純電動汽車動力學(xué)匹配與仿真

楊世安，張鵬

（1.長安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064；2.長安大學(xué)試驗與設(shè)備管理處，陜西 西安 710064）

純電動汽車動力學(xué)匹配與仿真

楊世安1，張鵬2

（1.長安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西 西安 710064；2.長安大學(xué)試驗與設(shè)備管理處，陜西 西安 710064）

根據(jù)純電動汽車的整車參數(shù)進行動力性指標的設(shè)計，計算出系統(tǒng)的傳動比、最高車速、最大爬坡度、等動力性評價指標，根據(jù)計算數(shù)據(jù)進行動力電池的匹配計算。并在cruise軟件當(dāng)中搭建純電動汽車模型進行動力性仿真，仿真結(jié)果顯示，系統(tǒng)的動力性指標達到了設(shè)計要求。

電動汽車；動力仿真；cruise仿真

CLC NO.:U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)15-85-03

當(dāng)今世界能源危機和環(huán)境污染嚴重制約著汽車產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，以電動汽車為代表的新能源汽車是汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的新方向。在電動汽車的設(shè)計過程中，合理有效的進行動力電池組、驅(qū)動電機以及電機控制器的參數(shù)匹配，是提高整車動力性能，優(yōu)化車輛運行效率延長純電動汽車續(xù)駛里程的核心技術(shù)。本文根據(jù)某一款純電動汽車的整車參數(shù)，設(shè)計計算傳動系統(tǒng)參數(shù)，進行驅(qū)動電機參數(shù)匹配，設(shè)計動力電池的容量，在cruise軟件中建立純電動汽車整車模型進行整車動力性仿真計算。驗證所設(shè)計的動力參數(shù)是否滿足設(shè)計要求。

1 電動汽車動力性指標計算

1.1 所選車型的整車參數(shù)

所選擇的純電動汽車的整車參數(shù)如下表1-1所示：

表1 純電動汽車整車性能參數(shù)

1.2 純電動汽車傳動系參數(shù)的

1.2.1 驅(qū)動電機參數(shù)匹配計算

論文所設(shè)計的純電動汽車中驅(qū)動電機的峰值功率Pemax的計算需要能夠同時滿足所設(shè)計的最高車速、加速性能、最大爬坡度要求。電機的額定功率Pe的設(shè)計取決于電機的峰值功率Pe max以及過載系數(shù)λ的值。

其中：η-傳動系統(tǒng)的效率，取0.93；M-整車整備質(zhì)量；f-滾動摩擦系數(shù)；CD-風(fēng)阻系數(shù)；A-車輛迎風(fēng)面積；Vmax-最高車速；δ-質(zhì)量換算系數(shù)；Va-常規(guī)車速；α-最大爬坡度；Pe-電機額定功率；λ-電機的過載系數(shù)1.4。

1.2.2 傳動系速比的匹配計算

驅(qū)動電機的啟動轉(zhuǎn)矩很大，能夠?qū)崿F(xiàn)低速恒轉(zhuǎn)矩、高速恒功率的工作模式。在傳動系的設(shè)計當(dāng)中，電動汽車的傳動比i需要滿足最高車速以及最大爬坡度的要求。傳動比選擇過小不能保證最大爬坡度和克服最高車速的行駛阻力，過大不能滿足電機達到最高車速要求的最高轉(zhuǎn)速，需要滿足下列的約束條件：

其中：r-車輪滾動半徑；Fv max-最高車速時的阻力；nmax-驅(qū)動電機最高轉(zhuǎn)速；Tn max-電機最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩；Tmax-電機最大轉(zhuǎn)矩；Fi max-最大坡度對應(yīng)的阻力。

1.2.3 傳動系速比的匹配計算

動力電池是純電動汽車行駛的動力源。動力電池容量不僅要滿足驅(qū)動電機的需求功率，同時要滿足設(shè)計純電動續(xù)駛里程的能量需求。

其中：C-動力電池容量；ploss-車輛附件的功率消耗在設(shè)計中取2.5kW；ηmc-驅(qū)動電機運行效率0.9；Cp-功率需求計算容量；V1-計算中選擇的勻速行駛車速80km/h；U-動力電池的電壓；ηb-蓄電池放電效率，取0.9；ηa-汽車附件能量消耗比例系數(shù)取0.18；Ce-滿足純電動汽車續(xù)駛里程的電池容量需求。

1.2.4 參數(shù)匹配結(jié)果

根據(jù)前面章節(jié)的計算，各匹配參數(shù)整理如下所示：

表2 參數(shù)匹配結(jié)構(gòu)

2 基于cruise的電動汽車仿真計算

為了對所設(shè)計的匹配參數(shù)的合理性進行驗證，根據(jù)整車參數(shù)以及所計算的傳動系匹配參數(shù)在cruise軟件當(dāng)中建立純電動汽車仿真模型，在NEDC等工況下進行整車的燃油經(jīng)濟性，動力性仿真。純電動汽車整車模型如下圖1所示：

圖1 純電動汽車仿真模型

圖2 車速變化圖

由仿真結(jié)果可以看出，最高車速Vmax達到了160km/h。超過類預(yù)先設(shè)計的110km/h，滿足設(shè)計要求。

圖3 爬坡度

圖4 加速度

根據(jù)仿真結(jié)果，車輛的最高速度可以到達160km/h。在30km/h的爬坡能力可以到達54%左右。車輛的動力性能滿足設(shè)計要求。

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Dynamic Matching and Simulation of Pure Electric Vehicles

Yang Shian1, Zhang Peng2
( 1. University of hong 'an automobile college, Shaanxi Xi 'an 710064; 2. Chang 'an university test and equipment management office, Shaanxi Xi'an 710064 )

Based on the design of dynamic parameters of pure electric vehicle, the dynamic evaluation index of the system's transmission ratio, maximum speed, maximum climbing speed and acceleration time is calculated, and the matching calculation of the power battery is carried out according to the calculated data. And in the cruise software to build pure electric vehicle model for dynamic simulation, simulation results show that the system's dynamic indicators to meet the design requirements.

electric car; power simulation; cruise simulation

U469.7

A

1671-7988 (2017)15-85-03

楊世安（1993-），男，碩士研究生，就讀于長安大學(xué)汽車學(xué)院，研究方向：電動汽車控制技術(shù)。張鵬（1983-），男，學(xué)士，長安大學(xué)試驗與設(shè)備管理處。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.031