純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)匹配與性能仿真

李軍， 楊東徽， 束海波, 王占銳， 隗寒冰

(1. 重慶交通大學(xué) 機(jī)電與車輛工程學(xué)院， 重慶 400074；2. 重慶交通大學(xué) 城市軌道交通車輛系統(tǒng)集成與控制重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 400074；3. 中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司， 重慶 401122)

純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)匹配與性能仿真

李軍1，2， 楊東徽1， 束海波1, 王占銳3， 隗寒冰1，2

(1. 重慶交通大學(xué) 機(jī)電與車輛工程學(xué)院， 重慶 400074；2. 重慶交通大學(xué) 城市軌道交通車輛系統(tǒng)集成與控制重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 重慶 400074；3. 中國(guó)汽車工程研究院股份有限公司， 重慶 401122)

兼顧純電動(dòng)汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，完成驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池組和變速器的優(yōu)化選型.然后，圍繞電池組容量與質(zhì)量之間對(duì)整車性能影響的矛盾關(guān)系，利用電渦流測(cè)功機(jī)測(cè)試不同電池質(zhì)量等速行駛200 km的能量消耗，對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行優(yōu)化選型.最后，采用區(qū)間優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)傳動(dòng)系參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).針對(duì)兩擋電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)換擋過(guò)程中存在換擋沖擊的影響，提出一種基于電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的換擋策略及搭載電動(dòng)汽車聯(lián)合仿真模型，并對(duì)換擋控制策略和整車性能指標(biāo)進(jìn)行仿真分析.結(jié)果表明：動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化匹配方法能很好地滿足動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性行駛要求，續(xù)駛里程測(cè)試過(guò)程中變速器換擋沖擊度小，換擋品質(zhì)較高，驗(yàn)證了匹配方案、仿真模型與控制策略的有效性和準(zhǔn)確性.

電動(dòng)汽車； 動(dòng)力系統(tǒng)； 匹配優(yōu)化； 控制策略； 仿真試驗(yàn)

電動(dòng)汽車仍處于研發(fā)調(diào)試階段，影響其推廣的瓶頸主要有：研發(fā)高能蓄電池、提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率、建造快速充電站等[1-3].動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車最重要的系統(tǒng)，其匹配選型決定了整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性[4].國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者都對(duì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究與樣車試驗(yàn)[5].本文以某企業(yè)純電動(dòng)汽車研發(fā)車型為對(duì)象，完成驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池組、變速器的優(yōu)化匹配與選型.針對(duì)兩擋電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)換擋沖擊問(wèn)題,制定一種電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制策略，對(duì)換擋策略、動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真分析,并驗(yàn)證動(dòng)力系統(tǒng)匹配方案、仿真模型及所設(shè)計(jì)的控制策略的有效性.

1 動(dòng)力系統(tǒng)部件參數(shù)匹配

驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池組的選擇多樣性導(dǎo)致了電動(dòng)汽車布置方式的多樣性[6]，因此，匹配方案的好壞將對(duì)電動(dòng)汽車的整車性能產(chǎn)生重大的影響.整車基本參數(shù)及性能指標(biāo)，如表1，2所示.表1中：m0為整備質(zhì)量；m為滿載質(zhì)量；A為迎風(fēng)面積；CD為風(fēng)阻系數(shù)；rd為滾動(dòng)半徑；f為滾阻系數(shù)；ηt為傳動(dòng)效率.表2中：t為百公里加速時(shí)間；W為新歐洲行駛循環(huán)(NEDC)百公里電耗；S為NEDC續(xù)駛里程；umax為最高車速；αmax為最大爬坡度；S為60 km·h-1的續(xù)駛里程.

表1 整車的基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of vehicle

表2 整車的性能指標(biāo)要求Tab.2 Vehicle performance target requirements

1.1 電機(jī)參數(shù)匹配及選型

1.1.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高功率需要同時(shí)滿足最高車速、最大爬坡度及加速時(shí)間的要求[7],即

式(1)～(3)中：P1～P3分別為最高車速功率要求、最大爬坡度功率要求、加速時(shí)間功率要求;ub為加速車速；t為加速時(shí)間；αmax為爬坡最大坡度；ua為汽車與空氣相對(duì)速度，ua取35 km·h-1.

