汽車動力系統的案例
基于Matlab 的燃料電池汽車動力系統仿真
基于Matlab 的燃料電池汽車動力系統仿真
高大威，金振華，盧青春
（清華大學汽車工程系, 北京 100084）
摘 要: 在給出燃料電池汽車動力系統結構的基礎上，基于Matlab 軟件環境，建立了前向式燃料
電池汽車動力系統模型，模型結構和實際的動力系統有著嚴格的對應關系，各部分模型采用物理分
析與數據處理相結合的方法建立。按照一定的控制策略和部件物理參數進行了仿真，仿真結果表明
該模型的有效性和合理性，為燃料電池汽車動力系統研究打下了基礎。
關鍵詞：燃料電池；仿真；Matlab；燃料電池汽車
文章編號：1004-731X (2005) 08-1899-03 中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A
基于Matlab的燃料電池汽車動力系統仿真.pdf
展開 NEWS ▎【南通汽車動力盛會】6013B展臺亮點來襲！杭州擬創攜RecurDyn邀您探索動力系統新可能
杭州擬創科技旨在通過三大核心看點，為行業伙伴呈現仿真技術如何賦能動力系統研發的無限可能：</p><p><br></p><p><strong>看點一：深度技術聚焦，覆蓋動力系統全場景仿真</strong></p><p><strong>RecurDyn 多體動力學仿真：</strong> 重點展示其在汽車動力系統領域的廣泛應用：</p><ul><li>整車及關鍵部件動力學仿真</li><li>底盤系統（車橋、懸掛、輪胎、制動器）動力學分析</li><li>傳動系統（變速箱、差速器、傳動軸）性能優化</li><li>發動機/電機動力學仿真與NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）預測</li><li>車體附件（座椅、門鎖、雨刷機構等）運動學與動力學評估</li></ul><p><strong>Particleworks 無網格粒子法流體仿真：突出其在解決復雜流體問題上的獨特優勢：</strong></p><ul><li>發動機/電機關鍵潤滑與冷卻系統設計與優化</li><li>空氣動力學性能及風噪仿真預測</li><li>各類復雜流固耦合場景分析（如潤滑、流體沖擊）</li><li>車輛涉水性能精準評估</li></ul><p><br></p><p><strong>看點二：資深團隊坐鎮，提供專業解決方案咨詢</strong></p><p>杭州擬創科技深知行業痛點，特派資深仿真工程師與將為現場觀眾提供面對面的專業咨詢服務，針對動力系統研發中的常見挑戰：</p><ul><li>動力系統異響分析與優化</li><li>振動控制難題</li><li>新能源動力系統集成挑戰</li></ul><p>電機高效潤滑與冷卻系統設計提供基于RecurDyn和Particleworks的針對性分析思路與解決方案建議。
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增程式電動汽車動力系統及懸置解耦設計
無論是對于傳統燃油車輛還是純電動汽車、增程式電動車，動力總成都是其最重要的振動噪聲激勵源。為對其振動噪聲進行隔離設計，獲得整車更好的NVH性能，懸置系統及動力總成的設計匹配和解耦都非常重要，為其設計重點和難點。
1. 增程器-電驅動分開布置下的解耦設計
考慮到增程式電動汽車動力系統激勵源的復雜度較高，僅從動力總成激勵源及響應特性的角度出發，推薦增程器（發動機+發電機）系統與驅動系統（電機+減速器+傳動軸）分開布置。其缺點為需要占用更多布置空間，需要設計兩套懸置減振系統，有可能需要付出更多的零部件重量、成本等；其優點為大大降低了動力系統整體設計匹配難度，易于獲得更好的NVH性能，實現整車質量分布的均勻性等。
增程器-電驅動分開布置后，電驅動系統懸置解耦設計可根據純電動車動力總成激勵源特點進行匹配開發。而對于增程器的懸置匹配和解耦設計，主要考慮增程器本身主要工作工況點與動力總成剛體模態的避頻，可根據傳統燃油車懸置設計理論進行匹配開發。
圖1 增程器-電驅動分開布置
2. 一體化增程器-電驅動系統的解耦設計
考慮到布置空間、重量、成本等因素，增程式電動車動力系統采用了較多一體化設計，即發動機+發電機+驅動電機+減速器+控制器一體化設計為一個動力系統，進行整體布置設計和優化，并共用一套懸置系統。其缺點為集成度高帶來激勵頻率復雜，設計難度高，不易獲得較好的NVH性能。
圖2 一體化增程器-電驅動系統集成舉例
由于動力總成激勵的復雜性，懸置系統的設計及解耦非常重要，對增程式電動車整車NVH性能影響很大。
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汽車系統動力學
內容簡介
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汽車系統動力學是研究所有與汽車系統運動有關的學科，研究內容可按車輛運動方向分為縱向、垂向和側向動力學三大部分。
