純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配研究現(xiàn)狀

1、純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配研究現(xiàn)狀 前 言 2009 年IPCC（政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)）評(píng)估報(bào)告指出：氣候異常以及因地球變暖而出現(xiàn)的生態(tài)改變等事實(shí)要求各國(guó)在能源需求結(jié)構(gòu)上必須盡早進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換，主動(dòng)轉(zhuǎn)向可再生能源。環(huán)境污染與能源短缺問(wèn)題是21 世紀(jì)全球共同面對(duì)的重大課題，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的燃料不可持續(xù)性、高污染等問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視。根據(jù)BP（英國(guó)石油集團(tuán)公司）報(bào)告，全球每日石油消耗量在2020 年將達(dá)到9300 萬(wàn)桶。2007年全球每天石油消費(fèi)過(guò)半（57%）用于交通領(lǐng)域。據(jù)IEA（國(guó)際能源機(jī)構(gòu)）的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2020年交通用燃料占全球石油總消耗的62%以上。因此，對(duì)于車(chē)輛用新能源的探

2、索和開(kāi)發(fā)日益迫切，各國(guó)紛紛開(kāi)始思考汽車(chē)業(yè)的發(fā)展方向。 目前，中國(guó)的人口、資源、環(huán)境已經(jīng)出現(xiàn)瓶頸，持續(xù)發(fā)展理念與新能源的利用已經(jīng)提到政府的發(fā)展日程上。汽車(chē)節(jié)能是一個(gè)重要課題，提高汽車(chē)能量效率，減少汽車(chē)尾氣有害物質(zhì)排放，使用新能源，最終達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的已成為國(guó)際上的通行做法，也是我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展汽車(chē)工業(yè)的目標(biāo)。 基于以上前提，構(gòu)建綠色交通體系，純電動(dòng)汽車(chē)必將成為一種趨勢(shì)和潮流。純電動(dòng)汽車(chē)完全以動(dòng)力電池為動(dòng)力源，而電池充電可以有多種來(lái)源途徑，可以做到零排放，無(wú)污染。但是電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程制約了電動(dòng)汽車(chē)的普及和發(fā)展。因此，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和匹配，已成為電動(dòng)汽車(chē)研究熱點(diǎn)之 一。目前，在動(dòng)力電

3、池和其他技術(shù)取得有效突破之前，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系部件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究是提高電動(dòng)汽車(chē)性能的重要手段之一。電動(dòng)汽車(chē)的能量供給和消耗，與蓄電池的性能密切相關(guān)，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接影響電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是確定合理的傳動(dòng)比。這些動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)均是影響電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的因素。電動(dòng)機(jī)自身性能的好壞將直接影響電動(dòng)汽車(chē)的最高車(chē)速、加速性能、爬坡性能及續(xù)駛里程等, 因此初步確定電動(dòng)機(jī)類(lèi)型及其參數(shù)進(jìn)而對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選擇是整車(chē)開(kāi)發(fā)之前至關(guān)重要的工作。 1.純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 1.1電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)類(lèi)型及其性能比較 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)類(lèi)型:1 電動(dòng)汽車(chē)幾種常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能比較： (1) 直

4、流電機(jī)是結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種電機(jī)。直流電機(jī)控制方法容易實(shí)現(xiàn)，利用電壓進(jìn)行控制，具有交流電機(jī)不可比擬的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性。但是直流電機(jī)有無(wú)法克服的缺點(diǎn)：直流電機(jī)有電刷，因此需要經(jīng)常維護(hù)；同時(shí)直流電機(jī)的質(zhì)量重和體積大，大功率直流電機(jī)造價(jià)高等等。這些缺點(diǎn)制約了直流電機(jī)在現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用,目前直流電機(jī)逐步被其他電機(jī)替代。2 (2) 交流異步電機(jī)也是較成熟的一種電機(jī)，它采用V/F 控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等控制方法，技術(shù)成熟，同時(shí)感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、具有較高的能量密度，并且在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，調(diào)速范圍大，但感應(yīng)電機(jī)耗電量大、轉(zhuǎn)子易發(fā)熱，控制系統(tǒng)復(fù)雜，同時(shí)電機(jī)的參數(shù)變化對(duì)控制性能有較大影響。美

