纯电动汽车动力系统参数优化及建模仿真研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:nie492195407
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纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)是以动力电池为能量源,利用电机驱动的方式来替代传统燃油汽车,可以实现无污染、零排放,在整车的总体性能等方面接近或优于传统内燃机,其续驶里程能够满足一般行驶需求。当前日常使用的纯电动汽车多为固定速比的减速器装置,其对匹配的驱动电机要求较高,需要提供很大的储备功率而且工作时效率欠佳。且动力电池与驱动电机控制方面等关键技术问题尚未突破,导致纯电动汽车的续航里程短,安全性及舒适性、成本高等问题没有完全解决,想要提高电动汽车的续航能力的有效途径之一是对纯电动汽车动力传动系统进行合理地匹配及优化。本文是以某一小型物流电动汽车为研究对象,对其动力系统进行参数匹配、传动系速比的优化、换挡规律等重点内容加以研究,并且搭建了整车仿真试验平台,分析验证了各个关键部件的选型及优化设计的合理性,其主要具体内容如下:一、论述了纯电动汽车的基本构架和主要的关键部件;根据汽车理论知识为依据,建立驱动电机以及动力电池数学模型,以整车性能参数对其动力传动系统进行适当的选型与计算,得到该整车匹配参数初步匹配结果。二、搭建了纯电动汽车模型,包括驾驶员模块、电池模块、电机模块、逻辑换挡以及整车纵向动力学模块。通过在典型循环工况NEDC下验证整车模型的精确性,为后文动力系统参数优化匹配两种方案以及汽车的性能仿真奠定了基础。三、对纯电动汽车中驱动电机关键部件以及传动系统传动比进行优化,以整车能耗为目标函数,汽车的行驶里程需求、动力性需求为约束条件,利用遗传算法寻找全局最优解。建立动力电池寿命模型,寻求电池的最佳串并联方式;通过仿真试验对比分析优化前后单挡减速器以及两挡变速器、优化后的单挡减速器与两挡变速器的动力性和经济性。结果表明优化后的单挡减速器、两挡变速器的纯电动汽车在满足整车动力性的情况下,整车的能量消耗减少约27%,工况续驶里程提高了约9.5%。四、根据整车的性能要求,确定传动系变速方案,绘制换挡曲线,并且比较详细的阐述了经济性换挡与动力性换挡,得到了最佳经济性换挡曲线和最佳动力性换挡曲线。本研究对匹配优化纯电动汽车关键零部件参数、传动系速比以及换挡规律的设计具有重要的参考价值。
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