基于工况分析法的电动汽车参数匹配
纯电动汽车匹配及优化分析
10.16638/ki.1671-7988.2021.05.006纯电动汽车匹配及优化分析赖征海，曹雪飞，刘殿科（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）摘要：文章以A级轿车纯电动平台进行匹配分析，基于A VLCruise和MATLAB软件进行整车匹配及优化分析。
前期进行整车匹配选型工作，随着项目进行，中期试验样车进行动力性经济性试验验证，后期进行动力性问题整改，能耗的优化。
文章为汽车电动车型项目开发提供一定指导参考。
关键词：汽车；仿真；试验；优化中图分类号：U469.7 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2021)05-21-03Powertrain matching of a Electrical vehicleLai Zhenghai, Cao Xuefei, Liu Dianke（Brilliance Auto R&D Center, Liaoning Shenyang 110141）Abstract: In this paper, the A-class car pure electric platform is used for matching analysis, and the vehicle matching and optimization analysis are performed based on A VLCruise and MATLAB software. In the early stage, the whole vehicle matching and selection work will be carried out. As the project progresses, the mid-term test prototype will be tested to verify the power and economy, and the power problem will be rectified in the later stage, and the energy consumption will be optimized. This article provides some guidance and reference for the development of electric vehicle models. Keywords: Vehicle; simulation; Test; OptimizedCLC NO.: U469.7 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2021)05-21-03前言随着汽车工业的逐步发展，能源危机问题日益加剧，减少石油利用率迫在眉睫，节能减排及降低燃油消耗已经成为汽车研发所面对的永恒的话题。
纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真分析
10.16638/ki.1671-7988.2020.19.001纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真分析白素强，杨瑞兆，邓家奇（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西西安710200）摘要：论文依据整车性能指标，通过理论分析和计算，对某8×4载货车动力系统参数进行匹配，基于A VL-Cruise 建立整车模型并进行仿真分析，验证动力系统参数匹配的合理性，为纯电动车动力系统参数匹配及仿真提供分析方法。
关键词：纯电动汽车；参数匹配；动力系统；仿真分析中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）19-01-04Parameter matching and simulation analysis of pure electric vehiclepowertrain systemBai Suqiang, Yang Ruizhao, Deng Jiaqi( Shaanxi Heavy Duty Automobile Co., Ltd. Automotive Engineering Research Institute, Shaanxi Xi'an 710200 )Abstract: According to the vehicle performance index and theoretical analysis calculation, the powertrain parameters of a 8×4 truck were matched. Based on