5、國(guó)、歐洲研制的電動(dòng)汽車(chē)多采用感應(yīng)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。3 (3) 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型的電機(jī)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制技術(shù)易于實(shí)現(xiàn)，可 靠性高，效率高，成本較低，質(zhì)量輕，便于維修，同時(shí)效率可達(dá)到8593， 轉(zhuǎn)速可達(dá)到15000r/min以上。但同時(shí)它的缺點(diǎn)也是不可忽視的，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)行噪聲大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)嚴(yán)重。因此，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)基本停留在應(yīng)用研究階段，實(shí)際應(yīng)用較少。45 (4)永磁同步電機(jī)是當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)研究的熱點(diǎn)。永磁同步電機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、功率密度大等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它的低速輸出轉(zhuǎn)矩大、效率高、維護(hù)方便，因此作為電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的優(yōu)勢(shì)明顯。當(dāng)前需要克服的缺點(diǎn)和問(wèn)題是永磁體的退磁，受永磁材料工藝的

6、限制和影響，使得永磁無(wú)刷電機(jī)的功率范圍較小，由于電機(jī)永久性磁場(chǎng)的存在， 使恒功率范圍時(shí)電機(jī)的控制較為困難。當(dāng)前的主要研究方向是無(wú)位置傳感器控制、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制和新型控制策略等。日本和歐洲各國(guó)大都采用永磁同步電機(jī)作為電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。6 如在上文比較分析了幾種電機(jī)性能之后，我們總結(jié)四種電機(jī)的優(yōu)劣比較情況。可以看出，永磁同步電機(jī)總體評(píng)價(jià)最高。在實(shí)際的應(yīng)用中，交流異步電機(jī)成本低、性能穩(wěn)定、可靠性高、控制方法靈活、綜合性能較好，應(yīng)用更為廣泛。 電動(dòng)汽車(chē)常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能比較綜述： 電動(dòng)汽車(chē)常用的交流電機(jī)主要有異步、永磁、開(kāi)關(guān)磁阻三大類(lèi)，其特點(diǎn)如表所示。 表2 電動(dòng)汽車(chē)常用電機(jī)主要參數(shù)比較3 7 電機(jī)主要應(yīng)

7、用在混合動(dòng)力汽車(chē)（包括轎車(chē)及客車(chē)）中，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)目前主要應(yīng)用在客車(chē)中。 1.2純電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的不足和發(fā)展趨勢(shì) 目前車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)尚需提高的地方：7 全運(yùn)行范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速控制精度，效率最優(yōu)化； 系統(tǒng)可靠性及耐久性尚未得到充分驗(yàn)證，和汽車(chē)行業(yè)的嚴(yán)格要求還有一定差距； 動(dòng)力總成裝置的集成度不高，機(jī)電一體化程度不夠； 關(guān)鍵材料（如高性能的硅鋼片，絕緣材料）和關(guān)鍵元器件（如IGBT模塊，CPU芯片）仍然依靠進(jìn)口，限制了選擇余地和成本降低； 尚未形成完整的、滿足汽車(chē)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的供應(yīng)商體系。雖然具備了小批量供貨能力，但商品尚未通過(guò)TS16949質(zhì)量體系認(rèn)證。 電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)：7 8

8、 1.驅(qū)動(dòng)電機(jī)本體永磁化。我國(guó)具有世界最為豐富的稀土資源，因此高性能永磁電機(jī)是我國(guó)車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要發(fā)展方向。 2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)高速化，回饋制動(dòng)范圍寬廣高效化。 3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制數(shù)字化；專(zhuān)用芯片及數(shù)字信號(hào)處理器的出現(xiàn)，促進(jìn)了電機(jī)控制器的數(shù)字化。 4.驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)集成化，并支持整車(chē)產(chǎn)品的系列化和生產(chǎn)的規(guī)模化； 5.國(guó)內(nèi)將出現(xiàn)獨(dú)立的新型汽車(chē)電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供商，支持電動(dòng)汽車(chē)及傳統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)。 1.3電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型 電動(dòng)汽車(chē)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)有以下五個(gè)方面的基本要求：8 1.額定轉(zhuǎn)速以下輸出大轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)車(chē)輛的啟動(dòng)、加速、負(fù)荷爬坡和頻繁起停等復(fù)雜工況，即恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行； 2.額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率運(yùn)行，以適應(yīng)最

