纯电动轿车动力系统参数匹配设计与优化研究

摘要

纯电动汽车具有结构简单、清洁环保、节约能源的优势，这些优势合理地解决了燃油汽车所产生的结构复杂、环境污染和能源紧缺等相关难题。纯电动汽车受电池技术和驱动控制技术的影响，带来续驶里程不足，动力不足等问题，限制了纯电动汽车的广泛普及。因此，有必要对动力系统的主要部件展开合理的选型和匹配，确保车辆运行在各种工况下，各部件之间尽量工作在高效区域内，这样有利于提高传动系工作效率，在一定层度上延长续驶里程。
　　本文以国内某车企对纯电动汽车研发项目为基础，以纯电动车动力总成匹配设计和传动系速比优化为重点，以该车企某车型的动力性能和经济性能指标最优为目标，对纯电动汽车展开了相关的研究工作。其中，动力性能指标包括最大爬坡度、加速时间、最高车速，经济性能指标包括每百公里电耗。而且解决了纯电动汽车在开发设计时碰到的难点问题，例如整车模型的搭建、优化模型的搭建、联合仿真的实现等。
　　本文以理论基础、仿真计算和试验验证相结合为研究方法。首先分析了电机和电池等关键部件的分类及其主要特点，着重阐述了电机特性和整车动力性、经济性的理论基础和相关的计算方法。其次对纯电动汽车动力系统主要部件开展选型和参数设计等工作，主要部件有驱动电机、动力电池和变速器。然后采用AVLCRUISE仿真软件简易化的操作平台，合理建立了该款纯电动汽车模型，得出了整车性能仿真结果，对仿真结果进行了合理的分析，并且运用ISIGHT软件中的多目标遗传算法对传动系总速比进行优化，改进整车性能。最终对该款样车进行整车性能试验，通过试验证明了对该研究课题所做的工作具有合理性和有效性。
　　本文研究成果表明通过改进某纯电动轿车动力系统匹配效果，在一定程度上减少了该电动车电耗，延长了续航里程，为提高纯电动轿车的研发能力提供了一定的技术参考。从仿真结果分析可知，在原设计方案基础上经过对传动系速比的优化，最高车速提高了8.57％，续驶里程延长了1.2公里。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 纯电动汽车的发展现状

1．2．1 国外发展现状

1．2．2 国内发展现状

1．3 纯电动汽车动力总成研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 纯电动汽车基础及性能分析

2．1 纯电动汽车基础

2．1．1 纯电动汽车系统组成

2．1．2 纯电动汽车的结构形式

2．1．3 纯电动汽车主要部件

2．2 纯电动汽车的性能分析

2．2．1 纯电动汽车的动力性

2．2．2 纯电动汽车的经济性

2．3 本章小结

第三章 整车动力系统参数设计与仿真分析

3．1．1 动力系统参数匹配目标和任务

3．1．2 电机系统设计

3．1．3 电池系统设计

3．1．4 传动系参数设计

3．2 纯电动汽车仿真建模

3．2．1 仿真软件CRUISE简介

3．2．2 纯电动汽车仿真模型的建立

3．3 仿真结果分析

3．3．1 动力性能仿真分析

3．3．2 经济性能仿真分析

3．4 本章小结

第四章 基于多目标遗传算法的速比优化

4．1 多目标优化问题发展简介

4．2 多目标遗传算法

4．2．1 遗传算法的特点

4．2．2 遗传算法的构建

4．3 动力传动系统的速比优化

4．3．1 优化变量的选择

4．3．2 目标函数的建立

4．3．3 约束条件的建立

4．3．4 优化算法的选择

4．4 本章小结

第五章 联合仿真与试验

5．1．1 ISIGHT软件介绍

5．1．2 联合仿真模型的建立

5．1．3 优化过程

5．1．4 优化前后仿真结果对比

5．2 整车性能试验

5．2．1 动力性能试验

5．2．2 经济性能试验

5．2．3 仿真与试验对比分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果