基于ADVISOR的動力系統(tǒng)設(shè)計及其仿真分析

式中Ω為轉(zhuǎn)子機械角速度。
基于上述分析，本文建立了永磁無刷直流電動機及驅(qū)動系統(tǒng)的仿真模型，如圖4所示。它主要由以下4個模塊構(gòu)成：

1）轉(zhuǎn)速限制模塊。
該模塊主要用來預(yù)測電動機的請求轉(zhuǎn)速是否超過了電動機的轉(zhuǎn)速范圍。當vveh>vcyc時，輸出的轉(zhuǎn)速為電機的最大轉(zhuǎn)速；當vvehvcyc時，輸出的轉(zhuǎn)速為：
ωa=va·ωlim/vavail
式中：vcyc為循環(huán)工況的請求車速；vveh為車輛模型計算的車速；va為實際車速；ωlim為受限制的需求轉(zhuǎn)速；vavail為驅(qū)動系統(tǒng)可達到的理論車速。

2）轉(zhuǎn)動慣量的作用模塊。
該模塊主要是考慮電動機等轉(zhuǎn)動部件的轉(zhuǎn)矩消耗。它根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)的整體傳動比，計算電動機慣量與整車慣量的函數(shù)關(guān)系，最后根據(jù)輸入的轉(zhuǎn)速計算轉(zhuǎn)動慣量。

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

4）熱量模塊。
該模塊是用來計算電動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　整車仿真模型

ADVISOR的仿真模型是直接按照實際動力系統(tǒng)的布局搭建，其中整車仿真模型包括循環(huán)工況、車輛、車輪、變速器、驅(qū)動電機系統(tǒng)、能量源等子模塊。

各個子模塊都建立了一個Simulink仿真模塊，且能夠通過M函數(shù)來控制其參數(shù)的變化。本文建立的整車仿真模型，如圖5所示。


3　整車動力性能仿真

3.1　整車的技術(shù)參數(shù)

改裝后的微型電動汽車主要的技術(shù)參數(shù)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)時間為1367s;行駛路程為11.99km;最高車速為91.25km/h;平均車速為31.51km/h;最大加速度為1.48m/s2;最大減速度為-1.48m/s2;空載時間為259s;停車次數(shù)為17。

3.3　仿真結(jié)果

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

圖6（a）為整車車速隨時間的變化，最高車速為76.2km/h,仿真結(jié)果顯示實際車速能夠很好地跟蹤循環(huán)工況車速。圖6（b）、（c）為電動機和蓄電池能量源的輸出功率，整個驅(qū)動循環(huán)中電動機輸出功率有正有負，負值反映了電動機工作在發(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，曲折的曲線表明，車輛在頻繁加減速的工作過程中，是可以回收能量給蓄電池充電的。

4　結(jié)語

通過對某微型燃油汽車底盤進行改裝設(shè)計并利用ADVISOR仿真軟件進行大量的仿真分析，說明該車的動力系統(tǒng)設(shè)計方案是實用、可行的。通過仿真分析可以看到，該電動汽車在行駛、加速、制動等方面都能夠適應(yīng)城市的交通狀況，這對電動汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化具有重要的參考價值。