恶化，大气污染，水污染，土地污染，固体废物污染，等等。
种种的迹象都在表明，环境的恶化正在一步一步地吞噬着我们。
而我们都要为自己当初的工业文明骄傲而买单，环境恶化就是给我们的惩罚。
幸于，人类已经开始意识到自己的问题，正在着手解决。
能源危机：
众所周知，能源危机肯定会造成经济的衰退。
在上个世纪出现了几次比较大规模的能源危机。
1973年，石油主要输出国阿拉伯国家因不满西方国家支持以色列而采取的石油禁运；
1979年，由于伊朗爆发革命石油短缺；
1990年，又爆发了波斯湾战争，导致石油价格暴涨。
等等。
自从三次科技革命以来，能源成为了国家经济的命脉。
然而地球上的能源是有限的，于是在各个大国之间引发了一些与石油有关或纯粹是为了石油的战争。
为了争夺对世界资源与能源的控制权，导致了两场世界大战的爆发：
一战中31个国家15亿人口卷入了战争，伤亡人数达3100万，其中死亡1000万人，军费支出与战争损失共计3877亿美元；
二战中这个数字成倍增长，年的战争中有60个国家参与，总伤亡人数达9000万人，死亡了5000万人，直接军费支出1117亿美元，物质损失近3万亿美元。
二战后美苏两个超级大国为了争夺资源与能源展开了40多年的冷战，中东石油，南非的黄金和金刚石，扎伊尔的铜矿……石油战争永无宁日！
世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。
因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。
然而，这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。
石油储量的综合估算，可支配的化石能源的极限，大约为1180到1510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。
天然气储备估计在131800到152900兆立方米。
年开采量维持在2300兆立方米，将在57到65年内枯竭。
煤的储量约为5600亿吨。
1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年。
铀的年开采量为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期。
核聚变到2050年还没有实现的希望。
化石能源与原料链条的中断，必将导致世界经济危机和冲突的加剧，最终葬送现代市场经济。
事实上，近10年来，中东及海湾地区与非洲的战争都是由化石能源的重新配置与分配而引发。
这种军事冲突今后还将更猛烈、更频繁；
在国内，也可能出现由于能源基地工人下岗而引发的许多新的矛盾和冲突。
总之，能源危机迟早会爆发，而且它的爆发将将带来不可估量的灾难！
1.12：
本课题研究的意义
根据国家有关资料显示，中国石油储备量仅占全球的2%，专家预计全球现有石油储备量仅可维持100年左右的消耗，而中国如果按现有消耗量，不到50年国内原油资源将消耗殆尽。
因此，开发新能源成为应对能源危机的不二选择，而能以液态方式替代化石能源的，又非生物能源莫属。
近年来，生物能源在国内有一定发展，但是原料、技术仍然是产业发展的瓶颈，并未普及应用，亟需进一步发展壮大。
对此，国家出台了一系列的法律法规，对生物能源产业给予扶持，同时号召企业参与到相关产品的研发和生产之中，借助市场经济的力量来帮助生物能源产业做大做强。
作为一家专业从事新型能源及相关产业研发、生产、销售、服务为一体的综合型企业，很多新能源企业积极响应国家号召，在党和国家能源发展战略和科技发展方针的指导下，不断深化企业内部体制改革，调整产业发展方向和布局，拓展研究领域，加强科技产业转化工作，在生物能源、再生能源利用领域深耕细作，终于取得了突破性的发展。
而作为一个当代大学生，深刻意识到从全球环境的减速恶化到国内部分城市的雾霭弥漫，再到我们身边可利用的自然资源越来越少，都在直接表明着解决能源短缺与环境危机，环境的保护和寻求新能源迫在眉睫。
作为这其中重要的一个举措，开发环保与低耗的混合动力电动汽车势在必行。
混合动力电动汽车采用电动机和发动机同时作为驱动系统，是汽车的心脏。
在不同的工况下，发动机和电动机的工作方式也不同，可以尽最大限度的降低功耗，减少排污从而达到保护环境的目的。
同时，为缩短研究开发时间，采用计算机仿真技术，可以降低研究费用，缩短开发周期，提高该课题研究的可操作性和成功的几率。
因此，对电动汽车的驱动系统软硬件进行研究、以及利用计算机仿真技术对电动汽车的性能进行研究具有非常重要的意义。
1.2：
混合电动汽车简介
所谓混合动力电动汽车汽车，是指拥有两种不同动力源的汽车。
这两种动力源在汽车不同的行驶状态（如起步、低中速、匀速，加速，高速，减速或者刹车等）下分别工作，或者一起工作，通过这种组合达到最少的燃油消耗和尾气排放，从而实现省油和环保的目的。
