摘 要

随着化石能源的日益减少和环境污染问题的加剧，新能源汽车的发展备受关注。纯电动汽车作为新能源汽车的一种发展趋势，不仅能够缓解能源危机问题，而且，因为没有尾气排放，所以也不会对环境造成污染。近年来，纯电动公交车正逐步在城市中推广，大有取代传统公交之势。目前，车用电池处于瓶颈期，在电池技术没有取得重大突破之前，对汽车动力系统进行合理的参数匹配是提高整车性能的有效途径。本文以宇通E7plus城市纯电动公交车为例，在给定的整车基本参数和性能指标的前提下，对该款车型动力系统关键部件进行参数选取与匹配，运用AVL-Cruise软件对动力系统进行仿真分析，并就提高动力性和经济性（续航里程）对主减速器传动比进行优化。对最终优化结果与初始结果比较，分析汽车动力性与经济性的变化。

关键词：动力系统；AVL-Cruise；动力性；经济性；纯电动公交车

Abstract

With the reduction of fossil energy and the aggravation of environmental pollution, the development of new energy vehicles has attracted much attention. As one kind of new energy vehicles, pure electric vehicle not only can ease the energy crisis, but also be harmony with environment owing to no exhaust emissions. In recent years, the pure electric bus is gradually popularized in the city. There is a tendency that pure electric bus will replace the traditional bus in years. At present, the study of battery in the car is in the bottleneck period. Then, looking for a reasonable parameter matching is an effective way to improve the performance of the pure electric vehicle before a significant breakthrough in battery technology. In this dissertation, Yutong E7plus pure electric city bus was selected as the model. In the condition of the given vehicle basic parameters and performance indicators, the works of choosing and matching key components parameter of powertrain were carried out on E7plus pure electric city bus. Then, powertrain simulation analysis was carried out via AVL-Cruise software. Furthermore, optimization work was carried out on the final gear transmission ratio in order to improve the dynamic performance and economic performance. The difference in the performance of dynamic and economic between final optimization results and initial one has been obtained via investigation and analysis.

Keywords: Powertrain；Cruise Simulation；AVL-Cruise; Acceleration Performance；Economic Performance; Pure electric bus

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究意义及研究背景 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3 本课题主要研究内容 2

第2章 动力系统参数匹配设计 3

2.1性能参数及技术指标介绍 3

2.1.1纯电动汽车的动力性能参数 3

2.1.2续航里程 3

2.1.3课题研究的整车参数与技术指标 3

2.2电机参数匹配设计 4

2.2.1电机选型 4

2.2.2 驱动电机功率的匹配计算 5

2.2.3电机额定转速及最高转速的选择 8

2.2.4电机额定电压的选择 8

2.3传动系参数设计 8

2.3.1传动系速比的上限 8

2.3.2传动系速比的下限 9

2.4动力电池参数匹配 10

第3章 纯电动公交车动力系统仿真 14

3.1仿真软件AVL-Cruise简介 14

3.2 车辆模型的建立和参数设置 15

3.2.1整车动力系统建模 15

3.2.2主要部件模型的建立和参数设置 15

3.3定制仿真任务 18

3.4仿真结果分析 19

3.4.1动力性能仿真结果分析 19

3.4.2经济性能仿真结果分析 24

3.5本章小结 26

第4章 基于遗传算法的优化展望 27

4.1主减速器传动比对整车性能的影响 27

4.2传动系速比优化问题的描述 27

4.2.1设计变量 27

4.2.2 目标函数 28

4.2.3约束条件 28

4.2.4优化数学模型的建立 28

第5章 总结与展望 29

5.1全文总结 29

5.2展望 29

参考文献 30

致谢 31

第1章 绪论

当今世界，环境问题和能源问题日益突出，越来越成为人类必须重视的问题。据世界卫生组织下属国际癌症研究机构称，大气污染会增加癌症患者的患病率。汽车在人类中占有重要作用，方便了人们的出行。数据显示，不断攀升的汽车保有量不仅使人们出行更加方便，同时对经济的发展也具有促进作用。更令人注意的是，汽车尾气的排放污染着环境。随着汽车保有量的增长，尾气排放已成为危害环境的主要空气污染源之一^[1]。环保部发布的《2013年中国机动车污染防治年报》称，机动车污染己成为我国空气污染的主要来源，是造成灰霾、光化学烟雾污染的一大“凶手”^[2]。发展新能源汽车是汽车行业对减少环境污染、缓解化石能源危机的一项重大举措。在当前，由于对电能的掌握和运用较为成熟，所以市面上常见的新能源汽车通常为电动汽车。纯电动汽车是电动汽车的一种，它以车载电源为动力，行驶时噪声小，稳定性高，并且具有实现零排放的优点。

• 1. 研究意义及研究背景

随着化石能源的消耗和城市污染问题的日益严重，电动汽车的发展受到了越来越多的关注；公共交通是城市经济和民众生活中十分重要的基础性设施，为人们的日常出行带来了方便。公交车是公共交通的重要组成部分，在公共交通中占有极为重要的地位。纯电动公交车的使用，既满足了城市公共交通的需求，又不会对环境造成污染，可谓是优点突出。近年来，纯电动公交车在公交中所占比例持续增加。

现阶段，对动力电池的研究处于瓶颈期，在动力电池技术未取得有效突破之前，对电动汽车动力系统进行合理的选型和参数匹配是提高整车性能的有效途径之一。动力系统的匹配，不仅决定了汽车动力性和经济性的优劣，还决定了所选动力系统的有效发挥。纯电动公交车是推广我国纯电动汽车的第一步，对纯电动公交车动力系统进行参数匹配能够提高整车性能，使得纯电动公交车得到广泛使用。以纯电动公交车的普遍使用来推广纯电动汽车，逐步取代汽油车、柴油车。因此，对纯电动公交车动力系统进行合理正确的参数匹配具有重要意义。

• 1. 国内外发展现状

早在上世纪50年代末期，国外就开始了关于汽车性能模拟计算的研究，取得了比较多的成果。美国通用汽车公司开发的模拟计算软件GPSIM可以模拟汽车的瞬时油耗、行驶时间和距离，计算汽车的动力性和经济性 ^[3]。在这一时期，比较典型的研究成果还包括HEVSIM（主要用于重型车辆的模拟计算）、福特汽车公司的TOEPP、德国的TRASCO等^[4]。80年代以后，汽车性能模拟计算程序随着计算机技术的发展而壮大。美国Illinois大学开发了车辆动力学模拟软件VPS，奥地利AVL公司开发了仿真软件Cruise，美国国家可再生能源实验室开发了仿真软件ADVISOR。