论文总字数：18146字

摘 要

能源短缺、环境污染问题是现在制约汽车行业快速发展的关键性因素，这就使得环保、节能和安全成为了当今汽车行业的三大主题。在考虑到了节能与环保的问题后，纯电动汽车凭借其低排放，比功率高的优点得到了大力的发展。这将成为现在汽车行业的主要发展方向之一。

本文以某款机场摆渡车为研究对象，通过对比分析轮边驱动与中央直驱这两种动力系统结构形式，确定采用轮边驱动作为动力系统结构形式。然后根据动力性的要求，对动力系统进行参数的匹配与设计，确定关键部件的参数。在设计中主要依靠汽车的加速性能、爬坡性能，以及续行里程确定车辆所需功率要求。选择4个额定功率30kW，峰值功率70kW的电机。在确定所采用的驱动电机后，还需要对动力电池组做出设计，根据已经设计的驱动电机对动力电池组进行设计匹配，确定电池组电压601.6V,电池容量300Ah。

完成计算得到关键参数后，需要在Cruise中完成仿真分析。首先，需要完成整车的建模，完成各部件间的连接，然后设置相关的部件的参数。最后对所要仿真分析的内容建立仿真任务。

最后对仿真得到的结果进行综合分析，分析得到结果：最高车速达到47km/h，0-40km/h的加速时间为10.97s，能以15km/h的车速爬上12.17%的坡，车辆的续行里程达到156km。仿真结果达到设计要求。

关键词：机场摆渡车，纯电动汽车，轮边电机，参数匹配，Cruise，仿真分析

Abstract

Energy shortage and environmental pollution are the key factors affecting the development of automobile industry, which makes energy conservation, environmental protection and safety the three major themes of today's automobile industry. Considering the problem of energy conservation and environmental protection, pure electric vehicle has been vigorously developed by virtue of its low emission and high power ratio. This will become one of the main development directions of the automobile industry.

This paper takes an airport ferry car as the research object, and through the comparative analysis of the wheel-side drive and the central direct drive, determines that the wheel-side drive is used as the structural form of the power system. Then, according to the requirements of dynamic performance, the parameters of the power system are matched and designed. In the design, it mainly depends on the acceleration performance, climbing performance and driving range of the vehicle to determine the required power requirements. Select 4 motors with rated power of 20kW and maximum power of 70kW. After determining the driving motor to be adopted, the power battery pack shall be designed. According to the designed driving motor, the power battery pack shall be designed and matched to determine the battery pack voltage of 601.6v and the battery capacity of 300Ah.

After the key parameters are calculated, the simulation analysis needs to be completed in Cruise. First of all, the modeling of the vehicle needs to be completed to complete the connection between the parts, and then set the parameters of the relevant parts. Finally, a simulation task is set up for the content to be simulated and analyzed.

Finally, the simulation results were comprehensively analyzed and the results were as follows: the maximum speed reached 47km/h, the acceleration time from 0-40km/h was 10.97s, the speed could climb up to 12.17% of the slope at 15km/h, and the driving range of the vehicle reached 156km. The simulation results meet the design requirements.

Keywords: pure electric vehicle, Cruise, wheel-side drive, parameter match, airport ferry car，simulation analysis.

目录

摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 3

1.3研究内容与研究方法 5

2.1两种动力系统对比分析 8

2.2动力系统结构方案的选择 9

3.1车辆基本参数 10

3.2驱动电机的选型与参数匹配 10

3.2.1驱动电机的选型 10

3.2.2驱动电机参数计算 11

3.3动力电池参数计算 14

4.1选择仿真建模软件 16

4.2整车模型的搭建 16

4.2.1搭建整车模型 16

4.2.2整车各部件信号连接 17

4.3整车各模块参数设置 17

4.3.1整车模块参数设置 17

4.3.2动力电池参数设置 18

4.3.3电机相关参数设置 18

4.4仿真结果分析 20

4.5本章小结 23

5.1全文总结 25

5.2展望 25

参考文献 27

致谢 28

引言

1.1研究背景与意义

随着近年来中国经济飞速发展，并且国民消费水平的提高，国内汽车的销售量呈现出明显的上升趋势（图1-1所示），虽然近两年来增长趋势有所降低，但是人均汽车保有量仍有着快速增长的趋势。传统燃油车保有量的快速增长，这也使得大气污染、温室效应、石油短缺现象越来越严重，这些现象受到了各国的重视，汽车行业也是面临着转型的需要。随着能源危机问题的加剧，新能源汽车逐渐成为了汽车行业的主力发展对象，已经成为了今后的发展方向（图1-2所示）。