最大功率Pmax≥max(P1+P2+P3)，可得Pmax≥80 kW，Pmax取98 kW;驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率滿足額定功率Pe≥90%P1=36.41 kW，Pe取49 kW;電機(jī)過(guò)載系數(shù)λ取2.

1.1.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 選擇電機(jī)的峰值轉(zhuǎn)速nmax為9 700 r·min-1;電擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)β=nmax/nr，取值范圍為2～4，取β為2.2；電機(jī)額定轉(zhuǎn)速nr≥nmax/3≥3 233.33，取nr為4 400 r·min-1.計(jì)算可得峰值轉(zhuǎn)矩Tmax=212.7 N·m，額定轉(zhuǎn)矩Te=106.4 N·m.因此，取電機(jī)峰值轉(zhuǎn)矩為213 N·m，額定轉(zhuǎn)矩為107 N·m.

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并在分析電機(jī)效率、控制精度、調(diào)速性能及制動(dòng)性能的基礎(chǔ)上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型為某款永磁同步電機(jī)，基本性能參數(shù)，如表3所示.表3中：U為電壓等級(jí).

表3 電機(jī)的匹配結(jié)果Tab.3 Motor matching results

1.2 動(dòng)力電池參數(shù)匹配及選型

綜合考慮多種形式鋰電池組的安全性能、存儲(chǔ)性能及生產(chǎn)成本，選用三元鋰離子電池組作為該車的儲(chǔ)能裝置[8].車輛以等速u(mài)ele行駛時(shí)，電池負(fù)載功率為

式(4)中:Pbat為電池負(fù)載功率；ηcon為電機(jī)控制器效率(0.91)；ηbat為電池組放電效率.

等速u(mài)ele條件下，行駛距離S所需能量為

E=1 000·PbatS/uele.

(5)

電池組放電容量、蓄電池單體放電電流與溫度存在一定關(guān)系，電池組放電容量和蓄電池需求數(shù)量為

n=Cele/Crat.

(7)

式(6)中:Cele為電池組放電容量；U0為蓄電池單體電壓；ξ(C)為放電過(guò)程溫度與電流影響因數(shù)；Crat為蓄電池單體額定容量.

續(xù)駛里程隨電池組容量增加而增大，但電池容量增加必將導(dǎo)致車輛總質(zhì)量的增加，從而加大滾動(dòng)阻力、坡度阻力及加速阻力，導(dǎo)致車輛能耗增大[9].為了更好地研究電池組容量和質(zhì)量?jī)勺兞恐g的相互矛盾關(guān)系，引入荷電狀態(tài)(SOC)質(zhì)量比系數(shù)，即

KSM=SOC/Mbat.

(8)

式(8)中：Mbat為電池組總質(zhì)量.荷電狀態(tài)質(zhì)量比系數(shù)越大，表明單位電池組質(zhì)量所消耗電量越小，越有利于提高電池利用率，節(jié)省能耗.

通過(guò)對(duì)蓄電池的計(jì)算分析，系數(shù)KSM與電池組容量(C)關(guān)系曲線,如圖1所示.由圖1可知：蓄電池SOC質(zhì)量比系數(shù)隨電池容量增大而減小，表明電池組容量較大不利于提高電池效率和能量利用率，與純電動(dòng)汽車電池組容量越大續(xù)駛里程越大的理論存在一定的實(shí)際應(yīng)用沖突.因此，在滿足性能指標(biāo)的前提下，應(yīng)盡可能地降低電池組容量，即減少電池組質(zhì)量，從而達(dá)到提高電池利用效率的目的.

