增程式电动汽车建模与仿真（二）

大家如果有兴趣可以在主页：从实例中学习AVL-cruise 2014的博文中下载cruise软件，大家共同学习，并分享信息(博文中附有免费安装方法，免费动力性经济性仿真指导书：从建模到仿真运行一步一步手把手教你怎么学习cruise)

基于cruise增程式电动汽车建模与仿真

由于纯电动汽车仿真较为简单，本文先以纯电动汽车为例，基于Advisor对纯电动汽车建模与仿真流程做了简单介绍，以此作为增程式电动汽车的仿真基础，利用cruiser软件平台搭建增程式整车模型并进行仿真。

1基于Advisor纯电动汽车建模与仿真

1.1建立整车模型

如图1所示，首先打开Advisor2002进入整车参数界面。

第一步，选择汽车传动类型，ev。

第二步，选择纯电动汽车类型，EV。打开整车参数文件，对其中一些设定的参数进行修改，主要包括整备质量、质心高度、轴距、空气阻力系数等已给定参数，如图2所示。

第三步，由参数匹配设计选择合适的动力电池组。

第四步，由参数匹配设计选择合适的驱动电动机。

第五步，查看纯电动汽车整车模型，如图3所示。

图 1

图 2

图 3

1.2整车性能分析

如图4所示，纯电动汽车模型较为简单，主要包括以下几个部分：车辆、车轮、主减速器、驱动电动机、动力电池等模块，建立好整车模型之后，我们可以定义循环工况来分析纯电动汽车的车速、转矩、SOC等参数以及加速性能、爬坡性能等。

图 4

第一步，选择试验循环工况，这里我们选择课本推荐的日本的1015循环工况。

第二步，如果需要对纯电动汽车进行爬坡性能分析，可以设定恒定坡度。

第三步，加速性能和爬坡性能试验，参数设定如图5所示。加速试验主要观察零百加速时间，爬坡试验主要获取最大爬坡度。

图 5

1.3仿真结果

如图6所示，四幅图分别为驱动电机转速随时间变化、SOC随时间变化、功率随时间变化、转矩随时间变化曲线图。红色方框中的数据为零百加速测试数据。从图中可以看出，SOC值在不断下降，功率和转矩变化趋势是相同的。

图 6

工作模式和再生制动模式能量利用如图7所示，整个系统效率为31%。

图 7

2基于cruise增程式电动汽车建模与仿真

由于advisor 2002中没有可以参考的增程式电动汽车模型，并且以其他车型为基础修改及不方便，鉴于cruise整车模型模块化、操作简单、功能完备，因此选择cruise作为增程式电动汽车的建模与仿真平台，并简单对整车进行循环工况分析。

2.1建立增程式电动汽车模型

2.1.1选择各个模块

在左边模型中选择增程式电动汽车所需模块，如图8所示，每个红色方框中代表不同的模块，主要包括：车轮、制动器、发动机、驱动电动机、发电机、动力电池、主减速器、差速器、电池管理系统、监视器等模块，需要从模型中选择拖到工作区。

图 8

2.1.2参数匹配

这里以车辆模块为例。双击“Vehicle Model”模型图标，将车辆的尺寸及其他参数进行输入，如图9所示，主要包括：轴距、轮距、质心高度、空气阻力系数等参数（和Advisor中修改源文件的操作有所不同）。

图 9

2.1.3建立机械和信号连接

零部件模型建立完毕之后，所有需要连接的部件上面都有连接接口“pin”，适时调整部件的位置与“pin”的位置，以便于物理连接，如图10，蓝色为机械连接，红色为电气连接。此处也可以看出发动机到车轮之间没有机械连接，因此增程模式下发动机能够工作在最佳工作区来达到经济的燃油消耗。

图 10

双击主窗口底部的“红绿蓝”三线（data bus），进行零部件模型之间信号的连接，如图11所示。

图 11

2.2整车性能分析

Cruise提供了加速性能、最大坡坡度、循环工况分析等功能，本文主要以循环工况仿真为主。

2.2.1循环工况设置

右键点击 “Task Folder” →“add” →“Cycle Run”，建立循环工况油耗计算任务，这里我们可以选择和上述电动汽车一样的循环工况，并且直接加载文件，如图12所示。

图 12

设置驾驶环境包括风速、环境温度、阻力系数等以及模拟驾驶员设定如图13所示。

图 13

2.2.2仿真结果

循环工况选择的为Japanese 1015，图14体现了整车运行工况下车速、加速度、燃油消耗随时间变化的信息，可以看出此增程式电动汽车在时间T=560s之前都是在纯电动模式下运行，此时发动机不工作，在时间T=560s之后，发动机启动带动发电机产生电能用来驱动电动机运转，另一部分用于动力电池充电。

图 14

图15体现了增程式电动汽车运行过程中的车速、加速度、距离、驱动电机转矩、转速、功率随时间变化的信息。与图6电动汽车仿真结果类似，这说明增程式电动汽车就是一个内置增程器的纯电动汽车，具备纯电动汽车的工作特性。

 

图 15

增程式电动汽车的短程行驶没有燃料消耗，对外界无污染，行驶噪声小。远程行驶燃油的消耗比较低，相对于普通燃油车的空气、噪声污染问题，有很大的优势。与并联式的混合动力汽车进行比较，其发动机可以在最佳省油状态下运行，从能源节约方面来看优势明显。与纯电动汽车进行比较，其可以在动力蓄电池的电量达到最低允许值时继续行驶。