图1-1.2001-2019年中国汽车销量及增长率

图1-2.2013-2019年新能源汽车销量及增长率

我国的汽车行业快速发展，截止至2017年，我国汽车的保有量已经突破了两亿辆，并且在国际汽车的市场上，我国同样占据着重要的位置。但是伴随着汽车行业的快速发展，像是大气污染、石油短缺等现实问题又被推向了社会^[1]。其中汽车尾气排放造成的污染问题已经占据了大气污染30%，这个比例的上升已经对人们的身体健康造成了严重的威胁；同时我国也是一个能源短缺的国家，在石油方面，我国可以采集的石油储存量难以供应石油消耗量，其中我国的石油消耗量排在世界第二位，仅次于美国，但我们国家可采石油量在世界上难以排上名次（图1-3所示）。按照这个趋势的发展，到2030年我国的石油消耗就仅能通过进口来满足^[2]。在面临着这些问题的时候，人们将关注放在了新能源汽车的研究上。其实早在19世纪就有对电动汽车的研究，可惜的是，当时的科技水平不足以满足研究的条件。但到了现在，科技水平不断突破，新能源汽车的研究再次成为了研究的热点。新能源汽车具有着低排放，低消耗的优点，已经成为了汽车行业现在发展的新趋势。

图1-3.世界各地探明可采石油量

新能源汽车在最近的几年内取得了突破的成就，以及因为受到了燃油价格的影响，国家政策的扶持，以及限制购车的因素，越来越多的消费者开始选择新能源汽车。我国的新能源汽车呈现出了爆发式增长。

由于科技的发展，以及环境的需要，新能源汽车的发展也是十分迅速的，各国想要在汽车领域占据一席之地，都在大力发展新能源汽车，新能源汽车的相关研究也是不断进行着，各种不同的车型也都在向着新能源的方向上进行着发展。

汽车行业的发展不只局限于自身行业的发展现状，同时也与其他行业的发展密切相关，伴随着我国航空领域的快速发展，机场对于机场摆渡车（图1-4）的需求也是愈发旺盛，做好机场摆渡车的设计与生产对于保障机场的安全、高效的运行有着极为重要的意义。纯电动机场摆渡车是现今乃至今后机场摆渡车的重要发展方向之一，纯电动机场摆渡车的应用能够使得机场摆渡车摆脱传统燃油机场摆渡车所存在的污染排放问题和安全性问题。将使得机场摆渡车的工作更加高效、安全。目前，国内企业生产的机场摆渡车占其购买的总量约为 40%，其利润比一般客车产品的利润要高，市场发展前景非常好。在考虑到现状，以及需求问题，决定以纯电动机场摆渡车作为毕业设计的仿真动力系统的车辆，这样的选择既考虑到了我们汽车行业的发展现状，同样也是将我们汽车行业与其他的行业相联系，更具有现实意义。

图1.4.某品牌机场摆渡车

1.2国内外研究现状

美国也是在大力发展和推广纯电动汽车，当今美国纯电动汽车的领军企业当属特斯拉，特斯拉于2003年7月成立，率先研发制造了全球首款量产版电动跑车，同时也是第一辆使用锂电池技术并能够达到每次充电能行驶超过320 公的电动车。于2012年6月在美国上市的MODEL S电动车拥有独特的底盘，车身，发动机以及能量储备系统。于2015年量产的特斯拉MODEL X（图1-5）作为电动SUV，其续航里程可以达到560公里，百公里加速仅用时4秒。

其他国家对于纯电动客车十分看重，有着许多的措施来确保纯电动客车的发展不至于受到国内环境的影响。在一份关于英国纯电动客车的分包报告中，我们可以看到，在英国仅有4%的高速公路服务站是没有配备相关的快速充电装置的，这种快速充电的装置可以将汽车充电的时间控制在40分钟以内，并且在前几年甚至是不需要支付相关费用的^[3]。另外很多国家还出台了相关的惠利政策来提升电动汽车的市场占有率，比如挪威出台了免道路通行费、流通税退税等相关的经济优惠政策^[4]。

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