基于底盤(pán)測(cè)功機(jī)，利用電渦流測(cè)功機(jī)施加阻力力矩，設(shè)定相關(guān)參數(shù)，模擬車輛在實(shí)際道路行駛時(shí),不同電池組質(zhì)量對(duì)應(yīng)的滾動(dòng)阻力和空氣阻力.根據(jù)續(xù)駛里程目標(biāo)，測(cè)試了車輛以60 km·h-1等速行駛200 km,不同電池組質(zhì)量所需要的能量(E)，測(cè)試結(jié)果，如圖2所示.圖2中：M為電池組質(zhì)量.由圖2可知：考慮到車載附件電量消耗問(wèn)題，選擇電池容量為112 A·h.最終確定儲(chǔ)能裝置總質(zhì)量為244 kg，電池標(biāo)稱總電壓為342 V，儲(chǔ)能裝置總電量為38.3 kW·h，單體總數(shù)量為2 850個(gè)，電池節(jié)數(shù)為95節(jié).

圖1 SOC質(zhì)量比系數(shù)與電池組容量的關(guān)系 圖2 不同電池組質(zhì)量攜帶的能量及對(duì)車輛能耗的影響Fig.1 Relationship between SOC mass ratio coefficient and battery capacity Fig.2 Energy of mass carrying of different battery pack and its influence on vehicle energy consumption

1.3 變速器參數(shù)匹配及選型

電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨于兩擋或多擋化[10]，多擋變速器可以通過(guò)控制傳動(dòng)比使驅(qū)動(dòng)電機(jī)位于理想的工作區(qū)域，提高整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性[11].文中選用兩擋AMT變速器.

最小傳動(dòng)比ig,2根據(jù)最高車速確定，此時(shí),電機(jī)應(yīng)達(dá)到最高轉(zhuǎn)速；而最大傳動(dòng)比ig,1根據(jù)最大爬坡度確定，此時(shí),電機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩.傳動(dòng)比約束范圍為

式(9)～(11)中:Fumax，Tumax為最高車速時(shí)的行駛阻力和電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩;1.43≤ig，2≤5.52;ig，1≥9.01.

采用區(qū)間優(yōu)化方法對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)變量為Xi=[ig，1ig，2]，滿足約束條件下的區(qū)間優(yōu)化目標(biāo)數(shù)學(xué)模型為

式(12)中：Qmax為目標(biāo)函數(shù)；Qi為各目標(biāo)變量對(duì)應(yīng)的區(qū)間寬度函數(shù)；αi為加權(quán)函數(shù)；以動(dòng)力性為約束條件，續(xù)駛里程為約束區(qū)間函數(shù)，即S(ig，1，ig，2)為不同傳動(dòng)比下的續(xù)駛里程；s為目標(biāo)續(xù)駛里程， 采用多元

表4 變速器的匹配結(jié)果Tab.4 Transmission matching results

微分法進(jìn)行求解.以最初求解的傳動(dòng)比范圍作為初始區(qū)間，求區(qū)間約束函數(shù)的條件極值點(diǎn)，即求得ig，1，ig，2的最大可行域，變速器優(yōu)化選型結(jié)果，如表4所示.

1.4 兩擋AMT變速器換擋策略

圖3 純電動(dòng)汽車換擋流程Fig.3 Electric vehicle shift process

兩擋AMT變速器在提升整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性時(shí)，還存在換擋沖擊問(wèn)題，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和換擋電機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制.純電動(dòng)汽車整車換擋流程,如圖3所示.

1.4.1 動(dòng)力中斷 換擋時(shí)，首先對(duì)電機(jī)進(jìn)行卸載，使其處于空載轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力輸出端至輪胎間動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程可表示為

式(13)～(15)中：I為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量矩陣；J1，J2分別為變速器輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；T1，T2分別為輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)矩；TD為地面阻力矩；ω1，ω2分別為輸入軸和輸出軸的角速度；i0為主減速器傳動(dòng)比；j為換擋沖擊度.

