純電動(dòng)汽車動(dòng)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(yàn)與設(shè)備管理處，陜西 西安 710064）

純電動(dòng)汽車動(dòng)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(yàn)與設(shè)備管理處，陜西 西安 710064）

根據(jù)純電動(dòng)汽車的整車參數(shù)進(jìn)行動(dòng)力性指標(biāo)的設(shè)計(jì)，計(jì)算出系統(tǒng)的傳動(dòng)比、最高車速、最大爬坡度、等動(dòng)力性評價(jià)指標(biāo)，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)力電池的匹配計(jì)算。并在cruise軟件當(dāng)中搭建純電動(dòng)汽車模型進(jìn)行動(dòng)力性仿真，仿真結(jié)果顯示，系統(tǒng)的動(dòng)力性指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

電動(dòng)汽車；動(dòng)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(jī)和環(huán)境污染嚴(yán)重制約著汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，以電動(dòng)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(dòng)汽車的設(shè)計(jì)過程中，合理有效的進(jìn)行動(dòng)力電池組、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及電機(jī)控制器的參數(shù)匹配，是提高整車動(dòng)力性能，優(yōu)化車輛運(yùn)行效率延長純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的核心技術(shù)。本文根據(jù)某一款純電動(dòng)汽車的整車參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)匹配，設(shè)計(jì)動(dòng)力電池的容量，在cruise軟件中建立純電動(dòng)汽車整車模型進(jìn)行整車動(dòng)力性仿真計(jì)算。驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的動(dòng)力參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。

1 電動(dòng)汽車動(dòng)力性指標(biāo)計(jì)算

1.1 所選車型的整車參數(shù)

所選擇的純電動(dòng)汽車的整車參數(shù)如下表1-1所示：

表1 純電動(dòng)汽車整車性能參數(shù)

1.2 純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系參數(shù)的

1.2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)匹配計(jì)算

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

其中：η-傳動(dòng)系統(tǒng)的效率，取0.93；M-整車整備質(zhì)量；f-滾動(dòng)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(jī)額定功率；λ-電機(jī)的過載系數(shù)1.4。

1.2.2 傳動(dòng)系速比的匹配計(jì)算

驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)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(dòng)系的設(shè)計(jì)當(dāng)中，電動(dòng)汽車的傳動(dòng)比i需要滿足最高車速以及最大爬坡度的要求。傳動(dòng)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(jī)達(dá)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(dòng)半徑；Fv max-最高車速時(shí)的阻力；nmax-驅(qū)動(dòng)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速；Tn max-電機(jī)最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩；Tmax-電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；Fi max-最大坡度對應(yīng)的阻力。

1.2.3 傳動(dòng)系速比的匹配計(jì)算

動(dòng)力電池是純電動(dòng)汽車行駛的動(dòng)力源。動(dòng)力電池容量不僅要滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求功率，同時(shí)要滿足設(shè)計(jì)純電動(dòng)續(xù)駛里程的能量需求。

其中：C-動(dòng)力電池容量；ploss-車輛附件的功率消耗在設(shè)計(jì)中取2.5kW；ηmc-驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行效率0.9；Cp-功率需求計(jì)算容量；V1-計(jì)算中選擇的勻速行駛車速80km/h；U-動(dòng)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(dòng)汽車?yán)m(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(jì)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(dòng)汽車仿真計(jì)算

為了對所設(shè)計(jì)的匹配參數(shù)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，根據(jù)整車參數(shù)以及所計(jì)算的傳動(dòng)系匹配參數(shù)在cruise軟件當(dāng)中建立純電動(dòng)汽車仿真模型，在NEDC等工況下進(jìn)行整車的燃油經(jīng)濟(jì)性，動(dòng)力性仿真。純電動(dòng)汽車整車模型如下圖1所示：

圖1 純電動(dòng)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(dá)到了160km/h。超過類預(yù)先設(shè)計(jì)的110km/h，滿足設(shè)計(jì)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(dá)160km/h。在30km/h的爬坡能力可以到達(dá)54%左右。車輛的動(dòng)力性能滿足設(shè)計(jì)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(dòng)汽車控制技術(shù)。張鵬（1983-），男，學(xué)士，長安大學(xué)試驗(yàn)與設(shè)備管理處。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.15.031