基于虚拟现实电动汽车性能仿真试验系统的研究

摘要

电动汽车(Electric Vehicle，简称EV)是由车载动力电池作为能量源的零排放汽车，是当前解决能源短缺和环境污染问题可行的技术之一。近些年来，电动汽车的研制热潮在全世界范围内兴起，逐步向大批量商业化生产的方向发展。电动汽车技术的发展依赖于多学科技术的进步，尤其需要解决的问题是进一步提高动力性能，增加续驶里程，降低成本。考虑到这一点，本文的研究对象是以太阳能作为辅助能源的电动汽车,为了考察此款电动汽车的性能，建立虚拟试验系统对电动汽车的性能进行仿真分析。
　　虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术是近年来发展非常迅速的一项高级计算机技术，由交互式计算机仿真组成的一种媒体，能够感知参与者的位置和动作，替代或增强一种或多种感官反馈，从而产生一种沉浸于或出现在仿真环境虚拟世界中的感觉，具有交互性、沉浸性和想象性三大主要特点，在工业、军事、医疗、教育等很多领域都有广泛的应用。
　　本文的研究内容主要是将虚拟现实技术应用于电动汽车试验中，从而形成虚拟汽车试验系统，改善传统汽车试验所具有的周期长、投资大、风险大等缺点。因此，本文利用ADVISOR建立起电动汽车动力系统模型，进行动力性能和经济性能仿真计算，并在汽车动力学模型的基础上结合虚拟现实建模语言(VRML)建立起虚拟试验场景，利用VR技术建立了一套桌面虚拟现实试验系统，根据动力系统模型仿真的结果，实现电动汽车在虚拟场景中的运行。利用VR便捷的可视化技术以及人—机交互的功能，直观、方便地模拟汽车在不同条件下的运动状态，进行汽车虚拟试验。虽然虚拟试验当前还不能完全代替实车试验，但是它与传统的道路试验相比，具有节省资金、无危险、可重复和易于理解的优点，不仅可以进行整车性能分析，还可以对其子系统的性能进行评价。因此，进行基于VR的汽车虚拟试验具有重要的理论意义和现实意义。

目录

基于虚拟现实电动汽车性能仿真试验系统的研究

RESEARCH ON THE SIMULATION SYSTEM FOR ELECTRIC VEHICLE BASED ON VR

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.1.1 课题研究目的

1.1.2 课题研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究发展概况

1.2.2 国内研究发展概况

1.3 课题的主要研究内容

第2章 电动汽车动力参数匹配与总体布置设计

2.1 电动汽车驱动系统布置形式的确定

2.2 电动汽车动力参数设计与匹配

2.2.1 电动机参数设计及选择

2.2.2 蓄电池参数的选择

2.3 电动汽车的总体布置设计

2.3.1 电动汽车的总体布置形式

2.3.2 整车参数的确定

2.4 性能指标的确定

2.5 本章小结

第3章 电动汽车虚拟试验系统的设计

3.1 汽车虚拟试验技术

3.1.1 虚拟试验的概念

3.1.2 虚拟试验的特点

3.2 汽车虚拟试验系统的构成

3.2.1 虚拟试验系统的选择

3.2.2 汽车虚拟试验系统各部分的构成原理

3.2.3 虚拟试验系统的基本配置

3.3 本章小结

第4章 电动汽车动力系统模型建立及性能分析

4.1 电动汽车动力系统模型建立

4.1.1 电动汽车行驶动力学仿真模型

4.1.2 电动机仿真模型

4.1.3 蓄电池仿真模型

4.1.4 车轮仿真模型

4.1.5 电动汽车整车仿真模型

4.2 仿真结构与参数输入

4.2.1 仿真结构

4.2.2 输入参数

4.3 电动汽车动力性能仿真分析

4.3.1 电动汽车典型工况下的仿真

4.3.2 电动汽车动力性能仿真结果分析

4.4 电动汽车经济性能仿真分析

4.4.1 电动汽车等速行驶续驶里程的仿真

4.4.2 电动汽车多工况行驶续驶里程的仿真

4.5 本章小结

第5章 电动汽车虚拟试验场景及虚拟试验

5.1 VRML简介

5.1.1 VRML的特点

5.1.2 VRML运行环境要求

5.2 虚拟试验场景的建立

5.2.1 虚拟汽车模型的建立

5.2.2 虚拟路面模型的建立

5.3 视点的应用

5.4 VRML内部虚拟仿真动画的实现

5.4.1 VRML实现动画机制

5.4.2 动画效果的实现

5.5 利用VR工具箱进行汽车虚拟仿真

5.5.1 虚拟现实工具箱

5.5.2 VR工具箱模拟仿真

5.6 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