1.4.2 摘擋與轉(zhuǎn)矩控制 AMT控制器在電機(jī)卸載后，給換擋電機(jī)發(fā)送指令，換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)在換擋電機(jī)驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行摘擋.電機(jī)在起步時(shí)，工作于恒轉(zhuǎn)矩區(qū)；電機(jī)在換擋時(shí)卸載，無(wú)力矩輸出；電機(jī)在高速時(shí)，工作于恒功率區(qū).駕駛員需求功率Preq和需求轉(zhuǎn)矩Treq分別表示為

設(shè)最大轉(zhuǎn)矩為T(mén)max，令nth為閾值轉(zhuǎn)速.當(dāng)nnth時(shí)，則按照式(16)計(jì)算.

“CDIO”工程教育模式是近幾年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果，它代表了構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)和運(yùn)行(Operate)的過(guò)程，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，增強(qiáng)課程之間的有機(jī)聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考，通過(guò)工程項(xiàng)目訓(xùn)練實(shí)踐模式來(lái)熟練掌握所學(xué)的知識(shí)[4]。

1.4.3 換擋同步 換擋時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，近似認(rèn)為車速不變，需對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，使同步器轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)相應(yīng)擋位.當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速在起步后達(dá)到n1時(shí)，AMT控制器發(fā)出換擋命令，此時(shí)，車速不變；當(dāng)變速器輸入軸轉(zhuǎn)速在換到2擋時(shí)，應(yīng)降到n2，令換擋前行車速度為

v1=πrn1/(30ig,1i0)，n2=n1(ig,2/ig,1).

(17)

式(17)中：n1為電機(jī)換擋前轉(zhuǎn)速；n2為電機(jī)換擋后轉(zhuǎn)速.電子控制單元在每次換擋計(jì)算好同步轉(zhuǎn)速，對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速精確控制，以解決換擋動(dòng)力中斷對(duì)換擋品質(zhì)的影響.

1.4.4 動(dòng)力恢復(fù) 電機(jī)控制器在換擋完成后，根據(jù)駕駛員需求功率計(jì)算好相應(yīng)需求轉(zhuǎn)矩，隨后，轉(zhuǎn)矩信息經(jīng)控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)發(fā)出，對(duì)電機(jī)由轉(zhuǎn)速狀態(tài)恢復(fù)到轉(zhuǎn)矩狀態(tài)進(jìn)行控制.

2 整車性能仿真與分析

2.1 換擋控制策略仿真

運(yùn)用GT-DRIVE和Matlab/Simulink進(jìn)行聯(lián)合仿真，仿真工況為NEDC工況.升擋控制策略程序流程圖，如圖4所示.截取循環(huán)過(guò)程中，部分升擋動(dòng)態(tài)過(guò)程，如圖5所示.由圖5可知：車輛換擋過(guò)程中存在換擋重疊，換擋時(shí)間縮短，升擋所需時(shí)間約為1.2 s.

圖4 升擋控制策略 (a) 擋位狀態(tài)和換擋沖擊度 Fig.4 Upshift control strategy

(b) 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 (c) 電機(jī)轉(zhuǎn)速圖5 循環(huán)過(guò)程中部分升擋動(dòng)態(tài)過(guò)程Fig.5 Dynamic process of partial upshift during cycle

整車性能仿真模型，如圖6所示.由圖6可知：換擋沖擊數(shù)值很小， 驅(qū)動(dòng)電機(jī)和換擋電機(jī)協(xié)調(diào)狀態(tài)

圖6 整車性能仿真模型Fig.6 Vehicle performance simulation model

良好，設(shè)計(jì)的基于轉(zhuǎn)矩控制的換擋策略有效降低了驅(qū)動(dòng)電機(jī)和變速器轉(zhuǎn)速波動(dòng)，得到很好的換擋品質(zhì).

動(dòng)力性建立的仿真任務(wù)有最高車速、加速時(shí)間、爬坡性能.車輛在0～100 km·h-1的加速時(shí)間為10.22 s，最高車速為143 km·h-1，最大爬坡度為37%.經(jīng)濟(jì)性建立的仿真任務(wù)為NEDC和60 km·h-1等速行駛工況的續(xù)駛里程.在車輛運(yùn)行完18個(gè)左右循環(huán)工況后，SOC接近于0，行駛里程為200 km，工況法的每千米能量消耗率為0.19 kW·h.動(dòng)力電池模塊循環(huán)過(guò)程中SOC隨時(shí)間變化關(guān)系，如圖7所示.由圖7可知：在循環(huán)工況的運(yùn)行前期，車速較低，電機(jī)工作對(duì)功率需求較小，SOC水平下降緩慢；在循環(huán)工況的運(yùn)行后期，隨著行車速度的增大，電機(jī)工作對(duì)功率需求增加，SOC下降迅速.

