纯电动汽车动力传动系统建模与优化研究

【摘要】：随着全球经济社会的迅速发展,科技技术日新月异,人们对汽车的需求日益增长,使得全球汽车保有量逐年递增。改革开放之后,我国的汽车消费额也有了显著的增长,与汽车制造业呈现出一片繁盛景象相矛盾的是不断减少的能源资源。在环境污染和能源危机的问题日益恶化的情况下,低污染、高节能的纯电动汽车已成为汽车领域的研究趋势。纯电动汽车的动力传动系统是整车的核心,系统参数的大小对其动力性能和经济方面的影响有着密切联系,对关键参数进行分析研究,在进一步提高整车性能方面起到了关键的作用。以一款纯电动汽车车型为研究对象,以整车的性能要求为目标,以汽车原始参数为基础,通过各参数之间的联系,对汽车动力传动系统的主要特征参数进行初步手动匹配,从而满足试验车辆的各项性能指标要求,并建立整车模型,对汽车行驶工况进行选择。在对汽车建立仿真模型时,融入模块化设计理念,将整车分成若干部件分别建立了能量存储系统模型、驱动电机模型、变速器模型、主减速器模型和车轮模型,为参数优化提供了仿真模型,每个模块之间是相互联系的,各自都有标准的数据输入／输出端口,当有需要时用户在使用过程在原有模型的基础上对其进行扩充和修改。对纯电动汽车在行驶过程中的受力进行分析,以纯电动汽车的传动比作为优化变量,分别建立汽车动力性能优化模型和经济性能优化模型,以续驶里程、汽车成本和传动比取值范围等作为约束条件,采用改进粒子群算法对模型进行求解,然后联合ADVISOR和MATLAB/Simulink进行仿真,主要采用向后仿真原则,辅之以前向仿真,对汽车优化前后的最高车速、加速时间和最大爬坡度等动力性能和续驶里程、整车质量等经济性能进行仿真和对比。本文充分兼顾了纯电动汽车的动力性和经济性,通过对纯电动汽车的动力传动系统进行建模和参数优化,得到最佳传动比,不但满足原车的各项性能指标要求,并且使得整车的性能得到了进一步的提高。 【关键词】：纯电动汽车 动力传动系统 动力性能 经济性能 参数优化
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 绪论13-19
• 1.1 研究发展电动汽车的意义13-15
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势15-17
• 1.2.1 国内发展现状15-16
• 1.2.2 国外发展现状16-17
• 1.3 论文研究的主要内容17-19
• 第2章 纯电动汽车动力传动系统特性研究19-32
• 2.1 纯电动汽车的基本结构19-22
• 2.1.1 辅助控制系统20
• 2.1.2 能源存储系统20-21
• 2.1.3 电力驱动系统21-22
• 2.2 车用驱动电机发展趋势及特性分析22-26
• 2.2.1 纯电动汽车驱动电机系统应用发展趋势22-24
• 2.2.2 纯电动汽车用永磁同步电机特性分析24-26
• 2.3 车用动力电池发展趋势及特性分析26-30
• 2.3.1 纯电动汽车动力电池系统应用发展趋势26-28
• 2.3.2 纯电动汽车用锂离子动力电池特性分析28-30
• 2.4 本章小结30-32
• 第3章 纯电动汽车动力传动系统参数匹配32-40
• 3.1 匹配车型数据32-33
• 3.2 匹配车型的动力传动系统参数匹配33-39
• 3.2.1 配车型的电机参数匹配33-36
• 3.2.2 匹配车型的电池参数匹配36-38
• 3.2.3 匹配车型的变速比匹配38-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 纯电动汽车动力传动系统模型的建立40-49
• 4.1 车辆仿真器ADVISOR简介40-43
• 4.1.1 ADVISOR的作用和功能40
• 4.1.2 ADVISOR的整车参数输入40-41
• 4.1.3 ADVISOR的仿真参数输入41-42
• 4.1.4 ADVISOR的仿真运行结果42-43
• 4.2 基于ADVISOR的纯电动汽车仿真模型建立43-48
• 4.2.1 整车模型43-44
• 4.2.2 能量存储系统模型44-45
• 4.2.3 驱动电机模型45-46
• 4.2.4 主减速模型46
• 4.2.5 变速器模型46-47
• 4.2.6 车轮动力学模型47-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第5章 纯电动汽车动力传动系统参数优化设计49-61
• 5.1 参数优化的目标设计49-53
• 5.1.1 参数优化变量的确定49
• 5.1.2 经济性能目标数学模型49
• 5.1.3 动力性能目标数学模型49-52
• 5.1.4 优化约束条件52-53
• 5.2 目标求解算法53-55
• 5.2.1 基本PSO算法53-54
• 5.2.2 改进PSO算法54-55
• 5.3 参数优化前后结果分析55-60
• 5.3.1 汽车动力性能仿真结果分析55-59
• 5.3.2 汽车续驶里程仿真结果分析59-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第6章 总结与展望61-63
• 6.1 全文总结61-62
• 6.2 研究展望62-63
• 参考文献63-67
• 攻读学位期间发表的学术论文目录67-68
• 致谢68

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