考虑电动空调能耗的纯电动汽车动力传动系统参数匹配

【摘要】：电动汽车因动力蓄电池储能密度低而导致其续驶里程短，这是制约电动汽车发展的重要因素之一，电动附件(如电动空调等)的使用又使得整车续驶里程进一步缩短。续驶里程问题的解决既要依赖动力电池技术的突破，同时也与整车动力传动系统的设计与控制密切相关。通过对纯电动汽车动力传动系统的优化匹配设计与综合控制，提高纯电动汽车行驶中的能量使用效率，从而增加续驶里程，这不仅在电池容量技术尚未取得突破的当今十分重要，而且在电池容量技术已完全取得突破的未来也十分重要。 本文在考虑电动空调对电动汽车整车性能影响的基础上，以一款两挡变速纯电动汽车为研究对象，对纯电动汽车动力传动系统参数优化匹配方法进行了研究，主要工作内容如下： ①在分析汽车理想驱动特性场及电机工作特性的基础上，给出了电动汽车驱动电机的额定工作特性和峰值工作特性匹配原则；根据电动汽车给定循环工况负荷功率的分布情况，对驱动电机额定功率进行了匹配；结合遗传算法可在大范围内全局寻优的特点，对电机峰值功率、转速及传动系速比进行了以动力性为约束条件、以上各项指标综合最小为目标的优化匹配； ②在对几种车用空调系统驱动型式分析的基础上，确定了最适合纯电动汽车使用的独立式电动空调；分析车室热负荷主要来源，建立了车室热负荷计算模型，并在此基础上，根据给定的空调制冷循环工况条件，对电动空调压缩机的主要参数进行了匹配；以所匹配的电动空调参数为基础，在Matlab/Simulink仿真平台上，搭建了电动空调系统仿真模型； ③在对忽略空调能耗和考虑空调能耗两种情况下的循环工况能耗进行对比分析的基础上，以满足续驶里程要求为条件，对蓄电池电压及容量进行了匹配设计，并根据所匹配的蓄电池的重量及动力性要求，对传动系统参数进行了修正；在Matlab/Simulink平台上，对开启空调时的整车动力性及空调制冷性能进行了仿真分析，验证了电池的功率输出能力； ④基于整个动力传动系统的综合效率模型，制定了经济性换挡策略；建立了Matlab/Simulink整车正向仿真模型，并以动力性为约束条件，以循环工况能耗最小为目标对传动系统速比进行了优化设计。 【关键词】：电动汽车 传动系统 空调 匹配设计 蓄电池
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 电动汽车发展现状9-11
• 1.2.1 国外发展现状9-10
• 1.2.2 国内发展现状及趋势10-11
• 1.3 纯电动汽车相关技术概述11-13
• 1.3.1 电池技术11-12
• 1.3.2 能量管理技术12
• 1.3.3 电动机及其控制技术12
• 1.3.4 电动汽车整车技术12-13
• 1.4 本文研究的主要内容13-16
• 2 电动汽车传动系统参数匹配16-30
• 2.1 电动汽车基本参数及设计要求16-17
• 2.2 电机工作特性分析及选择原则17-19
• 2.3 电机额定功率的确定19-21
• 2.4 电机其他参数及传动系速比的初匹配21-28
• 2.4.1 遗传算法特点及组合优化数学模型21-25
• 2.4.2 基于遗传算法的传动系参数初选模型建立及求解25-28
• 2.5 本章小结28-30
• 3 电动汽车空调系统匹配及建模30-50
• 3.1 纯电动汽车用空调系统概述30-35
• 3.1.1 车用空调制冷系统组成及工作原理30-32
• 3.1.2 车用空调系统型式及压缩机主要性能指标32-35
• 3.2 电动空调系统参数匹配设计35-46
• 3.2.1 车身外表面接受的太阳辐射强度及车室外空气综合温度的确定36-39
• 3.2.2 车室热负荷确定39-44
• 3.2.3 空调制冷量确定44
• 3.2.4 电动空调压缩机及驱动电机参数匹配设计44-46
• 3.3 空调系统仿真模型建立46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 4 考虑空调能耗的动力蓄电池参数匹配50-62
• 4.1 电池组类型选择51-52
• 4.2 电池组电压匹配52-53
• 4.3 电池组容量匹配53-56
• 4.3.1 忽略空调能耗的蓄电池容量匹配54-55
• 4.3.2 考虑空调能耗的蓄电池容量匹配55-56
• 4.4 电池组功率验证56-59
• 4.5 本章小结59-62
• 5 整车仿真模型建立及传动系速比优化62-74
• 5.1 整车仿真模型建立63-71
• 5.1.1 行驶路况模型63-64
• 5.1.2 驾驶员模型64
• 5.1.3 控制策略模型64-66
• 5.1.4 电机模型66-67
• 5.1.5 蓄电池模型67-70
• 5.1.6 变速器模型70-71
• 5.1.7 整车动力学模型71
• 5.2 传动系速比优化71-73
• 5.3 本章小结73-74
• 6 结论与展望74-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-82
• 附录82
• A．作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文82
• B．作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目82

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