等速法行駛里程為240 km，60 km·h-1等速法的仿真結(jié)果，如圖8所示.綜合動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性仿真結(jié)果，匹配選型的動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵部件能夠滿足動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo).

圖7 動(dòng)力電池SOC與時(shí)間關(guān)系 圖8 60 km·h-1等速工況車輛運(yùn)行情況Fig.7 Relationship between SOC and time of power battery Fig.8 60 km·h-1 constant speed operating conditions of vehicle

3 匹配方案試驗(yàn)驗(yàn)證

為了對(duì)設(shè)計(jì)車輛整車性能進(jìn)行考核，實(shí)車測(cè)試采用的是48″交流驅(qū)動(dòng)底盤(pán)測(cè)功機(jī)系統(tǒng).分別對(duì)最高車速、加速時(shí)間及NEDC工況續(xù)駛里程進(jìn)行測(cè)試，并利用CANoe軟件及CAN數(shù)據(jù)采集卡記錄試驗(yàn)過(guò)程中電機(jī)運(yùn)行報(bào)文數(shù)據(jù)，進(jìn)行報(bào)文解析，以驗(yàn)證換擋策略.

3.1 動(dòng)力性能測(cè)試

在動(dòng)力性指標(biāo)中，加速性能對(duì)電機(jī)功率要求最大，在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上，對(duì)0～100 km·h-1加速過(guò)程進(jìn)行測(cè)試[12]，測(cè)試時(shí)，SOC初始值為70%.最高車速及百公里加速時(shí)間(t)在測(cè)控系統(tǒng)顯示的測(cè)試結(jié)果，如圖9所示.

(a) 最高車速 (b) 百公里加速時(shí)間圖9 最高車速和0～100 km·h-1加速時(shí)間測(cè)試結(jié)果Fig.9 Maximum speed and 0-100 km·h-1 acceleration time test results

動(dòng)力性指標(biāo)umax/km·h-1imax/%t/s最低指標(biāo)≥135≥30≤13.00仿真值1433710.22轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)1413511.71

由圖9可知：試驗(yàn)值與仿真值的偏差來(lái)自電機(jī)效率誤差與傳動(dòng)效率誤差，以及駕駛員在駕駛過(guò)程中不能完全按照工況駕駛行駛等多種因素，試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果基本接近一致.整車的動(dòng)力性指標(biāo)、仿真結(jié)果和實(shí)車測(cè)試結(jié)果，如表5所示.

3.2 續(xù)駛里程性能測(cè)試

圖10 車輛NEDC工況續(xù)駛里程測(cè)試結(jié)果Fig.10 Test results of NEDC driving range of vehicle

根據(jù)我國(guó)頒布的GB/T 18386-2005《電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》中的要求[13]進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性測(cè)試.續(xù)駛里程試驗(yàn)結(jié)果，如圖10所示.試驗(yàn)過(guò)程中，工況法的每千米能量消耗為0.196 kW·h，與仿真結(jié)果0.190 kW·h基本一致.車輛能很好地滿足工況行駛要求，速度跟隨良好，換擋行駛平穩(wěn)、無(wú)沖擊，試驗(yàn)全程車輛無(wú)故障出現(xiàn)，續(xù)駛里程為195 km.根據(jù)采集的電機(jī)運(yùn)行報(bào)文數(shù)據(jù)，分析了車輛換擋過(guò)程擋位狀態(tài)、換擋沖擊、電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速情況，驅(qū)動(dòng)和換擋過(guò)程中，電機(jī)協(xié)調(diào)性良好，換擋沖擊很小，換擋品質(zhì)較高.

