基于ADVISOR的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其仿真分析

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

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

2）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的作用模塊。
該模塊主要是考慮電動(dòng)機(jī)等轉(zhuǎn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)矩消耗。它根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體傳動(dòng)比，計(jì)算電動(dòng)機(jī)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(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

3）轉(zhuǎn)矩限制模塊。
該模塊主要是限制電動(dòng)機(jī)的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩不能超出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩范圍。它根據(jù)最大轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩，分別計(jì)算出作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)使用時(shí)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(dāng)Treq>0時(shí)，工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，T=min（Treq,Tmax）；當(dāng)Treq0時(shí)，工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，T=min（Treq,Tgen·max）。其中Treq為請(qǐng)求的電動(dòng)機(jī)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(jì)算電動(dòng)機(jī)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(shí)際動(dòng)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(dòng)電機(jī)系統(tǒng)、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(dòng)力性能仿真

3.1　整車的技術(shù)參數(shù)

改裝后的微型電動(dòng)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(guó)環(huán)境保護(hù)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(shí)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(duì)已建立的整車仿真模型進(jìn)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(shí)間的變化，最高車速為76.2km/h,仿真結(jié)果顯示實(shí)際車速能夠很好地跟蹤循環(huán)工況車速。圖6（b）、（c）為電動(dòng)機(jī)和蓄電池能量源的輸出功率，整個(gè)驅(qū)動(dòng)循環(huán)中電動(dòng)機(jī)輸出功率有正有負(fù)，負(fù)值反映了電動(dòng)機(jī)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(fù)，負(fù)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(duì)某微型燃油汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)并利用ADVISOR仿真軟件進(jìn)行大量的仿真分析，說明該車的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是實(shí)用、可行的。通過仿真分析可以看到，該電動(dòng)汽車在行駛、加速、制動(dòng)等方面都能夠適應(yīng)城市的交通狀況，這對(duì)電動(dòng)汽車研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化具有重要的參考價(jià)值。