A VL-Cruse, the vehicle model was established and simulated. the rationality of powertrain parameters matching was verified, and the analysis method was provided for the powertrain parameters matching and simulation of pure electric vehicle.Keywords: Pure electric vehicle; Parameter matching; Powertrain; Simulation analysisCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2020)19-01-041 引言随着汽车工业技术的不断进步和发展，汽车逐渐进入人们的生活，成为普通的消费品，极大方便了人们的生活，但随着汽车保有量的逐渐增加，其带来的环境污染和能源危机也越来越严重，基于此，发展新能源汽车成为汽车企业的重点突破方向[1]，因此纯电动汽车应运而生，因其零排放、零污染等特点，成为新能源汽车发展中极其重要的发展方向。
基于CRUISE纯电动汽车匹配计算与仿真
需要 像传 统 汽 车 要 设 置 较 多 档 位 ， 据 试 制 的 纯 根
电 动汽 车的要 求 ， 变 速 器 为 ３档 变 速 器 ， 减速 本 主
的最 高转 速和额 定转 速等 。
上海 汽 车
２ １．９ ０２ ０
表 ２ 纯 电动 汽 车 设 计 要 求
最 高 车 速／ ｋ ／ ） （ ｍ ｈ 动力 性 加 速 时 间／ ｓ 加 速 时 间／ ｓ 摄 大 爬 坡度 ／ ％ 经 济性 ６ ｍ ｈ续 驶 里 程／ ｉ ０ｋ ／ ｋ ｎ
ｔｂ ｉｈ ｄ，ｔ ｅ ｍａｃ ｉ ｇ ｄ ｓｇ ｔ ｏ ｆ ｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｓ ｐ ｔ ｆｒ ａ ｄ Ｔ ｅ ｍｏ ｏ ， ｔ ｅ ｂ ｔ ｒ ｎ ａｌ ｅ ｓ ｈ ｔ ｈ ｎ ｅ ｉｎ ｍｅｈ ｄ ｏ ｏ ｒ ｓ ｓｅ ｉ ｕ ｏ ｗ ｒ ． ｈ ｔｒ ｈ ａｔ ｙ ａ ｄ ｅ
１５ ４
峰值转速／
（／ ｉ） ｒｒ ｎ ａ
（ ｃｓ… ＋ ｍ 。 ２ ） １１
．
３ ５ 额 定 扭矩 ／ （ ｍ） Ｎ・
７ ５
９Ｏｏ ｏ 额 定 转 速／ （／ ｎ ｒｍｉ）
４２０ ０
５
２ ０×Ｌ ４ ４ ４ ０ ｍｍ
式 中 ： 为 最 大爬 坡度 时 的车速 ；ｄ 为最 大 爬 坡 ／ Ｚ Ｏ
外 形 尺 寸／ ｍ ４８ ５×１８ ５ｘ１４ ０ ｍ ６ ０ ８
迎 风 面 积／ ｍ 车 轮 半 径／ ｍ ｍ
２６７ ．１ ３７ ０
风 阻 系数 滚 动 阻力 系数
Ｏ３ ．５ ００ ５ ． １
电动汽车电驱动理论与设计 第2版-电动汽车电驱动理论与设计-03-电动汽车电驱动系统参数匹配
1
1
i
电 机 驱 动 系 统 效 率 ×100%
0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 2500
电 机 驱 动 系 统 效 率 ×100%
0.8 0.6 0.4 0.2 0 150 100 车 速 V/(Km/h) 1000 50 0 0 500 时 间 t/s 1500
50 车 速 V/(Km/h) 0 500 0
M HEV [(1 HFW ) ice bat HFW em ] T
为蓄电池效 为发动机效率利用指数； HF 式中： 为混合动力系统的动力混合程度； 率； 为电机驱动系统效率利用指数； 为传动系效率。
高效区利用率 基于工况的运行效能 效率利用指数 系统匹配指数
电驱动系统评估方法
电机驱动系统综合性能评价指标
1. 高效区利用率 定义为电机驱动系统效率位于某区间的工作点数量与全部工作点数量的比值，记为 i 高效区利用率定义为效率大于80％的工作点数量与全都工作点数量的比值。 N i i N 以表3-2所示的国内某混合动力汽车参数为例，结合具体行驶工况进行仿真。图3-13 为两种典型行驶工况，图3-14为电机驱动系统工作点分布范围。
由电动机的最大输出转矩和最大爬坡度对于的行驶阻力确定传动系的速比下 限为
电动车辆电驱动系统性能评估方法和标准
汽车行驶工况
按照用途来分，行驶工况可分为标准工况和非标准工况。标准工况是由一个国家或 地区通过法规形式确立的用于认证和检测等用途的行驶工况。非标准工况则属于一 些研究机构和汽车厂商用于特定研究用途的非法规类行驶工况。 按表现形式分，行驶工况可分为瞬态和模态工况。瞬态工况的速度——时间曲线与 车辆实际运行过程非常相似，更符合车辆实际行驶特征；模态工况的车速——时间 曲线主要由一些折线段组成，分别代表匀速、匀加速和匀减速等运行工况.