在重慶市西部(墊江)汽車試驗(yàn)場(chǎng)有4輛樣車進(jìn)行可靠性路試試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)行駛車速、電池單體電壓、電池溫度、電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速和溫度等項(xiàng)目進(jìn)行全面實(shí)時(shí)監(jiān)控.車輛平均百公里能耗18.97 kW·h，電池滿電狀態(tài)下續(xù)駛里程可達(dá)215 km，運(yùn)行過(guò)程中故障出現(xiàn)率小，動(dòng)力系統(tǒng)各部件運(yùn)轉(zhuǎn)狀況良好.

4 結(jié)論

1) 以提高電池能量利用率為目的，提出一種電池容量和質(zhì)量的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，結(jié)合電池組質(zhì)量對(duì)車輛能耗影響的試驗(yàn)結(jié)果，完成動(dòng)力電池組優(yōu)化匹配選型.同時(shí)，采用區(qū)間優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化與選型.

2) 針對(duì)兩擋AMT變速器換擋沖擊問(wèn)題，提出一種基于轉(zhuǎn)矩控制的換擋控制策略，并搭建了整車性能仿真模型；基于GT-DRIVE和Matlab/Simulink聯(lián)合仿真平臺(tái)對(duì)換擋控制策略、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真分析.

3) 由綜合底盤(pán)測(cè)功機(jī)和重慶西部試驗(yàn)場(chǎng)路試結(jié)果可知：該動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化匹配方案達(dá)到了整車動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)指標(biāo)，電池利用率高，換擋策略降低了換擋沖擊，提升了換擋品質(zhì),能很好地滿足實(shí)車行駛要求.該系統(tǒng)為電動(dòng)汽車的研發(fā)設(shè)計(jì)，動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性的預(yù)測(cè)分析，以及設(shè)計(jì)方案的驗(yàn)證提供了一種有效的方法和手段.

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(責(zé)任編輯： 黃仲一 英文審校： 崔長(zhǎng)彩)

Matching and Performance Simulation of Dynamic Systems of Pure Electric Vehicles

LI Jun1，2， YANG Donghui1，SHU Haibo1, WANG Zhanrui3， WEI Hanbing1，2

(1. College of Mechantronics and Automotive Engineering， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074， China；2. Chongqing Key Laboratory of System Integration and Control for Urban Rail Transit Vehicle， Chongqing Jiaotong University， Chongqing 400074， China；3. China Automotive Engineering Research Institute Company Limited， Chongqing 401122， China)

Taking into account the dynamic and economic indicators of pure electric vehicles， the optimized selection of drive motor， power battery and transmission was completed in this paper. Aiming at the contradictory influence on vehicle performance from the capacity and quality of batteries, the power battery selection was optimized considering the energy consumption of different battery quality for driving 200 km under constant speed using eddy current dynamometer， and an interval optimization method was used to design the parameters of the transmission system. In view of the shifting shock influence in two-stage automated mechanical transmission (AMT)， a control strategy based on the motor torque control shift was proposed. Carrying the electric vehicle joint simulation model the shift control strategy and performance indicators were analyzed. The results show that power system optimization matching method can satisfy the requirements on low power, low cost， and small transmission shift shock. The shift quality is higher in the process of continuous driving mileage test， which verified the effectiveness of proposed matching program， simulation model and control strategy. Keywords：electric vehicle； dynamic system； matching optimization； control strategy； simulation experiment

10.11830/ISSN.1000-5013.201703001

2016-11-16

李軍(1964-)，男，教授，博士，主要從事汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排放與控制、節(jié)能與新能源汽車的研究.E-mail:cqleejun@sina.com.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51305472)； 重慶市自然科學(xué)基金重大資助項(xiàng)目(cstc2015zdcy_zdzx60010)； 重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研基金資助項(xiàng)目(cstc2015yfpt_zdsys3000); 重慶市教委科技計(jì)劃項(xiàng)目(KJ120423)

U 462.3

A

1000-5013(2017)03-0281-07