9、高車(chē)速和超車(chē)等要求； 3.全速運(yùn)行范圍內(nèi)的效率最優(yōu)化，以提高車(chē)輛的續(xù)駛里程； 4.結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、體積小、重量輕、良好的環(huán)境適應(yīng)性和高可靠性； 5.低成本及大批量生產(chǎn)能力。 選擇一臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)用電機(jī), 主要應(yīng)考慮驅(qū)動(dòng)電機(jī)的如下一些參數(shù): 9 電機(jī)的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性、效率、電動(dòng)機(jī)的調(diào)速和控制特性、成本、功率密度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)度及維護(hù)等。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能直接決定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能。在電動(dòng)汽車(chē)中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型原則為：10(1)高性能、低自重、小尺寸；(2)在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有較高的效率； (3)電磁輻射盡量?。?4)成本低。 另外，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用還要綜合考慮其控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)雙向控制，回饋

10、制動(dòng)再生能量。從發(fā)展趨勢(shì)看，傳統(tǒng)的直流電機(jī)將失去競(jìng)爭(zhēng)力，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和永磁混合電機(jī)在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用有發(fā)展?jié)摿Α?2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配研究現(xiàn)狀 長(zhǎng)安大學(xué)成振坤等純電動(dòng)城市客車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)及試驗(yàn)11 長(zhǎng)安大學(xué)成振坤等，通過(guò)理論分析，主要依據(jù)汽車(chē)功率平衡方程式，分別考慮了汽車(chē)在最大爬坡度、最高車(chē)速、最大加速度行駛工況下需求的功率；利用行汽車(chē)行駛方程轉(zhuǎn)化得出考慮加速爬坡的轉(zhuǎn)矩平衡式?；诖耍到y(tǒng)地提出了電動(dòng)城市客車(chē)各動(dòng)力總成參數(shù)的設(shè)計(jì)原則。對(duì)整車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完成了純電動(dòng)城市客車(chē)的整車(chē)匹配。在長(zhǎng)安大學(xué)汽車(chē)試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)車(chē)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的純電動(dòng)城市客車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性（續(xù)駛里程）均達(dá)到了設(shè)

11、計(jì)要求，驗(yàn)證了匹配參數(shù)選取的合理性。 同濟(jì)大學(xué)宋珂純電動(dòng)和串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)傳動(dòng)系參數(shù)匹配12 同濟(jì)大學(xué)的宋珂，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)以滿足加速性能要求，求取電機(jī)功率的方法進(jìn)行理論與數(shù)值分析。理論與數(shù)值分析結(jié)果表明，車(chē)速與加速時(shí)間關(guān)系更接近三次冪函數(shù)關(guān)系。通過(guò)數(shù)值方法能較準(zhǔn)確地求取滿足加速性要求所需電機(jī)峰值功率。車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇較大的擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)，選用峰值功率較小的電機(jī)，就能夠滿足電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性能要求。而對(duì)于功率一定的電機(jī)，較大的擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)可獲得更好的加速性能，恒轉(zhuǎn)矩區(qū)能獲得更大的峰值轉(zhuǎn)矩。選用高速電機(jī)，增大電機(jī)最高轉(zhuǎn)速，可以在不過(guò)分增大電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)矩的前提下獲得較大的擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)。最后

12、給出在傳動(dòng)減速比已知和未知兩種情況下，一般 純電動(dòng)和串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)車(chē)用驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)匹配的正向設(shè)計(jì)流程與方法。通過(guò)實(shí)例驗(yàn)證了所提出的流程和方法切實(shí)可行，對(duì)該型電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。 法國(guó)的本杰明Electric vehicle power systems: design approach based on modeling and simulation13 基于建模與仿真的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 法國(guó)的本杰明介紹了一種基于兩種不同建模水平的動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。一是依據(jù)功率和能源要求估計(jì)功率大小的宏觀建模。然后建立一個(gè)帶有幫助功能的半自動(dòng)模式微觀模型，并通過(guò)仿真模型來(lái)驗(yàn)證宏觀模型。該