纯电动汽车传动系统参数匹配及优化
4、跨领域合作：加强汽车、电子、电力等多个领域的合作与交流，共同推动 纯电动汽车传动系统参数匹配及优化的技术创新和发展。通过跨领域合作，可 以充分利用各领域的优势资源和技术成果，实现传动系统性能的全面提升。
参考内容二
随着环保意识的不断提高和电动汽车技术的不断发展，纯电动汽车成为了现代 交通工具的重要选择。而传动系统作为纯电动汽车的关键部分，其性能和效率 直接影响到整个车辆的性能和续航里程。因此，对纯电动汽车传动系统参数进 行优化，可以提高车辆的动力学性能和能源利用效率。本次演示将开展纯电动 汽车传动系统参数优化的仿真研究。
总之，本次演示通过对纯电动汽车传动系统参数优化的仿真研究，找出了最优 的参数组合并分析了其对车辆性能的影响。这一研究对于提高纯电动汽车的动 力学性能和能源利用效率具有重要意义，并为未来纯电动汽车的发展提供了有 益参考。
参考内容三
随着全球对环保和可持续发展的日益，电动汽车（EV）作为一种零排放、低噪 音、高效率的交通工具，在近年来得到了快速发展。其中，纯电动汽车（BEV） 由于其完全依赖电力驱动，具有更高的能源利用效率和环保性能。然而，要实 现纯电动汽车的广泛应用，仍需解决诸多技术难题，其中包括动力传动系统的 匹配与整体优化。本次演示将就这一主题进行深入探讨。
对于未来展望，本次演示认为，纯电动汽车传动系统参数优化的仿真研究仍有 很多工作需要做。首先，需要进一步深入研究不同参数组合下的传动系统性能 表现，以找到更为优秀的参数组合。其次，需要新型材料和制造工艺在纯电动 汽车传动系统中的应用，探讨其对于提高传动系统性能和效率的影响。此外， 还需要考虑不同驾驶工况和路况下的传动系统性能表现，以进一步提高仿真研 究的现实意义。
纯电动汽车动力匹配及计算仿真
间的匹配，以达到满足电动汽车动力性的要求。电动车辆的 驱动电机属于特种电机，要使电动汽车有良好的使用性能， 驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速，足够大的启 动扭矩，体积小、质量轻、效率高、动态制动能量回馈的性能。 本项目选用直流无刷电机驱动，因为直流无刷电机具有调速 范围广，过载能力强，转矩动态性能高，能量利用率高且成本 相对较低的优点。目前，电动汽车上主要使用的蓄电池有铅 酸电池﹑镍镉电池﹑金属氢化物电池、钠硫电池和锂离子电 池等，考虑到实际需要及使用成本，动力电池采用铅酸电池。
3． 1. 4 电机参数
根据以上计算 结 果，选 择 永 磁 直 流 无 刷 电 机，具 体 参 数
如表 3 所示。
— 136 —
表 3 电机参数
参数 额定电压（ V） 额定转速（ rad / s） 额定转矩（ N·m） 额定功率（ kW） 最大转速（ rad / s） 最大转矩（ N·m） 最大功率（ kW）
计算机仿真
2013 年 2 月
纯电动汽车动力匹配及计算仿真
周 胜，周云山
（ 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，湖南 长沙 410082）
摘要： 研究电动汽车电力系统优化控制问题，在给出的某款纯电动汽车的整车参数及设计要求下，通过驱动电机及动力电池 的匹配满足动力性能要求。根据匹配的动力系统传统编程得出的功率平衡出现动力中断，上述情况是不被允许的。解决方 案有换电机和设计传动比两种。根据实际情况在所选电机参数不变的情况下重新对二档变速箱的传动比进行设计，传动比 根据动力性能要求建立约束关系式，最终必须同时满足纯电动汽车最高速度，最大爬坡度，加速时间及工况续驶里程的要求 并保证不再出现动力中断。利用 MATLAB 进行动力性计算并在 ADVISOR 里面进行动力性验算，仿真结果表明，所选电机 电池及二档变速器的匹配满足设计要求。 关键词： 纯电动汽车； 动力匹配； 功率平衡图； 动力中断； 传动比设计 中图分类号： TB24 文献标识码： B
纯电动汽车动力系统参数匹配
10.16638/ki.1671-7988.2021.012.004纯电动汽车动力系统参数匹配林梦繁，彭昕，戴顺尧（华南理工大学广州学院，广东广州510641）摘要：随着社会技术的发展，自然环境被人们越来越重视，其中电动汽车的研发可以起到至关重要的作用，电动汽车最重要的就是合理的动力性。
文章先选取一辆车的参数，根据整车参数选择确定电机、电池参数，最后通过advisor仿真判断确定的参数是否满足动力性、经济性、续航里程等指标。
