基于ADVISOR的动力系统设计及其仿真分析

作者：时间：2012-01-18 来源：网络收藏

式中Ω为转子机械角速度。
基于上述分析，本文建立了永磁无刷直流电动机及驱动系统的仿真模型，如图4所示。它主要由以下4个模块构成：

1）转速限制模块。
该模块主要用来预测电动机的请求转速是否超过了电动机的转速范围。当vveh>vcyc时，输出的转速为电机的最大转速；当vvehvcyc时，输出的转速为：
ωa=va·ωlim/vavail
式中：vcyc为循环工况的请求车速；vveh为车辆模型计算的车速；va为实际车速；ωlim为受限制的需求转速；vavail为驱动系统可达到的理论车速。

2）转动惯量的作用模块。
该模块主要是考虑电动机等转动部件的转矩消耗。它根据驱动系统的整体传动比，计算电动机惯量与整车惯量的函数关系，最后根据输入的转速计算转动惯量。

3）转矩限制模块。
该模块主要是限制电动机的请求转矩不能超出电动机的转矩范围。它根据最大转速所对应的最大转矩，分别计算出作为电动机或发电机使用时的最大转矩，再根据关系比较得出输出的最大转矩，建模关系为：当Treq>0时，工作在电动机状态，T=min（Treq,Tmax）；当Treq0时，工作在发电机状态，T=min（Treq,Tgen·max）。其中Treq为请求的电动机转矩；Tmax、Tgen·max分别为最大充电转矩和最大发电转矩。

4）热量模块。
该模块是用来计算电动机的温度和为保持某一温度所采用的散热方式的热功率损失。

2.3　整车仿真模型

ADVISOR的仿真模型是直接按照实际动力系统的布局搭建，其中整车仿真模型包括循环工况、车辆、车轮、变速器、驱动电机系统、能量源等子模块。

各个子模块都建立了一个Simulink仿真模块，且能够通过M函数来控制其参数的变化。本文建立的整车仿真模型，如图5所示。

3　整车动力性能仿真

3.1　整车的技术参数

改装后的微型电动汽车主要的技术参数如表1所示。

3.2　循环工况的选择

本文选择美国环境保护署EPA制订的城市道路循环UDDS（UrbanDynamometerDrivingSchedule）作为循环工况。其循环时间为1367s;行驶路程为11.99km;最高车速为91.25km/h;平均车速为31.51km/h;最大加速度为1.48m/s2;最大减速度为-1.48m/s2;空载时间为259s;停车次数为17。

3.3　仿真结果

根据以上技术参数，采用UDDS循环工况对已建立的整车仿真模型进行仿真，仿真结果分别如表2和图6所示。

图6（a）为整车车速随时间的变化，最高车速为76.2km/h,仿真结果显示实际车速能够很好地跟踪循环工况车速。图6（b）、（c）为电动机和蓄电池能量源的输出功率，整个驱动循环中电动机输出功率有正有负，负值反映了电动机工作在发电的状态下。蓄电池的输出功率也是有正有负，负的功率反映了蓄电池是工作在充电的状态。图6（d）为蓄电池的SOC值变化，曲折的曲线表明，车辆在频繁加减速的工作过程中，是可以回收能量给蓄电池充电的。