纯电动汽车动力系统研究

【摘要】：随着全球环境问题和能源危机的日益凸显,人们对耗能少、污染小的新型交通工具的追求愈来愈强烈。电动汽车作为公认的未来最具潜力的交通工具正在快速发展。但是电动汽车技术发展尚未成熟,所以如何制造一辆低成本、性能好的电动汽车成为汽车行业的研究重点,而电动汽车动力系统则是重中之重。 电动汽车动力传动系统由蓄电池、控制器、电动机、变速器、主减速器、驱动轮等组成。电机控制器接受从加速踏板(相当于内燃机汽车的油门)、刹车踏板和P、R、N、D(停车、倒车、空挡、前进)控制按键的输出信号,控制电动机的旋转,通过减速器、传动轴、差速器、半轴等机械传动装置驱动车轮旋转。为了满足车辆的动力性能要求电机要有较高转速和转矩性能、快速而平滑的控制能力、较高的运行效率以及能在恶劣的环境下运行等特点。电池方面要有较高的比能量、快速充电能力及较高的放电率、安全可靠、使用寿命长等特点。 电动汽车动力系统与传统内燃机汽车相似,只是动力系统元件有所不同。与燃油汽车一样,电动汽车动力系统的各组成部分的匹配也是非常重要的,例如电动机的功率大小、电池能量的多少、变速器的减速比等都需要依据整车的性能参数来设计计算的。 本文在简单介绍了汽车发展及国内外电动汽车的现状后,针对纯电动汽车动力系统的特殊要求,经过分析和比较确定了一种动力系统的布置方案,并根据设计要求对电动汽车的电机、蓄电池、变速器等进行选型和参数设计,完成动力系统的匹配。在MATLAB中得到电机、电池、整车等的仿真模型,选择合适的工况在ADVISOR平台中对模型进行仿真,证明设计方案的合理性。分析仿真结果并针对不能满足设计要求的参数进行优化,进一步提高整车性能,并在整个设计过程中形成一套完整的设计理念。 【关键词】：纯电动汽车 动力系统 仿真 优化
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 引言8-10
• 1.2 关于电动汽车发展简史10-17
• 1.2.1 什么是电动汽车10-11
• 1.2.2 国内外纯电动汽车的发展简介11-15
• 1.2.2.1 国内纯电动汽车发展的现状11-12
• 1.2.2.2 国外纯电动汽车发展的现状12-15
• 1.2.3 电动汽车的优势和劣势15-17
• 1.2.3.1 电动汽车的优势15
• 1.2.3.2 电动汽车的劣势15-17
• 1.3 研究目的和内容17-18
• 第二章 电动汽车动力系统的选择18-23
• 2.1 电动汽车动力系统概述18
• 2.2 纯电动车动力系统的布置方案18-21
• 2.2.1 传统驱动模式19
• 2.2.2 电动机驱动桥组合式19-20
• 2.2.3 电动机驱动桥整体式20
• 2.2.4 轮毂电动机式20-21
• 2.3 本文动力系统的选择21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 纯电动汽车动力系统主要元件的选择23-38
• 3.1 电动机的选择23-28
• 3.1.1 直流电动机及其驱动技术24-25
• 3.1.2 交流感应电动机及其驱动技术25
• 3.1.3 开关磁阻电动机及其驱动技术25-26
• 3.1.4 永磁电动机及其驱动技术26-28
• 3.1.5 本文所用的电动机驱动系统28
• 3.2 蓄电池选择28-31
• 3.2.1 铅酸电池28-29
• 3.2.2 镍金属电池29
• 3.2.3 锂离子电池29-30
• 3.2.4 锌-空气电池和高温钠电池30
• 3.2.5 燃料电池30
• 3.2.6 太阳能电池、超级电容和飞轮电池30-31
• 3.2.7 本文所采用的电池31
• 3.3 变速器以及主减速器31-32
• 3.4 整车目标参数32-33
• 3.5 动力系统元件参数匹配33-37
• 3.5.1 电动机参数的确定33-35
• 3.5.2 蓄电池参数设计35
• 3.5.3 传动系传动参数选择35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第四章 电动车动力系统的建模38-47
• 4.1 仿真软件advisor的介绍38-39
• 4.2 ADVISOR的简单介绍39-40
• 4.3 仿真模型的建立40-46
• 4.3.1 电机及驱动系统建模40-42
• 4.3.2 电池的仿真模型42-44
• 4.3.3 车身模块44
• 4.3.4 变速器模块44-45
• 4.3.5 循环工况模块45
• 4.3.6 电动汽车的总体模型45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 第五章 模型的仿真及结果的分析47-58
• 5.1 参数的输入47-49
• 5.1.1 电机模块的仿真输入参数47
• 5.1.2 蓄电池的模型输入参数47
• 5.1.3 传动系参数输入47-48
• 5.1.4 整车参数的输入48
• 5.1.5 循环工况的选择48-49
• 5.2 仿真结果及分析49-52
• 5.2.1 仿真参数设置49
• 5.2.2 动力性能仿真结果49-51
• 5.2.3 系统能量消耗状况51-52
• 5.3 动力系统主要组件的仿真结果52-54
• 5.3.1 电机仿真结果52-53
• 5.3.2 电池仿真结果53-54
• 5.4 优化54-57
• 5.4.1 优化参数的设置54-55
• 5.4.2 优化后的仿真结果55-57
• 5.5 本章小节57-58
• 第六章 结论58-59
• 参考文献59-62
• 致谢62

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