纯电动汽车动力系统匹配设计与仿真研究

摘要

随着能源、资源短缺以及环境不断地恶化，新能源汽车的发展，已经成为汽车行业未来发展的必然趋势。为了更好的解决一系列的环境污染问题，迅速发展以动力蓄电池为动力的纯电动汽车是一种有效可行的途径，可以为汽车工业的发展带来一片光明。纯电动汽车技术的研发，对于治理目前出现的雾霾天气是一个很好的措施，减少汽车尾气的排放，从而更好来解决环境问题。纯电动汽车的研发是一个浩大的工程，需要巨额的经费和大量的科研人才，但动力蓄电池和车辆续驶里程的问题没有得到突破性的进展。纯电动汽车是没有污染的零排放汽车，如何对纯电动汽车的动力系统选择与匹配，直接影响其经济性、动力性以及续驶里程。
　　本论文以某一种型号的电动汽车作为对象进行研究，首先阐述了纯电动汽车的基本结构及其相关的关键技术，同时对驱动控制系统的车载电源、电力驱动、辅助等三大模块做了较为详细的介绍;其次，以相关的理论知识为依据，构建车辆动力蓄电池、电动机的理论数学模型，依据整车动力性能参数的要求对纯电动汽车的驱动电机、动力蓄电池、传动系速比等进行选型和有关计算，最后得到纯电动汽车的匹配结果。并阐述ADVISOR的功能用法以及仿真的各个步骤，同时基于ADVISOR仿真软件建立了纯电动汽车电动机、动力蓄电池、车身、主减速器、变速器、整车等模型，利用ADVISOR仿真软件进行整车动力性能的仿真，得到仿真结果，对其结果进行研究分析;最后，在保持所选择的纯电动汽车动力蓄电池和驱动电机参数不变的情况下，对纯电动汽车传动系速比运用MATLAB遗传算法进行优化，寻找最优的解，再次利用ADVISOR仿真软件对纯电动汽车进行仿真，将优化前后两次的仿真结果进行对比分析，优化后的匹配参数能够很好地满足整车动力性能和续驶里程的要求，同时也验证了遗传算法优化方法的可行性和有效性。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 课题意义

1．2 国内外纯电动汽车发展的现状

1．2．1 美国

1．2．2 欧洲

1．2．3 日本

1．2．4 国内纯电动汽车的发展现状

1．3 论文研究的主要内容

1．4 本章小结

第2章 纯电动汽车的基本结构及其关键技术

2．1 纯电动汽车的基本结构

2．1．1 车载电源模块

2．1．2 电力驱动主模块

2．1．3 辅助模块

2．2 纯电动汽车的关键技术

2．2．1 车载电池技术

2．2．2 电机驱动及其控制技术

2．2．3 电动汽车整车技术

2．2．4 能量管理技术

2．3 本章小结

第3章 纯电动汽车动力性能参数匹配及其选型

3．1 纯电动汽车整车参数及性能指标

3．2 纯电动汽车动力系统布置方案

3．3 纯电动汽车动力蓄电池的数学模型

3．4 交流电动机的数学模型

3．5 纯电动汽车动力电池参数匹配及选型

3．5．1 动力电池类型的选择

3．5．2 动力电池组数量的选择

3．5．3 动力电池组电池容量的计算

3．5．4 动力电池组能量的计算

3．6 纯电动汽车驱动电机的参数匹配及选型

3．6．1 根据汽车最高车速确定电机功率

3．6．2 根据汽车爬坡度确定驱动电机功率

3．6．3 根据纯电动汽车的加速性能确定电机功率

3．6．4 纯电动汽车驱动电机的额定功率的计算

3．6．5 纯电动汽车电动机额定电压的选择

3．7 纯电动汽车传动系传动比设计

3．7．1 纯电动汽车传动系速比的上限选择

3．7．2 纯电动汽车传动系速比的下限选择

3．7．3 纯电动汽车传动系统档位数选择

3．8 匹配结果

3．9 本章小结

第4章 基于ADVISOR纯电动汽车动力系统模型的建立

4．1 电动汽车仿真软件ADVISOR简介

4．1．1 ADVISOR的应用范围及功能

4．1．2 ADVISOR软件的局限性

4．2 ADVISOR软件汽车仿真流程

4．2．1 定义整车参数

4．2．2 运行仿真

4．2．3 仿真输出结果形式

4．3 基于ADVISOR建立纯电动汽车的整车模型

4．3．1 纯电动汽车电动机模型

4．3．2 纯电动汽车蓄电池模型

4．3．3 纯电动汽车车身仿真模型

4．3．4 纯电动汽车主减速器仿真模型

4．3．5 纯电动汽车变速器仿真模型

4．3．6 纯电动汽车整车仿真模型

4．3．7 电动汽车仿真结果

4．4 本章小结

第5章 基于遗传算法传动系速比的优化

5．1 遗传算法介绍

5．2 遗传算法的基本原理

5．3 遗传算法的基本操作

5．4 基于遗传算法汽车传动系统的优化步骤

5．5 基于遗传算法传动系速比适应度函数的建立

5．5．1 惩罚函数

5．5．2 目标函数

5．5．3 约束条件

5．6 基于遗传算法对纯电动汽车传动系速比优化

5．7 优化后纯电动汽车的动力性仿真及续驶里程的有关计算

5．8 纯电动汽车优化前后仿真结果对比分析

5．9 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文