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河北工业大学硕士学位论文里程延长型电动汽车的仿真研究姓名：韩斐申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：黎苏;赵春明20081201里程延长型电动汽车的仿真研究8符符符符号号号号说说说说明明明明0i主减速器的传动比gi变速箱的传动比m整车质量umaxF最高车速对应的行驶阻力A迎风面积imaxF最大爬坡度对应的行驶阻力DC空气阻力系数maxT电动机最大输出扭矩f滚动摩擦系数umaxT电动机最高转速对应的输出扭矩。rη传动系机械效率au电动汽车行驶速度i坡度δ汽车旋转质量换算系数WI车轮转动惯量fI飞轮转动惯量R车轮半径gi变速箱传动比0i主减速器传动比λ电动机的过载系数eη电机工作效率bmaxP单个电池最大输出功率Tη整车传动效率ecη电机控制器的工作效率L续驶里程，kmW电动汽车行驶1km所消耗的能量，kWsC单个电池的电容，AhsV单个电池的电压，VeP整车功率需求N单个电池组所包含的电池的数目；G汽车重力f滚动阻力系数0.015au汽车速度，km/hdudt直线行驶加速度；tF驱动力fF汽车的滚动阻力wF汽车行驶空气阻力iF汽车行驶坡度阻力jF汽车行驶加速阻力α温度容量指数（可假设α=0.01/℃）；nQτ动力电池的额定容量nI动力电池的额定电流nττ-温度变化值ai负载电流()Ek电池瞬时电压(,,)aEikτ瞬时电动势河北工业大学硕士学位论文9(,,,)waRitkτ瞬时内阻/k充电起始时刻的动力电池SOC值mc_out_rT电机的期望转矩mc_out_rω电机的期望转速mc_in_rP电机的期望输入功率mc_out_aT电机的输出转矩mc_out_aω电机的输出转速mc_in_aP电机的可获得的输入功率Kp比益增量eg发动机有效燃油消耗率/g/kWhs曲面拟合阶数eM发动机有效转矩/Nmka拟合系数，其中1(1)(2)12Kjjji=++--+河北工业大学硕士学位论文3原创性声明原创性声明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：年月日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：年月日导师签名：日期：年月日里程延长型电动汽车的仿真研究4里程延长型电动汽车的仿真研究里程延长型电动汽车的仿真研究里程延长型电动汽车的仿真研究里程延长型电动汽车的仿真研究摘摘摘摘要要要要随着石油资源的日益短缺和人们环境意识的不断增强，低污染，高效率的交通工具成为当今研究的一个热门课题。电动汽车以其自身零排放、低噪音、高效率等特点，在交通领域揭开了新的篇章。本文研究的电动汽车是以哈飞汽车集团所生产的赛豹燃油汽车为基础，通过改变其动力系统的构造而完成。新研制的电动汽车通过一系列优化设计，动力性能与可靠性有所保障，但依然存在一次充电续驶里程短的问题，限制了该车型的大范围推广。本文就该问题提出了解决方法，并对改进后的电动汽车性能进行了仿真分析。本文在前人工作的基础上，通过理论计算确立了里程延长器部分的部件体系。应用汽车理论的相关知识，结合各种路况模型对汽车的功率需求，选定了宗申摩托车发动机为里程延长器的原动机，并依据实际的选型确定了所需的电机型号。建立了纯电动汽车动力系统的数学模型，经过模拟得出了纯电动汽车的性能参数，与实验结果对比基本吻合，同时也验证了系统建立方法的准确性。之后在模型中加入里程延长器部分，进行模拟并与纯电动车型相比较，发现加入里程延长器之后，在保证汽车动力性能、低油耗、低排放的前提下，汽车的续驶里程延长了近1/4。同时靠发电机组的单独供电，也能满足整车的低速运行，实现了电动汽车“跛行归家”的功能。关键词关键词关键词关键词：：：：纯电动汽车，续驶里程，ADVISOR，整车模拟河北工业大学硕士学位论文5THERESEARCHOFELECTRICVEHICLEWITHARANGEEXTENDERABSTRACTThestudyofvehiclewithlow-emissionandhigher-efficiencyisgaininginpopularityinrecentyearsforthelackofpetroleumandthegrowingawarenessofenvironment-protection.Andelectricvehicle,withzero-emission,low-noiseandhigh-efficiency,appealsmuchattentionintransportfield.Theelectricvehicleforstudyinthispaperisfuel-enginedvehiclevehicleSaiBaoproducedbyHaFeiAutomobileGroupwithchangeofitspowertrainstructure.Thenew-developedelectricvehiclewithimproveddynamismandreliabilitythroughoptimizeddesignhasadrawbackofshortrangewithonecharge,whichlimitsitsapplication.Thispaperputsforwardasolutionforthisproblemandanalysestheperformanceoftheimprovedautomobile.Basedonpreviousresearch,theauthorestablishesthecomponentsystemofrangeextenderthroughtheoreticalcalculation.ApplyingtheAutotheoryandconsideringthepowerrequirementofvariousroadconditionmodel,theauthorchoosesZongShenengineaspowersourceandselectstherequiredsmallmotor.Atthesametime,themathematicalmodelofpowertrainofEVisestablished,throughwhichtheperformanceparameterisobtained,whichistalliedapproximatelywiththeresultofexperiment.Then,rangeextenderisaddedinthemodeltomakecomparison,whichshowsthattherangeextendsnearlyonefourthwiththesamedynamismandemission.Andpowersupplyofgeneratorsetmeetstherequirementoflow-speedmove,whichguaranteethevehicletoarrivethedestinationwhenthebatterypackiscompletelydischarge.KEYWORDS:electricvehicle,range,ADVISOR,simulation里程延长型电动汽车的仿真研究10第一章第一章第一章第一章电动汽车的发展现状电动汽车的发展现状电动汽车的发展现状电动汽车的发展现状§§§§1.1电动汽车出现的必要性与分类电动汽车出现的必要性与分类电动汽车出现的必要性与分类电动汽车出现的必要性与分类1.1.1电动车出现的必要性电动车出现的必要性电动车出现的必要性电动车出现的必要性自1886年汽车发明以来,汽车就成为人们日常生活中不可缺少的交通和运输工具。然而,由于燃油汽车要消耗大量的石油资源、排放废气严重污染环境,因此也带来了无法回避的负面影响。据统计当今世界汽车的保有量已超过6亿辆,每年向大气层排放2亿吨有害气体,占大气污染总量的60%以上,是世界公认的头号污染源。近年来,我国汽车行业发展迅速,2004年我国汽车产销突破500万辆,已成为世界上汽车第四大生产国和第三大消费国,汽车保有量超过6000万辆,机动车污染物排放总量持续攀升,汽车排放污染已经成为中国城市大气污染的重要因素[1]。在全球汽车销量大幅增加的同时，汽车的主要燃料——石油的全球储量却越来越少并伴随着价格的持续走高。目前石油的价格已经从90年代的十几美元一桶涨到如今已突破80美元/桶的大关，并且随着石油储量的持续减少，价格仍有上涨的预期，这在无形中增加了驾驶者养车的压力[2]。同时大量的汽车带来的噪声污染也不能忽视，在城市中，交通噪声约占各种声源的70%左右。机动车噪声有发动机的振动声、汽笛声、进排气声、喇叭声、轮胎与地面的摩擦声等。机动车低速行驶时，噪声以发动机振动声为主；高速行驶时，轮胎与地面的摩擦声就成为一种主要噪声了。另外，交通噪声是一种不稳态的噪声，它与机动车类型、数量、速度、相互间的距离、道路状况、建筑物等有一定的关系。法国国家经济统计局最近的一份报告显示，在5万居民以上的城镇中，至少有54％的人声称在家里都能感受到噪音污染，其中80％的噪音来自汽车。大气污染，能源危机与噪声污染三座大山的压力，是电动汽车的发展的一个契机。首先，电动汽车全部或部分以电力为动力源，可以在很大程度上消除对石油的依赖，并且现在大力推广的plug-in纯电动车型可直接接入家庭电网对电池进行充电，这就完全摆脱了石油燃料紧缺对汽车的束缚。其次，在大气污染方面电动汽车的表现也尤为注目，其中的纯电动汽车可以实现彻底的零排放，混合动力电动汽车可以实现部分的纯电动行驶，燃料电池电动汽车的排放物是水，对大气也不会造成污染。最后就噪声污染来讲，电动汽车的传动件要大大少于传统的内燃机车，所以相应的噪声也会小。纯电动汽车没有内燃机，在市内行驶时候，可大大减少噪声污染，在大部分混合动力汽车的控制策略制定过程中，低速行驶时发动机处于关闭状态，以纯电动状态行驶，也会减少噪声的污染。1.1.2电动车的分类电动车的分类电动车的分类电动车的分类电动汽车在广义上可分为3类，即纯电动汽车（BEV）、混合动力电动汽车（HEV）和燃料电池电动汽车（FCEV）。纯电动汽车，顾名思义，是以电能为原动力的汽车，行驶过程中对外没有气体排放，所以又叫零排放汽车（Zero-emissionVehicle）。具体工作原理会在以后章节中介绍。混合动力汽车是指由两种或两种以上动力源，其中至少一种是电能驱动的汽车。根据动力系统地连接方式不同，混合动力汽车又可分为串联式、并联式和混联式。具体连接方式如图1.1[2]。河北工业大学硕士学位论文11图1.1三种混合动力电动汽车的对比Fig.1.1ThecontrastofthethreehybridEVs燃料电池汽车的动力源是燃料电池，现今汽车上所用的燃料电池大都是氢燃料电池，其原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极。并且具有以下优点：（1）部分负荷时也能保持高的效率；（2）通过与燃料供