摘 要

由于近些年人们环保意识的逐步提高和政府政策的大力推动下，纯电动物流车行业呈现“井喷”式的发展。在新能源汽车产能及销量都在不断提升的现状下，开展与纯电动物流车有关的研究工作对于整个汽车产业来说有着十分积极的意义。在相关研究中，动力系统的参数匹配和参数匹配完后的优化显得尤为为重要，无论是汽车的动力性或经济性，均可通过参数匹配和优化有部分提升。

本文依托于E40-D型纯电动物流车开发项目，进行了初步匹配参数和部分参数优化的工作。依据给出的整车参数和设定目标，运用从整车需求角度进行动力系统参数的综合优化的方法，完成动力系统的参数匹配和部件选型。匹配完参数后，本文选取了二挡变速器和主减速器的传动比作为优化对象，在保证整车动力性基础上提升整车经济性的指导思想下，运用相关软件得到了优化结果。

关于相关软件的应用上，首先，在AVL-CRUISE软件中建立了纯电动物流车的整车模型，并输入相关的参数，建立关于最高车速、加速能力、爬坡能力和续航里程等性能的行驶任务。将仿真结果与设计目标相比较，验证动力系统部件选型是否合理。其次，为了提升整车的经济性能，本文运用了Isight软件中的近似模型法，优化了二挡变速器和主减速器的传动比，并比较了优化前后模型的动力性和经济性，验证了经济性能是否有所提升。

最后，总结了全文研究内容和模拟仿真中的不足，对未来的研究进行了展望。

关键词： 纯电动物流车 参数匹配和优化 模拟仿真

Abstract

Due to the gradual improvement of people’s environmental protection awareness and the vigorous promotion of government policies in recent years, the pure electric logistics vehicle industry has developed “blowout”. With the continuous increase in the production capacity and sales volume of new energy vehicles, it is of great significance for the entire automotive industry to carry out research relating to pure electric vehicle logistics. In the related research, the parameter matching of the power system and the optimization after parameter matching are particularly important. Whether it is the dynamic or economical nature of the vehicle, it can be partially improved through parameter matching and optimization.

This paper relies on the E40-D pure electric logistics vehicle development project to carry out preliminary matching parameters and partial parameter optimization work. According to the given vehicle parameters and set goals, the method of comprehensive optimization of power system parameters from the perspective of vehicle demand is used to complete the parameter matching and component selection of power system. After matching the parameters, this paper selects the gear ratio of the second gear transmission and the final gear as the optimization object. Under the guiding ideology of ensuring the overall vehicle economy based on the entire vehicle's dynamic performance, the relevant software has been used to obtain the optimized results.

With respect to the application of related software, first, a complete vehicle model of a pure electric vehicle was established in the AVL-CRUISE software, and related parameters were input to establish the driving performance concerning the maximum speed, acceleration capacity, gradeability, and cruising range. task. Compare the simulation results with the design goals to verify whether the power system component selection is reasonable. Secondly, in order to improve the economic performance of the vehicle, this paper uses the approximate model method in Isight software to optimize the transmission ratio of the second gear transmission and the final drive, and compares the dynamic and economical characteristics of the model before and after optimization, and validates the economy. Has the performance improved?

Finally, the content of the full-text research and the deficiencies in the simulation are summarized, and the future research is prospected.

Keywords: electric logistics vehicle, parameter matching and optimization, simulation

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

第1章 绪论 1

1.1 本研究的背景及意义 1

1.2 国内外纯电动车发展现状分析 3

1.2.1 国外纯电动车发展现状 3

1.2.2 国内纯电动车发展现状 5

1.3 纯电动汽车的动力系统参数匹配技术 5

1.4 本文主要研究内容 7

第2章 纯电动物流车的构成和动力系统部件介绍 8

2.1 纯电动物流车的构成 8

2.1.1 动力系统总论 8

2.1.2 驱动电机的作用及常用类型 10

2.1.3 蓄电池的作用及常用类型 11

2.1.4 减速传动机构及常用类型 12

2.2 纯电动物流车设计注意要点 12

第3章 纯电动物流车的动力系统性能需求分析 13

3.1 纯电动车初始参数 13

3.2 纯电动物流车整车参数计算 14

3.3 纯电动物流车动力性能分析 16

3.3.1 最高车速分析 16

3.3.2 最大爬坡度分析 16

3.3.3 加速时间分析 17

3.4 动力系统的参数匹配 18

3.4.1 驱动电机选型和参数匹配 18

3.4.2 动力电池选择和参数匹配 22

3.4.3 传动机构选择和参数匹配 26

第4章 纯电动物流车整车动力系统仿真分析 30

4.1 仿真软件选择 30

4.2 整车仿真模型的建立 31

4.2.1 仿真用到的主要模块介绍 31

4.2.2 整车模型的搭建 32

4.3 车模型参数设置 35

4.3.1 车辆模块参数设置 36

4.3.2 驱动电机模块参数设置 37

4.3.3 电池模块参数设置 39

4.3.4 传动系统模块参数设置 41

4.4 计算任务设置 44

4.4.1 动力性仿真任务设置 44

4.4.2 经济性仿真任务设置 47

4.5 仿真结果分析 49

4.5.1 动力性仿真结果分析 50

4.5.2 经济性仿真结果分析 53

4.6 本章小结 55

第5章 动力系统匹配参数的优化改进 56

5.1 动力系统优化数学模型的建立 56

5.1.1 设计变量的选取 56

5.1.2 目标函数的建立 57

5.1.3 约束条件的构造 57

5.2 基于Isight软件的传动系传动比优化 58

5.2.1 Isight软件介绍及接入AVL-CRUISE方法 58

5.2.2 优化算法的选取 59

5.2.3 Isight集成AVL-CRUISE的优化流程 60

5.2.4 优化结果及优化前后仿真对比 61

5.3 本章总结 62

第6章 总结和展望 63

6.1 全文总结 63

6.2 未来研究工作的展望 64

参考文献 65

绪论

本研究的背景及意义

进入21世纪后，化石能源的快速消耗和人们对更美好生活的需求推动了电动汽车的快速发展。根据有关调查显示，世界总能源消耗中有近四分之一的消耗是汽车消费的。并且随着经济的快速发展，各国的汽车保有数量在逐步增加，与此同时，引发的环境和资源的问题也愈发突出。因此，以电能为代表的新能源汽车得到越来越多的关注。发展新能源汽车产业的主要目的，在于缓解石油短缺压力，减少汽车尾气排放，推动汽车制造业转型升级和交通运输业可持续发展。2016年，受国家制造强国建设战略咨询委员会、工业和信息化部委托，我国汽车行业发布了《节能与新能源汽车技术路线图》，对未来若干年我国的新能源汽车行业定下了规划。总体技术路线图将新能源汽车发展按销量占比分为三个阶段，第一阶段是2015-2020年新能源汽车的年销量至少需要占总销量的7%；第二阶段是2020-2025年新能源汽车年销量至少需要占总销量的15%； 第三阶段是2025-2030年新能源汽车年销量至少需要占总销量的40%。我国汽车行业对于新能源汽车的重视程度不言而喻。而在刚刚过去的2017年里，全国销售新能源乘用车556393辆，同比增长69%；其中，纯电动车全年累计销量448820辆，占新能源车总量的81%，是绝对主导。而在纯电动车的众多分支中，纯电动专用车显得更加突出。如图1.1所示，2017年纯电动专用车销量15.35万辆，同比增长153%。在所销售的纯电动专用车当中，占比最大的是用于物流运输用途的纯电动物流车，占比超过95%。由此可见，纯电动物流车的发展前景一片明朗。