关键词：纯电动汽车；动力系统参数匹配；Advisor仿真中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-11-03Power System Parameter Matching of Pure Electric VehicleLIN Mengfan, PENG Xin, DAI Shunyao（Guangzhou College of South China University of Technology, Guangdong Guangzhou 510641）Abstract:With the development of social technology, people pay more and more attention to the natural environment. Among them, the research and development of electric vehicles can play a vital role. The most important thing for electric vehicles is reasonable power. The article first selects the parameters of a vehicle, determines the motor and battery parameters according to the vehicle parameters, and finally judges whether the determined parameters meet the indicators of power, economy, and cruising range through the advisor simulation.Keywords: Pure electric vehicle; Power system parameter matching; Advisor simulationCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-11-03前言在当今世界，全人类都开始重视环境污染这个话题，全人类不约而同的开始为之前对环境的破坏做出补救措施。
C-WTVC工况分析
10.16638/ki.1671-7988.2019.13.017C-WTVC工况分析陈瑞峰，王志卿*，侯敬超，杨建超（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200）摘要：C-WTVC是国家对重型商用车进行油耗认证的标准工作循环，同时也是重型混合动力汽车、电动汽车能量消耗量测试的推荐工况。
因此，C-WTVC对商用车的匹配优化及混合动力汽车、电动汽车的控制逻辑开发都有着至关重要的作用。
文章主要分析了工况影响能量消耗的因素，并对各因素进行了统计分析。
关键词：C-WTVC；加速/减速；能量回收中图分类号：U461.8 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)13-45-03C-WTVC Condition AnalysisChen Ruifeng, Wang Zhiqing*, Hou Jingchao, Yang Jianchao（Shaanxi Heavy Duty Automobile CO., LTD., Shaanxi Xi’an 710200）Abstract: C-WTVC is the national standard working cycle for fuel consumption certification of heavy-duty vehicles and it is also the recommended working condition for energy consumption testing of heavy-duty hybrid vehicles and electric vehicles. Therefore, C-WTVC plays a crucial role in matching optimization of commercial vehicles and the control logic development of hybrid vehicles and electric vehicles. This paper mainly analyzes the factors that affect energy consumption in working conditions and makes statistical analysis of each factor.Keywords: C-WTVC; acceleration/deceleration; energy recoveryCLC NO.: U461.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)13-45-03前言随着机动车保有量的不断增加，能源消耗不断增大，环境污染问题变得越来越严重。
