纯电动汽车仿真建模初探

纯电动汽车仿真建模初探【摘要】文章介绍了美国可再生能源实验室开发的ADVISOR（高级车辆仿真器），并选择一款微型轿车为蓝本，将传统以发动机为动力源的动力路线更改为以蓄电池供电电机驱动的动力模型，并在ADVISOR中仿真运行，为实车实验提供预测与参考。【关键词】电动汽车;仿真建模;ADVISOR纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。随着环境问题的日益严峻与国家层面政策的倾斜，以纯电动汽车为代表的新能源汽车以其高效的能源转化效率和对环境的友好亲和，正飞速迅猛发展。在纯电动汽车产品开发的过程中，将计算机仿真技术与传统汽车设计流程相结合，可以在研究的初期为纯电动汽车性能提供预测与参考，既提高了设计的方案的前瞻性，也降低了开发成本，缩短了开发周期。目前被广泛使用的仿真软件是由美国可再生能源实验室NREL（NationalRenewableEnergyLaboratory）开发的ADVISOR（AdvancedVehIcleSimulatOR，高级车辆仿真器），该软件基于MATLAB和SIMULINK环境开发，从1994年11月份开始使用，最初是用来帮助美国能源部DOE（DepartmentofEnergy）开发某混合动力汽车的动力系统，随后功能逐渐扩展，可以对传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的各种性能作快速分析，由于该软件通过大量的实践被证实具有较好的实用性，现在世界上许多生产企业、研究机构和高校都在使用该软件做汽车仿真方面的研究，是世界上能在网站上免费下载和用户数量最多的汽车仿真软件。它能在给定的道路循环条件下利用车辆各部分参数，能快速地分析传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的燃油经济性、动力性以及排放性等各种性能。ADVISOR有别于其他仿真软件的特色之一为，采用了独特的将后向仿真和前向仿真相结合的交互仿真方法，以后向仿真为主，前向仿真为辅。它首先进行后向仿真，沿着与实际功率流相反的方向，根据道路循环的要求，向整车模块发出速度和转矩请求，整车模块再向车轮和车轴模块、主减速器模块、变速器模块等逐级发出请求，直到动力源模块（发动机和蓄电池等），计算出动力源所能提供的功率。然后进行前向仿真，沿着实际功率流的方向，从动力源模块出发直至车轮与车轴模块，逐级传递当前部件能提供给下一级部件的速度值和扭矩值，最后计算出汽车的实际速度。课题组选取一款江淮微型轿车为模型，设定整车设计目标，尝试将该款微型轿车改装为纯电动汽车，并在ADVISOR中运行仿真，通过软件模拟验证设计方案可行性。表1整车设计目标项目标准单位最高车速≥80km/h最大爬坡度20%续航里程≥160km总质量≤1400kg迎风面积2.04㎡车轮半径0.294m0-60km/h加速时间12s如图1所示，在ADVISOR中选取合理的动力模块。图1ADVISOR动力模型选择如图2所示，进入软件参数输入界面，完成参数设定，并根据参考范围选择电机型号为GLMI15A0。界面的左侧为相关汽车的图像信息，右侧为操作区域，图像会随着参数设定的变化而变化。图2ADVISOR参数设定界面如图3所示，点击Continue，完成工况设定，包括道路循环、时间阶跃、道路坡度、是否交互仿真、是否加速度测试，是否爬坡能力测试等。界面右侧下方最多可选3项做灵敏度分析，以便研究这些项对汽车性能的影响，界面左侧为道路循环相关信息，左侧上方为所选道路循环的轨迹曲线。图3ADVISOR工况设定界面根据所选条件，需要修改VEH_、MC_、ESS_、三个M文件，导入脚本文件，运行后查看仿真结果，如图4所示。图4ADVISOR仿真结果软件提取仿真结果，并输入至基本工作空间baseworkspace，软件调用仿真结果，并与整车设计目标进行对比，对比结果如图5所示。图5仿真结果与设计目标对比由仿真结果可以看出，课题组选取的参数合理，设计方案合理，在条件允许的情况下，可以进行实车实验。