本書除了介紹車輛動力學建模的基礎理論、輪胎力學及汽車空氣動力學基礎之外，重點介紹了受汽車發動機、傳動系統、制動系統影響的驅動動力學和制動動力學，以及行駛動力學和操縱動力學內容。
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汽車系統動力學及仿真
資料一起分享下
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『分享』汽車系統動力學
同濟大學出版社 張洪欣編著
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基于SaberRD的純電動汽車動力總成的設計與仿真研究
Battery Tool
變速傳動系統
傳動系統-電機軸通過傳動系統耦合到傳動軸上。在SaberRD通用庫中，提供變速器模型(transmission_w)，該模型可以配置多個傳動比，傳動比通過外部狀態輸入進行控制。為了模擬自動手動變速器系統，軸轉速被感知，齒輪在設定的過渡速度中移位換檔。
目前大多數電動汽車只有一個檔位，在整個速度范圍內沒有檔位之間的轉換。
傳動系統
車身
傳動軸連接到一個簡化的汽車動力學模型，該模型考慮斜坡上的重力，以及滾動阻力和空氣阻力。
車身動力學模型
電動汽車動力傳動系統設計
一級變速齒輪和二級變速齒輪速比設計，最佳換檔時機(換擋車速)設計，將利用利用WCA工具利用數值優化算法自動搜索最優解。三個參數：齒輪1的速比、齒輪2的速比、換擋車速將在一個設定范圍內變化，前提目標是：最大行駛距離并要求車輛達到理想的速度。
WCA極限工況數值優化算法工具
最終優化得到動力系統變速換擋規律及數據為：
ratio1=3.8011
Ratio2=1.7234
換擋時機=69.63Km/h
建立Experiment，對整個動力系統模型進行仿真分析
單級變速器行駛距離仿真結果=268.87Km
雙級變速器行駛距離仿真結果=279.48Km
車輛行駛距離增長率=(279.48 ? 268.87) 268.87 × 100 =3.94 %
結論：
采用雙級齒輪傳動系統的電動汽車動力系統可使車輛行駛距離提高了約4%。使用SaberRD對優化后的參數值進行仿真，測量結果驗證了增加范圍的要求。
展開 電動汽車動力傳動系統發展趨勢
END
2022APS第十屆國際汽車動力系統峰會暨電驅總成關鍵技術年會將于
汽車動力總成懸置系統及懸置設計與實驗驗證
汽車動力總成懸置系統及懸置設計與實驗驗證
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Basic Concepts of Sound.pdf
BK_Modal_analysis_simulation.pdf
Basic Concepts of Sound.pdf
European NVH Research.pdf
FMEA在汽車發動機懸置設計中的應用.pdf
NVH與汽車開發0.doc
NVH材料在汽車方面的應用.part2.rar
純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
本文以某純電動汽車作為研究對象，依據整車設計目標對其動力總成系統進行選型匹配，并利用Cruise軟件進行整車仿真模型的建立及仿真分析，驗證選型匹配方案的合理性。
1 動力總成系統選型匹配計算
純電動汽車的動力總成系統主要由驅動電機、動力電池、傳動系統以及控制系統構成。其動力總成系統結構簡圖如下圖1所示。
為了對純電動汽車動力總成系統進行選型及匹配，應明確整車參數及所要求的性能指標。整車參數及性能指標如表1-2所示。
1.1 驅動電機選型計算
1.1.1最高轉速及基速
最高車速可由以下公式計算得出：
（1）
圖1 純電動汽車動力總成系統結構簡圖
可得到電機的最高轉速為nmax=2274.04r/min；電動機的最高轉速與額定轉速的關系可用擴大恒功率區系數β來表示，根據關系式可得電機的基速n0：
（2）
因此，取最高轉速和基速分別為2500 r/min和780r/min。
表1 純電動汽車整車參數
表2 整車性能指標
1.1.2功率匹配
對于驅動系統峰值功率需求主要考量最高車速、某一車速下滿足最大爬坡度以及原地起步加速時分別對應的峰值功率需求。
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本文以某純電動汽車作為研究對象，依據整車設計目標對其動力總成系統進行選型匹配，并利用Cruise軟件進行整車仿真模型的建立及仿真分析，驗證選型匹配方案的合理性。
1 動力總成系統選型匹配計算
純電動汽車的動力總成系統主要由驅動電機、動力電池、傳動系統以及控制系統構成。其動力總成系統結構簡圖如下圖1所示。
為了對純電動汽車動力總成系統進行選型及匹配，應明確整車參數及所要求的性能指標。整車參數及性能指標如表1-2所示。
1.1 驅動電機選型計算
