电动汽车整车动力性建模与仿真研究

摘要

电动汽车以其无污染、低噪音、高效率越来越受到全世界的关注，与传统内燃机汽车相比，动力性成为电动汽车发展的瓶颈之一。使用计算机进行动力性仿真，可以节约开发时间，试验成本，提高生产效率，降低人力资源消耗。传统电动汽车动力性仿真面临的关键问题是：仿真精度低，不能形象的显示出仿真过程，对实际生产指导帮助不大。针对上述问题，使用ADAMS和MATLAB联合仿真可以克服传统电动汽车仿真的缺陷。在通过转鼓试验验证了模型的正确后，进行了不同工况的动力性仿真，并就电动机及其控制器对整车动力性的影响作了进一步研究。
　　 首先，基于多体动力学理论，根据整车三维实体模型中硬点位置，通过测量、计算和采用CATIA建立三维模型等方法，获得了各零部件的质量特性参数、定位参数及其它基本参数，建立整车多体动力学模型，同时使用MATLAB的电气模块SimPowerSystems建立了永磁直流无刷电动机模型及双闭环控制器模型，为进一步的研究建立了平台。
　　 其次，对影响动力性较大且不容易直接测量的主要参数使用试验的方法，拟合的手段进行确定，从而保证了联合仿真的精度；其后进行了整车动力性联合仿真分析，用仿真数据与整车转鼓试验进行对比来验证模型的正确性。
　　 再次，从电动机的角度来分析了感应电动势常数、转矩常数、电动机运行特性、负载特性对整车动力性的影响，建立了电动汽车行驶方程。最后指出该电动汽车动力性不足的因为在于电动机的转矩常数设置过小。
　　 最后，针对提高电动机转矩常数而引起的最高车速无法满足设计目标的问题，在MATLAB/Simulink中设计了弱磁控制器，仿真表明弱磁控制器有效提高了整车的动力性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国内电动汽车仿真的发展状况

1.2.2 国外电动汽车仿真的发展状况

1.3 研究意义

1.4 技术路线

1.5 研究内容

第二章 多体动力学模型

2.1 多体动力学理论

2.2 电动汽车多体动力学模型建立

2.2.1 模型参数的确定

2.2.2 前悬架模型

2.2.3 后悬架模型

2.2.4 转向系统模型

2.2.5 轮胎模型

2.2.6 整车模型

2.3 本章小结

第三章 永磁无刷电动机及其控制器模型

3.1 永磁无刷直流电动机模型

3.1.1 永磁无刷直流电动机的结构

3.1.2 永磁无刷直流电动机建模

3.2 闭环控制器模型

3.3 本章小节

第四章 仿真主要参数确定与联合仿真

4.1 仿真主要参数确定

4.1.1 滚动阻力系数

4.1.2 电动机转矩常数与感应电动势常数

4.1.3 电动机完整机械特性曲线

4.1.4 电池内阻与控制器功率管内阻

4.2 ADAMS与MATLAB联合仿真

4.3 联合仿真模型的验证

4.4 动力性仿真

4.5 本章小结

第五章 基于电动机特性的动力性分析

5.1 电动机对动力性的影响因素

5.1.1 电动机的感应电动势常数

5.1.2 电动机的转矩常数

5.1.3 电动机的运行特性

5.1.4 电动机负载转矩

5.2 电动汽车行驶方程式

5.3 动力性不足分析

5.4 本章小结

第六章 电动汽车弱磁控制策略与仿真

6.1 弱磁控制器的设计

6.2 仿真计算与分析

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢

硕士期间参加的项目、论文与专利情况