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当电动汽车处于最大爬坡度时， 设此时的坡 度角为 α max ， 则滚动阻力 F f = mgfcos （ α max ） ， 坡度 则有： 阻力 F i = mgsin（ α max ） ， i g_max ≥
(F
f
+ Fw + Fi ) r T max η t
（ 5）
另外， 根据电机阻力系数， A 为汽 车 迎 风 面 积 力（ N） ， （ m2 ） ， u a 为汽车行驶车速 （ km / h ） ； F i = mgsin （ α ） 为坡度阻力 （ N ） ； F j = δm
图5 功率随坡度、 车速变化曲线
du 为加速阻力 （ N ） ， δ为 dt
du δ ＞ 1， 为 行 驶 加 速 汽车旋 转 质 量 换 算 系 数， dt
第 27 卷
第1 期
重 庆 理 工 大 学 学 报（ 自然科学）
Journal of Chongqing University of Technology（ Natural Science）
2013 年 1 月
Jan． 2013 Vol． 27 No． 1
15 李红朋， 等： 基于工况分析法的电动汽车参数匹配 的次数之和； N a 为该循环工况所包含的所有负荷 功率点在整个时间历程内出现的次数总和 。 间处于过载状态， 应当在设计驱动电机额定功率 时考虑坡度的影响。根据我国高速公路路线设计 规范， 高速公路平原微丘区最大纵坡为 3% ， 山岭 重丘区为 5% 。 可以取 i = 3% 对额定功率进行修 正， 得到 P = 15． 583 7 kW， 取 P norm = 16 kW。 这 样， 电机的额定功率可以覆盖长时间连续运行工 且有一定的余量， 以保证额定 况所需的功率范围， 工况下电机有一定的后备功率。
－2 度（ m·s ） 。
由图 5 可以得到， 电动汽车在实际道路行驶 过程中， 道路纵向坡度对需求功率有较大的影响。 为了保证电动汽车在驾驶过程中不会让电机长时
设传动系统总传动比为 i g ， 根据最高车速与 电机峰值转速的关系， 有：
16 重庆理工大学学报 i g_min ≤ 0 ． 377 N max r u max （ 4） 大小。 （ 9 ） 对加速性能的分析可以得到 根据式（ 8 ） 、 电动 汽 车 0 ～ 50 km / h 加 速 时 间 关 系， 如图 6 所示。
2
传动系统速比分析
驱动电机的额定转速选择是非常重要的， 不
图4
NEDC 循环工况功率分布
仅关系到驱动电机的恒转矩区和恒功率区调速范 围的大小， 还影响电机的效率分布情况， 同时还决 定了驱动电机的峰值扭矩大小， 进而影响电机的 爬坡性能和加速性能。设电机的额定转速为 N norm （ r / min） ， 则有： β = N max N norm （ 2）
［6 ］
市郊工况的试验循环（ NEDC ） 。
。典型工况分析根据所设计车辆运行的
图1 NEDC 循环工况
循环工况进行分析； 特征工况分析包括最高车速、 最大爬坡度、 起步加速性能要求、 超车和长时间上 下坡道等工况分析。 本文首先研究了典型工况下电动汽车负荷功 得到了驱动电机额定功率及峰值功 率分布情况， 率匹配方法。 其次分析了电动汽车特征工况， 得 进一步确定了 到驱动电机和传动系统耦合关系， 传动系统挡位数和速比以及驱动电机的恒功率扩 大系数。 参考车型的基本参数以及整车的设计要求如 表 1 所示。
收稿日期： 2012 － 11 － 02 基金项目： 重庆市自然科学基金重点资助项目（ CSCTjjA60001 ） 作者简介： 李红朋（ 1979 —） ， 男， 湖南安仁人， 硕士， 主要从事车辆动力传动与控制研究 。
14 重庆理工大学学报 虑传动系统速比对汽车动力性能的影响。 对于电 4 － 5］提出以最高车速 文献［ 机额定功率的选择， 对应的功率作为额定功率， 但这只是包含了所有 并没有考虑实际道路 匀速行驶工况所需的功率， 的坡道以及电机在不同转速下的效率问题 。 汽车工况分析的目的是获得车辆的动力功率 需求， 根据车辆的动力和功率需求可以得出整车 对各总成系统的动力性能 和 系 统 功 率 的 最 低 要 特征工 求。工况分析法主要包括典型工况分析、 况分析
doi： 10． 3969 / j． issn． 1674－8425（ z） ． 2013． 01． 003
基于工况分析法的电动汽车参数匹配
1 2 2 李红朋 ， 胡明辉 ， 谢红军 ， 王
斐
2
（ 1． 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 ， 湖南 株洲 412007 ； 2． 重庆大学 机械传动国家重点实验室 ， 重庆 400044 ） 摘 要： 分析了电动汽车在给定循环工况下负荷功率的分布情况， 进而对驱动电机的额定
( F + F + F ) u max i g_max f w i ≥ i g_min 3 600 P max η t β
P max × 9 550 N norm