13、方法基于一個(gè)專(zhuān)門(mén)的工業(yè)軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。宏觀模型，這種模式的主要目的是定義系統(tǒng)源頭的能量和功率參數(shù)。如果使用超過(guò)一個(gè)能量源則給出能量管理規(guī)則的一般思路。目前所有的流程和算法是不完全確定的，所以本課題的V模型和MOF技術(shù)是不完善的。這個(gè)概念的基本環(huán)境已經(jīng)建立并將完成進(jìn)一步的發(fā)展。下一步是要盡量減少轉(zhuǎn)換步驟中模板的影響。它最有意義的是提出了一種可能，為動(dòng)力系統(tǒng)匹配適合電機(jī)。 吉林大學(xué)趙立峰等純電動(dòng)大客車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的研究14 吉林大學(xué)趙立峰等針對(duì)城市客車(chē)低速、頻繁停車(chē)和起動(dòng)等典型運(yùn)行工況，把車(chē)輛行駛速度和驅(qū)動(dòng)力分布換算為電機(jī)運(yùn)行的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并映射到電機(jī)機(jī)械特性圖上，使運(yùn)行工況點(diǎn)在電機(jī)特性圖上的分布

14、更多處于高效率區(qū)，提高車(chē)輛在典型工況下的經(jīng)濟(jì)性。提出動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中采用手動(dòng)離合器和3擋變速器，來(lái)提高大型電動(dòng)客車(chē)能量經(jīng)濟(jì)性、減輕動(dòng)力沖擊。進(jìn)行仿真測(cè)試，仿真和測(cè)試結(jié)果表明，通過(guò)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)特性匹配，所采用的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)在城市運(yùn)行工況下，滿足整車(chē)爬坡、高速和起動(dòng)等動(dòng)力要求，同時(shí)兼顧整車(chē)能耗的經(jīng)濟(jì)性。 長(zhǎng)安大學(xué)包建超 基于ADVISOR仿真的純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)匹配研究15 長(zhǎng)安大學(xué)包建超，進(jìn)行理論分析計(jì)算，完成動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)匹配。利用ADVISOR軟件對(duì)純電動(dòng)轎車(chē)的動(dòng)力性能進(jìn)行仿真, 求其最高車(chē)速、加速時(shí)間和最大爬坡度。選擇UDDS作為仿真道路的循環(huán)工況，進(jìn)行仿真。電動(dòng)汽車(chē)最大車(chē)速為72.5k m

15、 / h , 030k m / h 加速時(shí)間6.5 s ，15 % 的爬坡度時(shí)車(chē)速可達(dá)到13k m / h ，最大爬坡度為30.6678% 。同仿真結(jié)果相比較, 包建超所選的純電動(dòng)汽車(chē)的最大車(chē)速、加速性能、爬坡性能非常滿足設(shè)計(jì)要求, 說(shuō)明整車(chē)匹配方案是 合理的, 包建超所選電機(jī)能夠確保整車(chē)動(dòng)力性能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。 上海第二工業(yè)大學(xué)王小剛等Motor Drive System Design for Electric Vehicle16 DESIGN OF PERMANENT MAGNET SYNCHRONOUS MOTOR DRIVE SYSTEM 永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 永磁同步電機(jī)應(yīng)該由

16、逆變器的最大輸出電流，最大輸出電壓限制。使用不同的電流、電壓矢量軌跡，以實(shí)現(xiàn)弱磁高速和最優(yōu)控制。王小剛以電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，從拓?fù)淇刂?、功率需求預(yù)測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組件參數(shù)選擇，闡述了電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程和關(guān)鍵技術(shù)。它可以為電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。 遼寧工業(yè)大學(xué)王天利等基于MAP圖的微型電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)匹配研究17 驅(qū)動(dòng)電機(jī)MAP圖，即為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性曲線。 遼寧工業(yè)大學(xué)王天利等給出某款車(chē)的整車(chē)參數(shù)和三款驅(qū)動(dòng)電機(jī)的MAP圖，根據(jù)表整車(chē)參數(shù)和MAP 圖，分別對(duì)三款驅(qū)動(dòng)電機(jī)做加速時(shí)間、最高車(chē)速、最大爬坡度的動(dòng)力性仿真，對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析?；谝陨涎芯?，進(jìn)行驅(qū)

