第6章电动汽车的仿真.

电动汽车运用技术付主木主编机械工业出版社第6章电动汽车的仿真6.1仿真的意义和方法仿真软件介绍及ADVISOR的使用混合动力电动汽车的建模和仿真纯电动汽车的建模和仿真6.26.36.4燃料电池电动汽车的建模和仿真6.56.1仿真的意义和方法1.仿真的意义（1）为新车型的开发提供指导性意见；（2）有针对性的提出设计目标和需求；（3）对新车型的主要性能进行预测；（4）研究和开发新的与现实需求最为匹配的控制策略；（5）开发测试控制系统相关软件程序与硬件环境；（6）对相关部件及技术进行优化处理；（7）研究相关参数及其相互匹配情况。2.仿真建模的理论和方法（1）演绎法（2）归纳法（3）演绎归纳结合法6.2仿真软件介绍及ADVISOR的使用1.国内外电动汽车仿真软件介绍（1）SIMPLEV软件（2）HVEC软件（3）V-Elph软件（4）ADVISOR软件2.ADVISOR的功能对还未制造的汽车预测其燃油经济性；研究传统的内燃机汽车、混合动力汽车和纯电动汽车是怎样通过其动力驱动系统来使用能源的；比较不同驾驶循环下的排放特性；评价混合动力汽车的能量管理策略（整车控制策略）；优化变速箱的传动比以得到最小的燃油消耗和最佳的性能等。6.2仿真软件介绍及ADVISOR的使用3.ADVISOR的文件结构汽车描述文件汽车部件数据文件Advisor模型文件Advisor控制文件绘图程序检错程序输入文件输出文件图6-1ADVISOR文件系统结构6.2仿真软件介绍及ADVISOR的使用4.ADVISOR仿真步骤（1）定义车辆的仿真参数①选择传动系统类型②设置部件的仿真参数③设计控制策略（2）运行仿真①选择仿真工况6.2仿真软件介绍及ADVISOR的使用②加速度性能仿真③爬坡能力仿真④参数研究⑤计算辅助电器的负荷⑥交互式仿真（3）仿真结果6.2仿真软件介绍及ADVISOR的使用5.ADVISOR仿真方法(a)反向仿真方法循环工况传动系动力分配装置发动机电动机能量信息控制信息控制策略6.2仿真软件介绍及ADVISOR的使用(b)正向仿真方法驾驶员模型传动系动力分配装置发动机电动机能量信息控制信息控制策略6.3纯电动汽车的建模和仿真图6-4电机模型6.3.1模型的建立1.电机建模性能限制查表控制逻辑接口功率转矩特性计算转矩TL1221电机需求功率电机实际输入功率电机输出转矩,转速电机需求转矩,转速6.3纯电动汽车的建模和仿真图6-5电池及其管理系统模型2.电池建模电压电阻计算电流SOC计算功率限制f(u)1电池可用功率需求功率×A(u)温度计算——终止16.3纯电动汽车的建模和仿真图6-6电动汽车整车模型3.整车模型循环工况车辆控制器传动系统电机电池6.3纯电动汽车的建模和仿真图6-7加速时间曲线6.3.2仿真结果分析0020406080100120140时间(s)速度(km/h)16010203050406070806.3纯电动汽车的建模和仿真图6-8爬坡度随车速变化曲线0036912151821速度(km/h)爬坡度(%)24204060100801201401606.3纯电动汽车的建模和仿真图6-9续驶里程与车速的关系0050100150200250300350车速(km/h)续驶里程(km)204060100801201406.4混合动力电动汽车的建模和仿真6.4.1模型的建立1.发动机模型（1）发动机扭矩计算模型（2）发动机转速计算模型（3）发动机的万有特性模型2.电动机模型6.4混合动力电动汽车的建模和仿真3.蓄电池模型电池接收电动机需求电流电池端电压计算电池内阻计算电池功率/损失功率计算电池开环电压计算电池输出电压电池热模型计算电池SOC计算图6-10电池内阻模型的结构简图6.4混合动力电动汽车的建模和仿真4.汽车动力学模型5.