1.1.1最高轉速及基速
最高車速可由以下公式計算得出：
（1）
圖1 純電動汽車動力總成系統結構簡圖
可得到電機的最高轉速為nmax=2274.04r/min；電動機的最高轉速與額定轉速的關系可用擴大恒功率區系數β來表示，根據關系式可得電機的基速n0：
（2）
因此，取最高轉速和基速分別為2500 r/min和780r/min。
表1 純電動汽車整車參數
表2 整車性能指標
1.1.2功率匹配
對于驅動系統峰值功率需求主要考量最高車速、某一車速下滿足最大爬坡度以及原地起步加速時分別對應的峰值功率需求。
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純電動汽車動力系統選型匹配與仿真
作者：趙暢，朱春紅
本文以某純電動汽車作為研究對象，依據整車設計目標對其動力總成系統進行選型匹配，并利用Cruise軟件進行整車仿真模型的建立及仿真分析，驗證選型匹配方案的合理性。
1 動力總成系統選型匹配計算
純電動汽車的動力總成系統主要由驅動電機、動力電池、傳動系統以及控制系統構成。其動力總成系統結構簡圖如下圖1所示。
為了對純電動汽車動力總成系統進行選型及匹配，應明確整車參數及所要求的性能指標。整車參數及性能指標如表1-2所示。
展開 經典 | 170頁PPT文件限時領取 普銳斯混合動力系統分析
限時下載 | 47頁PDF文件 豐田混合動力系統THS的動力控制系統
限時下載 | 86頁PPT文件 汽車懸架系統設計要點
文薦 | 增程式電動車技術深度解析
限時下載 | 146頁PDF文件 國內外電動汽車電驅動總成系統發展現狀—中國汽車技術研究中心
【免責聲明】文章為作者獨立觀點，不代表旺材動力總成立場。
新能源汽車動力電池系統電性能試驗研究
引言
在全球能源危機與環境污染日益嚴重的二十一世紀，新能源汽車以其獨有的優勢而備受青睞。世界各大汽車廠商紛紛布局以加快推進其技術研究與產業化。動力電池系統作為新能源汽車核心三電部件之一，其電性能將直接影響整車的動力性與續駛里程指標。因此，試驗驗證動力電池系統的電性能在新能源汽車的設計開發過程中顯得尤為重要。
本文以某公司純電動廂式輕卡用動力電池系統為研究對象，以國家標準31467.2為依據，分別從容量和能量、功率和內阻以及能量效率等5個維度試驗研究其電性能并最終給出試驗結論，以評估該動力電池系統的電性能。
1 動力電池系統電性能試驗方法
1.1 試驗對象
動力電池系統作為新能源汽車的儲能系統，是車輛重要的能量來源。測試用動力電池系統結構模型如下圖1所示，其技術參數如下表1所示。
該動力電池系統包括兩個蓄電池包（每個蓄電池包由1P6S和1P7S兩種規格的蓄電池模塊串聯而成）、一個高壓盒（內含電池管理系統（BMS）、高壓和絕緣檢測模塊以及保險絲和繼電器等部件）和若干動力線束、通訊線束等，通過CAN網絡與整車進行通訊。
1.2 試驗原理
動力電池系統電性能試驗原理如下圖2所示。BMS通過CAN總線與動力電池綜合性能測試系統建立通訊，并將動力電池系統的電壓、電流和溫度等信息上報。上位機PC對測試系統的輸出電壓、電流及BMS上報信息進行同步儲存，并將動力電池系統的單體電壓和溫度等信息作為工況截止條件，實現準確判定并自動進行工步跳轉。將動力電池系統布置在步入式高低溫交變濕熱試驗箱中，可測試其在不同環境溫度下的電性能。
展開 電動汽車電控系統參數匹配及優化深度解析
導讀： 為了提高純電動汽車的動力性設計指標，研究了純電動汽車電控參數在設計過程中，電機系統和電池系統參數匹配選擇的基本原則和整車控制策略，并利用ADVISOR軟件對所匹配出的動力參數進行仿真優化驗證，最終使"電池+電機+電控"三電系統集成達到最優狀態，從而提高了電動汽車的動力性能。同時也為純電動汽車設計初期的動力參數選型匹配提供了基本數據。
近年來，隨著大氣污染的日益嚴重、全球石油資源供應緊張及環保意識的增強，傳統的燃油汽車面臨著巨大的挑戰，純電動汽車越來越受到人們的青睞。實現電動汽車替代傳統汽車的關鍵是純電動汽車的整車動力性是否滿足人們的需要。解決整車動力性能的關鍵因素在于如何實現電池質量小且儲存能量大、提高電機的性價比及優化電驅動控制策略。通過選擇動力系統參數，使得電機、電池及電控更好地集成到一起，是現階段提高純電動汽車整車動力性的重要方法之一。文章通過研究匹配電機、電池參數及整車控制器參數的基本原則，為純電動汽車初期設計動力匹配提供了理論依據及基礎數據，對新產品的開發提供了指導作用，大大縮短了開發周期。
純電動汽車整車動力系統設計流程和需求
純電動汽車動力系統由整車控制器、電機控制器、永磁同步電機、電池管理系統及動力電池等構成，整車動力系統的基本架構，如圖1所示。純電動汽車動力系統開發過程可采用“V”模式，如圖2所示。定義好各個環節的功能需求，按照開發流程進行新產品的動力系統開發，文章針對具有單速比和永磁同步電機的純電動汽車的參數匹配展開研究。
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