（ 6）
（ 7）
功率进行了匹配。考虑到实际道路具有一定的坡度， 因而对驱动电机的额定功率进行修正， 以 满足汽车在实际行驶过程中的功率需求 。根据对特征工况的分析， 得到电动汽车驱动电机的峰 值功率以及恒功率扩大系数匹配原则 ， 确定了传动系统挡位数及速比大小 。 关 键 词： 电动汽车； 参数匹配； 工况分析法 文献标识码： A 文章编号： 1674 － 8425 （ 2013 ） 01 － 0013 － 05 中图分类号： U462． 2
就整个 NEDC 循环工况而言， 整车在 100 ～ 120 km / h 加速末时刻电动汽车需求功率达到最大
－2 值， 为 34． 340 7 kW， 加速度为 1 m·s ， 加速时间
可 以 初 步 设 计 电 机 的 峰 值 功 率 P max = 为 20 s， 35 kW。 在 NEDC 循环工况中， 负荷功率为 0 ～ 8 kW， 占整个循环工况的概率为 74． 93% ， 这主要是由 0 ～ 70 km / h 的各等速行驶工况、 加速运行工况需 求功率组成； 电动汽车以 0 ～ 70 km / h 运行时各工 况所需时间占据整个试验循环时间的 84． 51% 。 所以， 本文采用 70 km / h 等速行驶所需功率作为 额定功率。考虑到实际工况中道路有一定的纵向 坡度， 图 5 为功率随坡度、 车速度变化曲线。
［8 ］ ［7 ］
。 本文选择 一样，
i g 为传动系统总的传动比， η t 为驱动 矩（ N·m） ， r 为车轮半径 （ m ） ； F f = mgfcos （ α ） 为滚 系统效率， m 为整车质量（ kg） ， g 为重力加速度， 动阻力（ N） ， f 为滚动阻力系数， α 为坡度； F w = C D Au2 a 为空气阻 21 ． 15
Study on the Electric Vehicle Parameters Matching Based on the Conditions Analysis
LI Hongpeng1 ，HU Minghui2 ，XIE Hongjun2 ，WANG Fei2
（ 1． Hunan CSR Times Electric Vehicle Co． Ltd，Zhuzhou 412007 ，China； 2． The State Key Laboratory of Transmission，Chongqing University，Chongqing 400044 ，China） Abstract： The distribution of required power when electric vehicle drive on driving cycle was analyzed ，and the motor’ s rated power was matched． Then，taking the road slope into consideration，the drive motor’ s rated power was modified to meet the power requirement． Based on the analysis results of individual driving cycle，the matching rule between motor peak output power and constantpowerexpanding coefficient was obtained，and the transmission system and ratio values were determined． Key words： electric vehicle； parameters matching； conditions analysis 随着全球环境的不断恶化与资源压力的不断 各国对纯电动汽车的研究越来越重视。 我 增加， “十二五规划 ” 中明确指出， 纯电动汽车是我 国在 国未来汽车发展的方向。 驱动电机作为纯电动汽 其性能参数对整车的动力性和 车的唯一动力源， 经济性有很大的影响； 另外， 传动系统参数也对电 动汽车的动力性能有着至关重要的影响。 所以， 驱动电机和传动系统参数的合理匹配具有非常重 1 － 2］ 提出采用汽车动力性所要 要的意义。文献［ 3］ 求的峰值功率作为电机的峰值功率 ， 文献［ 提出 根据电机的额定功率乘以过载系数来确定电机的 但这样选择的电机峰值功率并没有考 峰值功率，
表1 整车参数 整备质量 / kg 满载质量 / kg 空气阻力系数 迎风面积 / m 车轮半径 / m 滚动阻力系数 旋转质量换算系数 最高车速 / （ km·h 0 ～ 50 km·h
－1 －1 2
利 用 Matlab / Simulink 建 立 电 动 汽 车 整 车 模 型， 如图 2 所示。 采用后向仿真得到电动汽车在 不同时刻的负荷功率， 仿真结果如图 3 所示。