传动系模型图6-11扭矩耦合器模型转速1扭矩耦合器输出扭矩(Nm)In1Out1转动惯性损失(Nm)In1Out1机械损失(Nm)Terminator1.5Gain02电机的扭矩(Nm)1发动机扭矩(Nm)6.4混合动力电动汽车的建模和仿真图6-12变速器模型1变速器输出扭矩(Nm)In1Out1转动惯性损失(Nm)primary_ratio主传动比In1Out1机械损失(Nm)[motor_speed]tomotor_ECU[engine_speed]toeng_ECU1.5ratioProduct1ProductLookupTable[V_speed]FromV_controller(rad/s)[dangwei_sign]FromAMT_controller1变速器输入扭矩(Nm)6.4混合动力电动汽车的建模和仿真图6-13主传动模型1主传动输出扭矩(Nm)In1Out1转动惯性损失(Nm)primary_ratio主传动比In1Out1机械损失(Nm)[V_speed]FromV_controller(rad/s)1主传动输入扭矩(Nm)6.4混合动力电动汽车的建模和仿真6.4.2仿真结果分析1.仿真参数项目设计参数设计值发动机电动机传动装置最大功率Pemax/kw额定功率Pmr/kw最大功率Pmmax/kw额定转速nmr/km·h-1最大转速nmmax/r·min-1变速器传动比ig主减速器速比i0扭矩合成装置速比im2026322200100001.2865.332表6-3SP-HEV2000传动系参数表6.4混合动力电动汽车的建模和仿真2.仿真分析表6-4SP-HEV2000仿真结果与试验结果对比表项目仿真结果试验结果最高车速/km·h-1167.2166.3最大爬坡度(汽车速度为20km/h时)/%2020.20～100km/h加速时间（发动机单独驱动）/s1717.50～100km/h加速时间（电动机40%助力）/s16.516.8百公里油耗/L6.16.26.4混合动力电动汽车的建模和仿真图6-140～100km/h仿真加速时间曲线与试验加速时间曲线比较图02040608010005101520ua/km﹒h-1t/s仿真试验02040608010005101520ua/km﹒h-1t/s试验仿真6.5燃料电池电动汽车的建模和仿真6.5.1模型的建立1.燃料电池LmtfceKfcefSetfce()()()1PsKGsPsTs2.DC/DCdeffKffSetf()()()1IsKGsPsTs6.5燃料电池电动汽车的建模和仿真3.电机及其控制器Imckmcmc()()()1ssetqqTsKGsTsKsImbus()()()9.55()sqTtntItUtIsf030()dπtqTTnttJ6.5燃料电池电动汽车的建模和仿真4.蓄电池fdeffSetfmmmSetmbb()()1()()11()()1KIsPsTsKIsPsTsUsIsCs6.5燃料电池电动汽车的建模和仿真6.5.2模型验证1.燃料电池模型验证470051520253035t/sP/kW475480485495490500550设定值实测值估计值图6-15某时间段FCE模型验证结果对比图6.5燃料电池电动汽车的建模和仿真2.DC/DC和电机模型验证DC/DC和电机的估计较为准确，平均偏差率分别为3.18%和2.42%。3.蓄电池模型验证4.系统模型仿真验证图6-16是各部件电流离线仿真和实车转鼓测试结果的对比情况。6.5燃料电池电动汽车的建模和仿真图6-16某时间段电流的仿真结果与实测数据的对比470-50050100t/sI/A475480485495490500550电机DC/DC蓄电池-500501002燃料电池电动汽车如何建模和仿真？思考题混合动力电动汽车如何建模和仿真？5简述采用ADVISOR对电动汽车进行仿真的步骤。4在电动汽车开发前期，对其进行系统仿真的意义是什么？1说出几种常用的电动汽车仿真模型总体构造方法，并说明它们各自的优缺点和适用场合。3