某微型纯电动轿车的总体设计及动力参数匹配与优化

发布时间：2017-10-29 18:12

  本文关键词：某微型纯电动轿车的总体设计及动力参数匹配与优化

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【摘要】：传统汽车虽然技术成熟,但是日益严重的能源危机与其自身无法去除的排放问题使得人们开始重视纯电动汽车的研发,相较于内燃机汽车,纯电动汽车具有效率高,无排放污染,无噪声的优点,能很好的解决或缓解目前能源与污染困局。而在电动汽车的开发研究中,合理的选择电动汽车各关键部件,并选择合适的驱动布置形式,然后科学的设计匹配其动力系统参数,对电动汽车整体性能的提升关系重大。本文以某微型纯电动轿车为研究对象,首先对纯电动汽车的基本组成及工作原理进行了分析,着重对其动力驱动系统、能源系统等进行了说明,讨论了目前车载电机及电池的发展及应用状况,并以此为依据对电机、电池进行了选择,归纳了目前电动汽车驱动系统的主流布置形式,根据该车的市场定位及车身总布置要求,设计了车辆的外形。然后,根据整车基本参数及动力性能指标,计算出了电机在特定工况下的所需功率,以此确定电机各项参数；又根据续航能力要求,计算出电池组的容量并确定其他参数；此后,还计算出传动系统的传动参数范围,且分别设计了两档与固定档两种传动方案,并为其粗选了各档传动比。在完成参数匹配后,利用汽车专用仿真软件ADVISOR,分别建立了电机、电池组、变速器等部件的仿真模型,并将所有模型连接,建立整车仿真模型；利用该模型,对所匹配的车辆进行动力性能与经济性能的仿真试验,试验结果说明所建立的仿真模型及匹配的参数是合理有效的；同时,对影响电动汽车动力性及经济性能的一些因素进行了仿真分析,为改进电动汽车整体性能提供了方向。最后,在电机与电池参数不变的前提下,对传动速比进行了优化。在优化方法上,固定档传动方案选择了区间优化法,既减少了工作量,同时也保证了优化的可靠性,优化后,汽车爬坡能力提升了2.5%,最高车速提升了5.7%; ECE_EUDC工况与60km/h匀速工况的续航能力都得到了明显提升,提升幅度分别为4.9%和6.1%；两档传动方案选择了拟合函数优化法,并利用MATLAB优化工具箱中的遗传算法进行优化计算；根据优化后的结果,分别对汽车性能进行了对比验证性的仿真。仿真结果表明,优化后,最高车速提升较明显,提高了12.5%, ECE_EUDC工况与60km/h匀速工况的续航能力提升幅度分别为5.5%与2.3%；将优化后的两种方案汽车性能进行了比较,讨论两者的优劣,并最终为该车的传动系统选用了固定档传动方案。
【关键词】：纯电动汽车 动力参数匹配 ADVISOR 仿真分析 速比优化
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题研究的背景与意义8-9
• 1.2 纯电动汽车的国内外发展现状9-11
• 1.2.1 国外纯电动汽车的发展现状9-11
• 1.2.2 国内纯电动汽车的发展现状11
• 1.3 纯电动汽车的关键技术及发展趋势11-12
• 1.3.1 纯电动汽车的关键技术11-12
• 1.3.2 纯电动汽车的关键技术的发展趋势12
• 1.4 论文研究的主要内容12
• 1.5 本章小结12-13
• 第二章 某微型纯电动轿车的总体设计13-21
• 2.1 纯电动轿车的基本组成结构及工作原理13-14
• 2.1.1 纯电动轿车动力驱动系统13-14
• 2.1.2 纯电动轿车能源供给系统及辅助系统14
• 2.2 某微型纯电动轿车关键部件的选择14-18
• 2.2.1 车载驱动电机的选择15-16
• 2.2.2 车载电池的选择16-18
• 2.3 某微型纯电动轿车驱动系统布置形式的选择18-20
• 2.3.1 驱动系统布置时应考虑的因素18
• 2.3.2 驱动系统布置形式的选择18-20
• 2.4 某微型纯电动轿车的外形设计20