17、動(dòng)電機(jī)初選及傳動(dòng)比調(diào)整。以傳統(tǒng)匹配方法為基礎(chǔ)，結(jié)合MAP 圖分析，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的優(yōu)選；在選定驅(qū)動(dòng)電機(jī)后，可以通過(guò)調(diào)整傳動(dòng)比使整車(chē)獲得綜合性能良好的動(dòng)力性；高效區(qū)轉(zhuǎn)速范圍較大的驅(qū)動(dòng)電機(jī)有利于整車(chē)實(shí)現(xiàn)較大的最高車(chē)速；如果電機(jī)扭矩衰減慢則能使整車(chē)獲得較好的綜合加速性能。由于路況、行駛工況、用途等因素的差異，會(huì)造成對(duì)整車(chē)動(dòng)力性不同指標(biāo)要求有所側(cè)重，因此對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇也應(yīng)有不同的依據(jù)。 Jigao Niu Design and Simulation of the Power-train System for an Electric Vehicle18 某款電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真 Jigao N

18、iu，應(yīng)用Cruise和Simulink建立聯(lián)合仿真平臺(tái)。使用Matlab的兩個(gè)模塊，（API）：應(yīng)用程序接口， (DLL)：動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。對(duì)于API，在Simulink下建立的參數(shù)化模型被Cruise調(diào)用。對(duì)于DLL，Matlab模型編譯出口與實(shí)施工作域（Real-Time-Workshop）動(dòng)態(tài)鏈接。通過(guò)聯(lián)系Simulink和Cruise建立聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。依據(jù)提到的準(zhǔn)則和程序，參數(shù)匹配可以通過(guò)理論和工程分析初步模擬得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際應(yīng)用證明該方法是有效的，可以保證設(shè)計(jì)規(guī)范的目標(biāo)。從模擬 的結(jié)果，可以推斷出以下結(jié)論。由于考慮到附件的能量消耗，因此動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)更為合理。實(shí)際速度可以達(dá)到目標(biāo)速度

19、要求，動(dòng)力傳動(dòng)系參數(shù)的設(shè)計(jì)可以滿足整車(chē)動(dòng)力性要求。 山東理工大學(xué)譚德榮等基于Cruise的微型純電動(dòng)貨車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的匹配仿真19 山東理工大學(xué)譚德榮，基于Cruise軟件建立了整車(chē)模型，設(shè)置各個(gè)模塊的參數(shù)，建立模塊之間的物理連接與信號(hào)連接，并通過(guò)添加相關(guān)的計(jì)算任務(wù)，使純電動(dòng)車(chē)運(yùn)行于某一設(shè)定工況。根據(jù)城郊的交通狀況，添加了四個(gè)計(jì)算任務(wù)，分別驗(yàn)證設(shè)計(jì)車(chē)輛的爬坡性能、最高車(chē)速、加速性能、續(xù)駛里程。完成模型的搭建后運(yùn)行模型進(jìn)行任務(wù)計(jì)算，對(duì)仿真結(jié)果分析和參數(shù)優(yōu)化。在設(shè)計(jì)階段，通過(guò)使用Cruise對(duì)整車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配，提高了整車(chē)的性能，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了設(shè)計(jì)成本，縮短了反饋鏈。 K.Jab

20、er等High level Optimization of Electric Vehicle Power-Train with Doehlert Experimental Design20 基于Doehlert實(shí)驗(yàn)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系設(shè)計(jì)的高層次優(yōu)化 K.Jaber介紹了電動(dòng)汽車(chē)功率和時(shí)間響應(yīng)的決定性因素的優(yōu)化。反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)，定子D和q軸電感，開(kāi)關(guān)時(shí)間，電池電壓，定子電阻和電磁轉(zhuǎn)矩的齒輪比為選擇TR和P.的影響因素，優(yōu)化過(guò)程是伴隨Doehlert實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行的。優(yōu)化控制策略，K. Jaber采用通過(guò)應(yīng)用Doehlert實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，考慮了六個(gè)影響因素，反電動(dòng)勢(shì)常數(shù)、定子d和q軸電感、開(kāi)關(guān)時(shí)間

