纯电动汽车动力系统参数匹配与性能优化研究

【摘要】：动力系统参数匹配是纯电动汽车设计的核心内容之一，必须综合考虑电池、电机特性以及整车性能要求。动力系统参数具体包含电池容量、电机功率、传动系速比等。合理选择和匹配这些动力系统参数，使纯电动汽车达到既定的整车性能目标，包括爬坡、加速性能、续驶里程等。在实际车辆使用过程中，车辆的承载质量和行驶道路的路面状况不是一成不变的。所以在优化整车性能的同时，必须降低这些变量因素对车辆性能的影响。 本文基于国内某大型车企的“纯电动汽车研发”项目展开了具体的匹配设计和优化研究工作。主要围绕如何进行电池、电机选型，如何进行模型仿真分析以及如何运用田口方法进行参数优化。 本文首先对电动汽车的发展背景、现状，纯电动汽车的基本结构及工作原理进行了探讨。与燃油汽车相比，纯电动汽车的主要区别在于它有自己独特的驱动系统。电池系统、电机系统和整车管理系统组成的动力单元取代了原先的动力总成系统，这在动力系统参数的匹配和整车性能优化方面提出了新的课题。综合考虑整车参数与既定性能目标，计算电池、电机等动力元件的主要参数设计要求并进行选型。根据车辆实际可用空间和载荷分配要求，确定了最终的合理布置方案。在此基础上，以CRUISE仿真软件为平台建立了各个子系统的模型，连接调试形成最终的整车模型。输入车辆的各项参数并设置各种仿真工况，运行得出具体的结果并对其进行分析。文中主要仿真了纯电动汽车的最高车速、最大爬坡度、百公里加速、百公里能耗和续驶里程等性能，验证了参数匹配设计结果符合既定的整车性能目标要求。 其次，结合田口鲁棒方法与CRUISE仿真模型对纯电动汽车动力系统参数进行了优化设计，对电池、电机、传动系统各参数的选择和参数间的合理匹配进行了优化研究，提出了一种效果显著的纯电动汽车动力系统参数优化设计的方法，并为文中所涉及的纯电动汽车确定了最优的动力系统参数匹配方案，实现了良好的整车性能输出目标。 最后进行了样车整车性能试验，验证了设计方案的可行性。主要的试验项目包括最高车速试验、爬坡试验、加速试验、等速能耗试验、循环工况能耗试验、续驶里程试验等。 【关键词】：纯电动汽车 动力系统 参数匹配 AVL CRUISE 田口方法
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 插图索引11-12
• 附表索引12-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 电动汽车概况13-19
• 1.1.1 电动汽车发展背景13-16
• 1.1.2 电动汽车发展现状16-19
• 1.2 纯电动汽车结构与原理介绍19-21
• 1.2.1 纯电动汽车结构介绍19-20
• 1.2.2 纯电动汽车工作原理介绍20-21
• 1.3 本文的主要研究内容21
• 1.4 本章小结21-22
• 第2章 动力系统参数匹配及选型22-34
• 2.1 整车参数及性能指标22-23
• 2.1.1 整车参数定义22-23
• 2.1.2 整车性能指标规划23
• 2.2 动力系统参数设计23-27
• 2.2.1 电池参数设计23-24
• 2.2.2 电机参数设计24-26
• 2.2.3 传动系速比设计26-27
• 2.3 动力系统主要部件的选型27-30
• 2.3.1 电池的选型27-29
• 2.3.2 电机的选型29-30
• 2.4 动力系统主要部件的布置方式30-33
• 2.4.1 影响布置的主要因素31-32
• 2.4.2 总体布置方案的选择32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 整车性能仿真模型的建立与分析34-48
• 3.1 仿真软件 CRUISE 简介34-35
• 3.1.1 CRUISE 软件功能34
• 3.1.2 CRUISE 仿真流程34-35
• 3.2 纯电动汽车模型的建立35-38
• 3.2.1 动力电池模型的建立35-37
• 3.2.2 驱动电机模型的建立37
• 3.2.3 整车仿真模型的建立37-38
• 3.3 纯电动汽车性能仿真的实现38-42
• 3.3.1 整车参数的输入38-41
• 3.3.2 仿真计算任务的设置41-42
• 3.4 仿真结果分析42-47
• 3.4.1 动力性能仿真结果分析42-45
• 3.4.2 经济性能仿真结果分析45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 动力系统参数优化设计48-60
• 4.1 田口鲁棒优化方法简介48-52
• 4.1.1 田口方法概述48-50
• 4.1.2 田口质量损失函数50-51
• 4.1.3 信噪比分析51-52
• 4.1.4 田口方法优化流程52
• 4.2 田口方法用于动力系统参数优化52-58
• 4.2.1 合理规划试验方案52-54
• 4.2.2 对各试验方案进行仿真54-56
• 4.2.3 仿真结果统计及最优方案预测56-58
• 4.3 对优化后的结果进行仿真分析58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 整车性能试验验证60-67
• 5.1 动力性能试验60-64
• 5.1.1 最高车速试验61-62
• 5.1.2 等速爬坡试验62-63
• 5.1.3 加速性能试验63-64
• 5.2 经济性能试验64-66
• 5.3 本章小结66-67
• 结论与展望67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72-73
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文73

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