• 2.5 本章小结20-21
• 第三章 某微型纯电动轿车的动力系统参数匹配设计21-35
• 3.1 某微型纯电动轿车的整车基本参数及性能指标21-22
• 3.1.1 整车基本参数21
• 3.1.2 动力性能指标要求21-22
• 3.2 纯电动汽车动力电机的参数匹配22-28
• 3.2.1 纯电动汽车动力电机的额定功率及峰值功率计算22-26
• 3.2.2 纯电动汽车动力电机的额定转速及峰值转速确定26
• 3.2.3 纯电动汽车动力电机的额定转矩及峰值转矩的确定26-27
• 3.2.4 纯电动汽车动力电机的额定电压的选择27-28
• 3.3 纯电动汽车动力电池的参数匹配28-31
• 3.3.1 纯电动汽车动力电池组电压的选择28-29
• 3.3.2 纯电动汽车动力电池组容量的计算29
• 3.3.3 纯电动汽车动力电池组电池数量的计算29-31
• 3.4 纯电动汽车动力传动参数设计31-34
• 3.4.1 纯电动汽车传动系最小传动比的计算32
• 3.4.2 纯电动汽车传动系最大传动比计算32-33
• 3.4.3 纯电动汽车传动系档位数的选择及传动比的确定33-34
• 3.5 纯电动汽车动力参数匹配的理论分析验证34
• 3.6 本章小结34-35
• 第四章 某微型纯电动轿车仿真模型的建立及性能仿真分析35-58
• 4.1 整车性能仿真软件ADVISOR的介绍35-37
• 4.1.1 ADVISOR软件的应用范围与局限35-36
• 4.1.2 ADVISOR软件的仿真流程36-37
• 4.2 基于ADVISOR的纯电动轿车仿真模型的建立37-47
• 4.2.1 车身仿真模型的建立37-39
• 4.2.2 蓄电池组仿真模型的建立39-41
• 4.2.3 主减速器及变速器仿真模型的建立41-43
• 4.2.4 动力电动机仿真模型的建立43-45
• 4.2.5 车轮/半轴仿真模型的建立45-46
• 4.2.6 整车仿真模型的建立46-47
• 4.3 整车动力性能仿真分析47-51
• 4.3.1 根据设计要求对匹配结果的验证性仿真分析47-48
• 4.3.2 纯电动汽车动力性能影响因素的仿真分析48-51
• 4.4 整车续航里程的仿真分析51-56
• 4.4.1 根据设计要求对匹配结果的验证性仿真分析51-54
• 4.4.2 几种典型循环工况下的续航里程仿真分析54-55
• 4.4.3 纯电动汽车续航里程影响因素的仿真分析55-56
• 4.5 电机及电池组的工作过程仿真分析56-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第五章 某微型纯电动轿车传动系速比的优化58-71
• 5.1 纯电动汽车传动比对整车性能影响分析58-59
• 5.2 优化方法的选择59-60
• 5.2.1 拟合函数优化法59
• 5.2.2 正交试验优化法59-60
• 5.2.3 区间优化法60
• 5.3 单档传动方案速比的优化及优化后性能对比60-63
• 5.3.1 单档传动方案的速比优化60-61
• 5.3.2 优化后的性能仿真对比61-63
• 5.4 两档传动方案速比的优化及优化后性能对比63-69
• 5.4.1 两档传动方案的速比优化63-68
• 5.4.2 优化后的性能仿真对比68-69
• 5.5 最终传动方案的选择分析69-70
• 5.6 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 研究工作总结71-72
• 6.2 研究工作展望72-73
• 参考文献73-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士期间参研项目及发表论文情况76-78

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