纯电动汽车驱动系统选型及仿真研究

【摘要】：随着汽车保有量的增加,能源危机和环境污染的问题日益严重,世界各国都在寻求一种可以代替传统燃油汽车的交通工具。纯电动汽车具有运行噪声低,行驶无排放污染物等的优点,逐渐得到广泛关注,并且各国把纯电动汽车当作未来汽车产业的发展方向。 本论文结合企业预研项目,在传统汽车的基础上把某型燃油车改造成纯电动汽车,以纯电动汽车的驱动系统为研究对象。驱动系统主要元件包括电动机、蓄电池、传动装置,本文简要介绍几种常见驱动电机、蓄电池以及变速器类型,通过分析比较其优缺点,结合纯电动汽车工作特性要求,选择三相交流感应电动机为驱动电机,锂离子蓄电池作为动力能源,手动两挡变速器为传动系的变速器。 根据汽车设计理论,把纯电动汽车的动力性和续驶里程当作设计指标要求,对纯电动汽车驱动系统主要元件参数进行匹配设计。电动机参数主要包括额定功率、峰值功率及其转速,蓄电池参数主要包括电池组容量、电压以及组数,传动系参数主要包括主减速器比、变速器各挡传动比,只有这些参数合理匹配,才能满足整车性能要求。为了验证参数设计的合理性,用matlab计算动力性能指标,利用ADVISOR仿真软件建立纯电动汽车整车模型以及各模块仿真模型,选择CYC_ECE_EUDC工况进行仿真模拟试验,以纯电动汽车行驶动力性为基础,对最高车速、最大爬坡度、加速时间以及续驶里程进行仿真研究分析,通过分析仿真结果可知驱动系统主要元件参数设计基本合理。 为了进一步提高整车性能,对纯电动汽车驱动系统参数进行优化,运用ADVISOR软件中的Autosize功能主要针对电动机功率的大小以及蓄电池组数目进行优化,得到电动机的峰值功率和蓄电池组数目有所减小,在相同的工况下进行仿真实验,比较优化前后仿真结果,可知该车的动力性不仅满足行驶要求,而且与实际设计指标更为接近,由于电动机参数和蓄电池参数得到优化,减少了整车质量,在循环工况下整车的续驶里程得到提高。因此本文采用的这种优化方法是合理可行的,为企业对已经设计好的纯电动汽车驱动系统优化提供了参考。 【关键词】：纯电动汽车 驱动系统 参数设计 仿真优化
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 电动汽车研究的背景9
• 1.2 电动汽车概述9-12
• 1.2.1 电动汽车的定义及其优点9-10
• 1.2.2 电动汽车的分类10-12
• 1.3 国内外纯电动汽车的研发现状12-15
• 1.3.1 国外纯电动汽车的发展12-14
• 1.3.2 国内纯电动汽车的发展14-15
• 1.4 纯电动汽车关键技术15-17
• 1.5 论文研究的目的和意义17
• 1.6 本文研究的主要内容17-18
• 1.7 本章小结18-19
• 第2章 纯电动汽车驱动系统结构及元件特性分析19-29
• 2.1 纯电动汽车传动结构介绍19-22
• 2.1.1 纯电动汽车对传动结构布置的要求19-20
• 2.1.2 纯电动汽车结构布置形式20-21
• 2.1.3 本文纯电动汽车基本结构选型21-22
• 2.2 电动机的特性分析22-24
• 2.3 动力源蓄电池的特性分析24-26
• 2.4 传动装置的特性分析26-28
• 2.4.1 传动比对整车性能的影响分析27-28
• 2.4.2 挡位数对整车性能的影响28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 纯电动汽车驱动系统主要元件选型及设计29-48
• 3.1 纯电动汽车的车身选型及动力性要求29-30
• 3.1.1 车身的选型29
• 3.1.2 纯电动汽车整车性能要求29-30
• 3.2 电动机的选型及参数计算30-36
• 3.2.1 电动机选型30-33
• 3.2.2 电动机参数的匹配33-36
• 3.3 蓄电池的选型及参数匹配36-40
• 3.3.1 蓄电池的选型36-37
• 3.3.2 电池组参数匹配37-40
• 3.4 传动装置变速器选型及传动比参数的确定40-42
• 3.4.1 变速器选型40-41
• 3.4.2 传动系参数确定41-42
• 3.5 匹配结果及其参数验证42-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 纯电动汽车驱动系统建模及仿真48-65
• 4.1 ADVISOR仿真软件的介绍48-51
• 4.1.1 ADVISOR仿真软件界面介绍48-50
• 4.1.2 ADVISOR软件仿真算法50-51
• 4.2 纯电动汽车仿真模型的建立51-58
• 4.2.1 车身仿真模型51-52
• 4.2.2 轮胎仿真模型52-53
• 4.2.3 主减速器仿真模型53-54
• 4.2.4 变速器仿真模型54
• 4.2.5 电动机仿真模型54-56
• 4.2.6 蓄电池仿真模型56-58
• 4.3 仿真工况的选择58-59
• 4.4 仿真结果分析59-64
• 4.4.1 纯电动汽车能量消耗及动力性仿真结果分析60-63
• 4.4.2 纯电动汽车续驶里程仿真结果分析63-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第5章 纯电动汽车驱动系统参数优化65-73
• 5.1 优化技术发展概况及其算法65-68
• 5.2 Autosize功能优化驱动系统参数过程68-70
• 5.2.1 Autosize界面介绍68-69
• 5.2.2 Autosize优化过程69-70
• 5.3 优化结果分析70-72
• 5.3.1 动力性分析71
• 5.3.2 整车续驶里程仿真结果分析71-72
• 5.4 本章小结72-73
• 第6章 总结与展望73-75
• 6.1 本文总结73-74
• 6.2 展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-77

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