1.21：
混合电动汽车发展历史
早在一百多年前，由于当时电池和电机的发展较内燃机成熟，而且石油的运用还没有普及，使电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。
据统计，在1890年在全世界4200辆汽车中，有38％为电动汽车，40％为蒸汽车，22％为内燃机汽车。
到了1911年，就已经有电动出租汽车在巴黎和伦敦的街头上运营，到了1912年在美国更有至少3，4万辆电动汽车运行。
但由于石油的大量开采和内燃机的种种优越性，电动汽车渐渐被人们忽视。
直到上世纪70年代石油危机的爆发，给世界各国政界一次不小的打击，开始考虑替代石油的其他能源，包括风能、太阳能、电能等可再生能源。
因此从政治经济方面考虑，才又给了电动汽车第二次机遇，又一次被人瞩目。
第三次机遇开始于若干年前，世界上除了已存在的能源问题之外，环境保护问题也逐渐成为了各个方面所关心重大课题，内燃机汽车的排放污染，给全球的环境以灾难性的影响，因此开发生产零污染交通工具成为各国所追求的目标，电动汽车的无（低）污染优点，使其成为当代汽车发展的主要方向”。
由于70年代燃油短缺问题和80年代大气污染问题的冲击，对电动汽车的研究与
开发近年又重新受到了人们的关注。
为了保护环境，世界各国都分别制定了严格的法律、法规来限制汽车尾气排放．环境保护法是开发电动汽车最直接的原因。
只有电动汽车才能满足不断严格化的超低排放或零排放的要求，所以从二十世纪晚期开始，世界各国都纷纷将对汽车研究的重点转向电动汽车上，并研制出很多类型及品种的电动汽车。
1.22：
混合电动汽车分类
1）串联式混合动力电动汽车（SHEV）
串联式混合动力系统用电动机驱动车轮，电动机的电力来自发动机。
串联式混合动力系统利用发动机动力发电，从而带动电动机驱动车轮。
其基本结构是由电动机、发动机、发电机、HV蓄电池、变压器组成。
由一个小输出功率的发动机进行准稳恒性运转来带动发电机，直接向电动机供应电力，或一边给HV蓄电池充电一边行驶。
由于内燃发动机的动力是以串联的方式供应到电动机，所以称为“串联式混合动力系统”。
如下图：
Fuel
Engine
Transmission
Generator
Motor
PowerConverter
Battery
图1-1串联式混合动力电动汽车驱动系统结构示意图
注：
各符号代表的意思
Fuel:
油箱，Engine：
内燃机，Generator：
发电机，Battery：
蓄电池，PowerConverter：
功率转换器，Motor：
驱动电机，Transmission：
传动装置（离合器，变速箱等）
2）并联式混合动力电动汽车（PHEV）
并联式混合动力系统使用电动机和发动机两种动力来驱动车轮用发动机来给HV蓄电池充电，其基本结构是由电动机、发动机、HV蓄电池、变压器和变速器组成。
并联式混合动力系统中利用HV蓄电池的电力来驱动电动机。
因电动机兼用为发电机，所以不能一边发电一边用来行驶。
动力的流向为并联，所以称为“并联式混合动力力系统”。
图1-2并联式混合动力电动汽车驱动系统结构示意图
内燃机，Battery：
3）混联式（串、并联式）混合动力电动汽车（PSHEV）
混联式混合动力利用电动机和发动机来驱动车轮，并可用发电机来发电及自行充电。
混联式混合动力利用电动机和发动机这两个动力来驱动车轮，同时电动机在行驶当中还可以发电。
根据行驶条件的不同，可以仅靠电动机驱动力来行驶，或者利用发动机和电动机驱动行驶。
另外还安装有发电机，所以可以一边行驶，一边给HV蓄电池充电。
基本结构由电动机、发动机、HV蓄电池、发电机、动力分离装置、电子控制单元（变压器、转换器）组成。
利用动力分离装置将发动机的动力分成两份，一部分用来直接驱动车轮，另一部分用来发电，给电动机供应电力和HV蓄电池充电。
电动机擅长从低速带开始发挥威力，而发动机则在高速带大显身手。
本系统通过理想地控制二者，可在所有条件下提供高效率的行驶。
混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。
图1-3混联式混合动力电动汽车驱动系统结构示意图
4）复合式混合电动汽车
复合式混合动力电动汽车的结构更复杂。
其结构与混联式混合动力电动汽车相似，二者主要区别在于复合式中与发动机连接的电机允许功率流双向流动，而混联式中与发动机连接的发电机只允许功率流单向流动。
一般采取双轴驱动的形式，前轴采用发动机和电动机复合驱动，后轴采用电驱动。
两个电机都即可以驱动汽车行驶，也可以在刹车时再生制动，向电池组充电。
复合式混合动力电动汽车虽然结构复杂、成本高，但驱动系统的质量轻，因此增加了车辆装配的灵活性，而且，同时回收四个车轮的制动动能可以大大提高车辆的燃油利用率和燃油经济性。
FT
RT
图1-4混联式混合动力电动汽车驱动系统结构示意图
各符号代表的意思
驱动电机，FT:
