基于A(yíng)DVISOR的動(dòng)力系統設計及其仿真分析

式中Ω為轉子機械角速度。
基于上述分析，本文建立了永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機及驅動(dòng)系統的仿真模型，如圖4所示。它主要由以下4個(gè)模塊構成：

1）轉速限制模塊。
該模塊主要用來(lái)預測電動(dòng)機的請求轉速是否超過(guò)了電動(dòng)機的轉速范圍。當vveh>vcyc時(shí)，輸出的轉速為電機的最大轉速；當vvehvcyc時(shí)，輸出的轉速為：
ωa=va·ωlim/vavail
式中：vcyc為循環(huán)工況的請求車(chē)速；vveh為車(chē)輛模型計算的車(chē)速；va為實(shí)際車(chē)速；ωlim為受限制的需求轉速；vavail為驅動(dòng)系統可達到的理論車(chē)速。

2）轉動(dòng)慣量的作用模塊。
該模塊主要是考慮電動(dòng)機等轉動(dòng)部件的轉矩消耗。它根據驅動(dòng)系統的整體傳動(dòng)比，計算電動(dòng)機慣量與整車(chē)慣量的函數關(guān)系，最后根據輸入的轉速計算轉動(dòng)慣量。

3）轉矩限制模塊。
該模塊主要是限制電動(dòng)機的請求轉矩不能超出電動(dòng)機的轉矩范圍。它根據最大轉速所對應的最大轉矩，分別計算出作為電動(dòng)機或發(fā)電機使用時(shí)的最大轉矩，再根據關(guān)系比較得出輸出的最大轉矩，建模關(guān)系為：當Treq>0時(shí)，工作在電動(dòng)機狀態(tài)，T=min（Treq,Tmax）；當Treq0時(shí)，工作在發(fā)電機狀態(tài)，T=min（Treq,Tgen·max）。其中Treq為請求的電動(dòng)機轉矩；Tmax、Tgen·max分別為最大充電轉矩和最大發(fā)電轉矩。

4）熱量模塊。
該模塊是用來(lái)計算電動(dòng)機的溫度和為保持某一溫度所采用的散熱方式的熱功率損失。

2.3　整車(chē)仿真模型

ADVISOR的仿真模型是直接按照實(shí)際動(dòng)力系統的布局搭建，其中整車(chē)仿真模型包括循環(huán)工況、車(chē)輛、車(chē)輪、變速器、驅動(dòng)電機系統、能量源等子模塊。

各個(gè)子模塊都建立了一個(gè)Simulink仿真模塊，且能夠通過(guò)M函數來(lái)控制其參數的變化。本文建立的整車(chē)仿真模型，如圖5所示。


3　整車(chē)動(dòng)力性能仿真

3.1　整車(chē)的技術(shù)參數

改裝后的微型電動(dòng)汽車(chē)主要的技術(shù)參數如表1所示。


3.2　循環(huán)工況的選擇

本文選擇美國環(huán)境保護署EPA制訂的城市道路循環(huán)UDDS（UrbanDynamometerDrivingSchedule）作為循環(huán)工況。其循環(huán)時(shí)間為1367s;行駛路程為11.99km;最高車(chē)速為91.25km/h;平均車(chē)速為31.51km/h;最大加速度為1.48m/s2;最大減速度為-1.48m/s2;空載時(shí)間為259s;停車(chē)次數為17。

3.3　仿真結果

根據以上技術(shù)參數，采用UDDS循環(huán)工況對已建立的整車(chē)仿真模型進(jìn)行仿真，仿真結果分別如表2和圖6所示。

圖6（a）為整車(chē)車(chē)速隨時(shí)間的變化，最高車(chē)速為76.2km/h,仿真結果顯示實(shí)際車(chē)速能夠很好地跟蹤循環(huán)工況車(chē)速。圖6（b）、（c）為電動(dòng)機和蓄電池能量源的輸出功率，整個(gè)驅動(dòng)循環(huán)中電動(dòng)機輸出功率有正有負，負值反映了電動(dòng)機工作在發(fā)電的狀態(tài)下。蓄電池的輸出功率也是有正有負，負的功率反映了蓄電池是工作在充電的狀態(tài)。圖6（d）為蓄電池的SOC值變化，曲折的曲線(xiàn)表明，車(chē)輛在頻繁加減速的工作過(guò)程中，是可以回收能量給蓄電池充電的。

4　結語(yǔ)

通過(guò)對某微型燃油汽車(chē)底盤(pán)進(jìn)行改裝設計并利用ADVISOR仿真軟件進(jìn)行大量的仿真分析，說(shuō)明該車(chē)的動(dòng)力系統設計方案是實(shí)用、可行的。通過(guò)仿真分析可以看到，該電動(dòng)汽車(chē)在行駛、加速、制動(dòng)等方面都能夠適應城市的交通狀況，這對電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化具有重要的參考價(jià)值。