高速纯电动汽车动力匹配及仿真试验研究

1、河北工业大学硕士学位论文高速纯电动汽车的动力匹配及仿真试验研究姓名：徐枭申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：周荣20091201河北工业大学硕士学位论文 i高速纯电动汽车的动力匹配及仿真试验研究高速纯电动汽车的动力匹配及仿真试验研究 摘摘 要要 在当今，环保和能源问题备受世人关注，电动汽车的加速发展从一定程度上解决这些危机。本文以哈飞赛豹轿车为原型车，开展对电动汽车动力性和续驶里程的研究和试验分析。 本文首先简单介绍了电动汽车的基本原理和结构，并着重阐述了能量存储系统和电力驱动系统的技术发展和趋势。并根据设计目标和原车参数进行动力系统匹配，按照匹配的结果选择合适的动力部件。 然后在动力匹配计算的基础上，借鉴国外电动汽车模型及仿真方面的成果，并结合国内电动汽车产品的实际，搭建电动汽车的 SIMULINK 模型。建立模型过程中，针对动力系统关键部件进行详细分析和论证，确定最适当的建模方法。反复调试驾驶员模型、主控制器模型和牵引电机模型的控制逻辑，使得部件控制策略满足整车要求，为进一步的仿真分析做好准备。 模型完成后即在 MATLAB/SIMULINK 平台下进行模拟仿真，检验电动汽车

2、是否达到设计要求。经过仿真分析可以得知，车辆的加速性、最高车速和爬坡度等动力性指标均满足预定目标，且续驶里程也达到设计要求。随后使用实际主控制器进行硬件在环仿真，仿真结果无明显差异，初步验证了整车模型的合理性和主控制器控制策略的适用性。 再对样车的试验数据进行分析并与仿真结果对比，结果显示动力性试验结果与仿真分析数据吻合，证明动力系统参数匹配合理，整车模型搭建基本无误，控制策略和实现逻辑满足要求。 最后根据大量的试验分析和研究结论，对电动汽车续驶里程进行优化，采用以超级电容为辅助动力而构建的复合动力电动汽车，依据基本原理搭建复合动力源模型和能量管理策略。经仿真可知，超级电容器对于动力电池充放电瞬间大电流有一定缓冲作用，能良好改善电池充放电环境，延缓电池放电速度，增加电动汽车的行驶里程。 关键词：关键词：纯电动汽车，动力匹配，SIMULINK 建模仿真，试验分析，超级电容器，复合动力 高速纯电动汽车的动力匹配及仿真试验研究 iiRESEARCH ON POWERTRAIN PARAMETER MATCHING AND SIMULATION TEST FOR HIGH-SPEED ELEC

3、TRIC VEHICLE ABSTRACT In recent years, environmental protection and energy issues has attracted world attention. Accelerate the development of electric vehicles has alleviated these crises to some degree. Research on the electric vehicle dynamic, driving range of and test analysis has been performed basing on Hafei-Saibao prototype car in this paper. Firstly, the basic principles and structures of EV were briefly introduced, which focused on the energy storage system and electric drive system te

4、chnology development and trends. Then， in accordance with the results of matches selection of the appropriate powertrain components， parameters matching of the vehicle power system were conducted to meet the requirements. Secondly, with reference to foreign models and simulation and combination with the actual products, EV SIMULINK model was build basing on the powertrain parameters. During model building process, the most appropriate modeling method was determined after detail analysis on the k

5、ey components of the power system. The driver model, the main controller model and the control model of traction motor were analyzed deeply to make parts control strategies meet the vehicle requirements for further simulation analysis. Thirdly, Simulation analysis was done on MATLAB/SIMULINK platform to judge the vehicle whether meet the design requirements or not. The simulation results show that the vehicle acceleration, the maximum speed, grade performance and the driving range have met the d

6、esign requirements. Then hardware-in-loop simulation using actual main controller shows that simulation results can fit the real condition well, which prove the vehicle model is reasonable and the applicability of the main controller control strategy. Then the vehicle test data analysis and comparison with the simulation results shows that dynamic test results and simulation analysis of the data match quite well, which verify that the reasonability of dynamic system parameters matching, correctn

7、ess of the vehicle model, control strategy and the achievement of the logic can meet the requirements. Finally, basing to a large number of test analysis and research findings, the driving range of EV was optimized using of ultra-capacitor as auxiliary power to construct a compound power EV. And research on the model of compound power EV structure and energy management strategies was conducted respectively. The simulation results shows that ultra-capacitor can absorb the shock during power batte

8、ry charging and discharging process, can better the battery charge and discharge condition, slow battery discharge rate, increase the mileage of EV. KEY WORDS: pure electric vehicles, powertrain matching, SIMULINK modeling and simulation, test analysis, ultra-capacitor, APU 河北工业大学硕士学位论文 原创性声明原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 关于学位论文版权使用授权的说明关于学位论文版权使用授权的说明 本人

9、完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 日期： 导 师 签 名： 日期： 河北工业大学硕士学位论文 1第一章第一章 绪论绪论 1-1 引言引言 当今环保和能源问题备受世人关注， 电动汽车的加速发展从一定程度上解决这些危机。 从环保的角度看，电动汽车是零排放的市区交通工具，即使计入发电厂增加的排气，从总量上看也使得空气污染大为减少。从能源角度看，电动汽车将使能源的利用多元化和高效化，达到能源的可靠、均衡和无污染地利用的目的。在改善交通安全和道路使用方面，电动汽车更容易实现智能化。电动汽车的发展将使集中考虑能源、环保和交通成为可能，而且对于促进高科技的发展、新兴工业的兴起以及经济的发展产生深远的影响1。 在上述背景下，不需石油资源、易于控制、传动简单、零排放和低噪声的纯电动汽车获得广阔的发展空间，成为市场的新宠。本章主要就纯电动汽车的概念、发展状况和未来发展趋势作一些简要介绍，最后提出本文的主要研究内容。 1-2 纯电动汽车概述纯电动汽车概述 1-2-1 纯电动汽车定义纯电动汽车定义 作为“纯电动汽车” （EV） ，一般的理解为它从车载储能装置（包括车载蓄电池、超级电容、飞轮电池等装置）上获得电力，以电机驱动，但同时又满足道路交通安全法规对车辆的各项要求，并获准在正规道路上行驶的车辆。根据我国交通安全法规对动力装置的规定，在道路上行驶的车辆，它每吨总质量的动力不能少于 4.75kW，而且对汽车的制动、灯光、通过性、整车安全性能等还有专门要求2。 1-2-2 纯电动汽车基本原理纯电动汽车基本原理 现代电

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