前轮传动装置，RT:
后轮传动装置。
1.3：
本课题研究的主要内容
本课题以一款混联式混合动力电动汽车进行匹配研究，开发一款适合市区混合电动的出租车。
其主要针对以下问题进行研究讨论：
1）混合电动汽车主要参数的确定，进而根据实际应用适当合适的修改相关数据，以达到相关要求。
2）基于MATLAB6.5环境下advisor软件对整车主要部件建模。
包括发动机，蓄电池，电机和变速箱等。
3）混合电动汽车主要部件的特性分析。
利用ADVISOR软件模拟仿真，综合各方面考
车辆的行驶性能，燃油经济性和电池荷电状态等。
在此基础上利用ADVISOR软件对混联式混合动力电动汽车进行整车性能仿真模拟研究，校验核对各设计数据是否符合实际工况需求，在取得的成果的基础上撰写毕业论文。
第2章：
混合动力电动汽车整车参数匹配
2.1：
混合动力电动汽车整车方案选型
本课题是以某款车型为基础进行研究，通过修改和设计部分部件实现混合电动出租车而出租车由于用途比较特殊，所以选择一款合适且相近的车型尤为重要。
早在20世纪四五十年代，出租车并不是谁都可以随便乘坐的。
当年，出租车专门负责接待来穗的外国元首、政府首脑与高级官员、参加交易会的外商、海外华侨、港澳同胞等等，被誉为广州市的“国宾车队”，需要外汇券才能乘坐。
上世纪六七十年代，出租汽车的经营方式发展为定点候客，乘客到站找车，司机接单载客。
而司机完成一趟接待任务后，必须空车赶回服务点等候下一次的出车指示，不得中途载客。
上世纪70年代中后期，随着人民生活水平的逐步改善，市民对出租车的需求也日益增长。
1978年春天，毗邻港澳的广州逐步打开对外开放的窗口，一些新的经营观念和服务方式开始冲击南粤大地。
广州市汽车公司从香港市民“打的”中得到启发，毅然决定结束历年来“路上空驶的士不载人”的怪现象，在1978年4月春交会期间用中英文印制的近万张《告来宾信》送到了国内外乘客的手中：
“在没有汽车服务点的地方需要用车时，如遇空车可招手示意叫车。
”这是国内出租汽车行业的第一次改革，打破了历年来传统的封闭型服务方式和经营老格局，随后“扬手即停”服务迅速在全国铺开。
现在，出租车作为人们出行必不可少的交通工具，在人们的生活中扮演着举足轻重的地位。
众所周知，出租车大部分时间都是在市区里面行驶，又由于市区的路况比较复杂，走走停停是常见的事情，又要响应国家号召，节能减排。
综合各方面的原因考虑，要求出租车发展的趋势不仅要满足人们日常的交通需求，更要符合国家的标准，甚至要做到表率作用。
查询资料并结合导师所给的意见，最终选择比亚迪F3DM这款车型。
作为全球新能源汽车领导者，比亚迪在电动车领域动作频频。
继奔驰携手比亚迪之后，比亚迪官方宣布，全新科技的比亚迪F3DM低碳版双模电动车于2010年3月29日上市。
比亚迪F3DM为F3所属系列下的最新车系。
选择比亚迪F3DM不仅因为其动力充裕，另外一个主要原因就是经济环保。
在燃油经济性方面，F3DM双模电动车纯电动状态下百公里耗电仅为14度，电费按0.6元/kwh计算，其行使100公里的花费约为8.4元人民币。
DM双模动力系统采用的比亚迪最新发动机，使得系统中的发动机在任意工况下的最低燃油消耗率不足250g/kwh。
而且相关调查显示，超过90%的人每天用车不超过100公里，这意味使用比亚迪DM双模电动车，绝大部分人将远离油价高企的困扰。
因为用电的成本仅为使用燃油的1/5，对消费者来说，这无疑是一种绝对经济的选择。
在混合动力模式下，其排放优于欧Ⅳ。
F3DM双模电动车的上市及普及，一方面能够有效减轻人类对石油资源的依赖，另一方面，将在很大程度上缓解全球气候恶化的情况。
从另外一个方面来说，价格也是一个优势。
混合电动汽车总给人一种很贵的感觉。
其实不然。
F3DM现已售两款车型，分别是14.98万与16.98万，但是一旦国家补贴与城市补贴政策落实以后，将会在10万以下了。
如深圳，国家补贴5万，深圳市政府补贴3万，那么这个车就卖8.98万
2.2：
整车动力系统匹配设计
比亚迪F3DM输出功率为125KW，并达到排量为3.0L发动机的动力输出水平。
在起步阶段，比亚迪DM双模电动车的瞬间加速性能，远超过3.0L级别的发动机所能达到的水平。
据介绍，搭载铁电池的比亚迪DM双模电动车纯电动续航里程达100公里。
而该公司研发的铁电池在极端高低温和碰撞实验中也“岿然不动”，体现出较高的安全指数。
除容量高、安全性好外，该款车的铁电池还大大降低了材料成本，进一步加快其商业化步伐。
2.21：
发动机
比亚迪F3DM采用的发动机型号为BYD371QA,全铝发动机的排量为1.0L,输出功率为50KW，最大转速为7500rpm，最大扭矩为90Nm。
详细参数见下表：
发动机型号
BYD371QA
排量
998mL
燃料类型
油电混合动力
供油方式
多点电喷
燃油箱容积
50L
最大功率—功率值
50kW
最大功率—转速
7500r/m
升级会员 