21、、定子電阻、電池電壓、轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)比。根據(jù)許多因素，為了考慮主要影響和限制運(yùn)行次數(shù)，進(jìn)行篩選研究是必要的。因此，第一步篩選使用分?jǐn)?shù)因子設(shè)計(jì)進(jìn)行。最后是涉及六個(gè)因素的至少45個(gè)實(shí)驗(yàn)。分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化控制策略。開(kāi)發(fā)了一個(gè)VHDL-AMS描述車(chē)輛的牽引鏈，采用矢量控制Id = 0的策略來(lái)設(shè)計(jì)永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。K. Jaber已經(jīng)表明，響應(yīng)面分析再加上精心構(gòu)造的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是一個(gè)對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)控制策略仿真優(yōu)化有用的工具。 合肥工業(yè)大學(xué)尹安東等基于ISIGHT的純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)匹配優(yōu)化21 合肥工業(yè)大學(xué)尹安東應(yīng)用CRUISE軟件進(jìn)行仿真，基于ISIGHT軟件利用遺傳算法進(jìn)行傳動(dòng)系速比優(yōu)化。建立CRUISE與

22、ISIGHT集成優(yōu)化模型，建立目標(biāo)函數(shù)，采用并列選擇法建立目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)表達(dá)為： ?11?minF?X?Fec?X?，F(xiàn)t?X? FXFXv?i? Fec?X?、Ft?X?、Fi?X?和Fv?X?分別為能量消耗、加速時(shí)間、最大爬坡度和最高車(chē)速的單目標(biāo)函數(shù)。 基于ISIGHT的傳動(dòng)系速比優(yōu)化，根據(jù)所設(shè)計(jì)的純電動(dòng)汽車(chē)主要技術(shù)指標(biāo)和動(dòng)力傳動(dòng)系參數(shù)初步匹配結(jié)果，采用NEDC循環(huán)工況，啟動(dòng)并運(yùn)行CRUISE/ISIGHT集成優(yōu)化模型，并基于遺傳算法通過(guò)多次迭代運(yùn)行直至收斂，得各變量的最優(yōu)解。優(yōu)化后加速性能和最大爬坡度比優(yōu)化前略有下降，最高車(chē)速比優(yōu)化前略有提高，但各項(xiàng)動(dòng)力性指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求。優(yōu)化后驅(qū)

23、動(dòng)電機(jī)特性比優(yōu)化前有明顯改善，百公里能量消耗比優(yōu)化前降低10.4。因此，選用的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配方法及基于遺傳算法的傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化方法較為合理可行。 湖南大學(xué)景柱純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配與仿真22 湖南大學(xué)的景柱，將配置5 擋手動(dòng)變速器的某車(chē)型，改成電動(dòng)汽車(chē)。按整車(chē)性能要求計(jì)算出所需電機(jī)的額定功率和峰值功率，確定電機(jī)參數(shù)后分別與單擋、兩擋和5 擋變速器進(jìn)行動(dòng)力性分析與匹配，計(jì)算表明在相同整車(chē)動(dòng)力性要求下，采用兩擋變速器則需要電機(jī)額定功率為30 kW，而5 擋變速器只需將電機(jī)額定功率選為15 kW，這使電池的放電倍率由1.28 降低為0.64，電池放電功率隨之降低，從而降低了對(duì)動(dòng)力電池的要求

24、和減少了整車(chē)成本。目前，5 擋變速器早已產(chǎn)業(yè)化，而兩擋變速器正處于研發(fā)階段，使用5 擋變速器不但能降低研發(fā)成本，還能降低對(duì)電機(jī)和電池的要求，是未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的方向。結(jié)合ADVISOR 進(jìn)行5 擋變速器與15 kW 電機(jī)續(xù)駛里程仿真，其續(xù)駛里程為121 km，很好地滿足了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為高效率、低成本的電動(dòng)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)指出了一個(gè)方向。 參考文獻(xiàn) 1柴海波，鄢治國(guó)，況明偉，吳建東. 電動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀J.微特電機(jī)，2013，41 （4）:52-57. 2王瑩.電動(dòng)汽車(chē)常用驅(qū)動(dòng)電機(jī)分析J.科協(xié)論壇，2013，（3）:53-54. 3閆大偉，陳世元. 電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能比較J.汽車(chē)電器，20

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