基本信息
- 项目名称：
- 基于实测条件的纯电动汽车仿真平台开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 基于MATLAB/SIMULINK开发了电动汽车整车及其关键部件的仿真模型，为其关键部件选型、匹配及整车控制策略优化提供了技术平台。为提高仿真精度，利用车载信息终端采集车辆运行信息，合成路谱，利用试验台测试得到电机、电池等部件的特性，为相应模型提供边界条件。该平台可按车辆的具体要求优化选择电机、电池等，也可优化整车控制策略，利用车载信息终端监测车辆的实际运行效果以进一步优化整车设计方案。
- 详细介绍：
- 基于MATLAB/SIMULINK开发了电动汽车整车及其关键部件的仿真模型，为电动汽车关键部件选型、匹配及整车控制策略优化提供了技术平台。为提高仿真精度，利用车载信息终端采集车辆运行信息，由目标道路工况模型形成目标路谱，利用电动汽车试验台测试得到驱动电机及动力电池等部件的特性，为相应模型提供计算边界条件。该平台可针对车辆的具体要求，优化选择驱动电机功率、动力电池组容量等，也可对整车控制策略进行优化，利用车载信息终端还可监测车辆的实际运行效果，以进一步优化整车设计方案。 电动汽车仿真平台在整车设计过程中已投入使用。借助该平台，可完成零部件选型匹配、优化控制策略、降低能耗、延长续驶里程、缩短研发周期、降低研发成本。相关技术已在车辆设计开发、运行监测、关键部件使用优化等方面得到应用。山东省有多家电动汽车整车及关键部件生产厂家，但整车匹配及控制策略优化有待于深入研究，多家企业达成深入合作意向，推广应用前景广阔。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的和基本思路： 纯电动汽车的驱动电机、动力电池等均各有特性和应用限制，需要从整车的角度按实际需求优化匹配。为此，基于MATLAB/SIMULINK开发了电动汽车整车及其关键部件的仿真模型，为其关键部件选型、匹配及整车控制策略优化提供了技术平台。为提高仿真精度，利用车载信息终端采集车辆运行信息，生成路谱，利用试验台测试得到驱动电机等部件的特性，为相应模型提供边界条件。该平台可针对车辆的具体要求优化选择电机功率等，也可对整车控制策略进行优化，利用车载信息终端还可监测车辆的实际运行效果以进一步优化整车设计方案。 创新点： 1提出利用道路工况模型与纯电动汽车各部件模型联合仿真，以实际运行中效率最优为目标，开发整车控制策略。 2开发了车载信息终端，采集车辆运行信息，利用模糊聚类构建道路工况；道路工况和通过试验台获取的关键部件特性参数，为仿真平台提供边界条件。 技术关键： 1建立准确模拟驱动电机工作特性、动力电池使用特性的仿真模型。 2开发基于GPRS/GPS及CAN的车载信息终端及无线监控平台。 主要技术指标： 1道路工况模型与驱动电机模型、动力电池模型、车辆运动学模型及整车控制器模型的联合仿真平台。可用于关键零部件选型、匹配和整车控制策略优化。 2车载信息终端具备GPRS/GPS、FLASH存储及CAN/485解析、模拟数字信号接入等功能；CAN/GPRS数据传输准确率高于95%；通过EMC、高低温、振动、耐久等测试，符合GB/T19056-2003标准。
科学性、先进性
- 国内外研究机构在电动汽车建模与仿真的研究方面取得了一定成绩，但多局限于整车建模仿真或特定关键部件的仿真研究。在实车道路运行工况与试验台测试提供模型参数条件下，通过电动汽车仿真模型实现关键部件选型匹配及控制策略优化开发的研究工作尚显不足。 通过查阅国内外有关文献，融合汽车技术等多学科知识，利用MATLAB/SIMULINK对电动车整车及各部件进行建模仿真，实现其关键部件匹配选型及整车控制策略优化。为提高仿真精度，开发了车载信息终端实现车辆运行信息采集，生成路谱，与利用电动汽车试验台实测的驱动电机及动力电池等部件的特性参数，为相应的模型提供边界条件。为验证仿真设计效果，可进行实车道路试验，检测实测运行时各部件的实际工作状况，以对匹配、优化方案进行评判，进一步完善整车设计方案。电动汽车仿真平台在整车设计过程中已投入使用。 借助该平台，可完成部件选型及控制策略优化、缩短研发周期、降低研发成本。相关技术已在整车设计开发、车辆性能优化及运营车辆监测等方面得到应用。
获奖情况及鉴定结果
- 1、2011年于本省获第十二届“挑战杯”省级大学生课外学术科技作品竞特等奖 2、2011年于本校获第十二届“挑战杯”“**市人民医院”校级学生课外学术科技作品竞赛特等奖
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 协商
作品可展示的形式
- 实物 图纸 图片 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 基于MATLAB/SIMULINK开发了电动汽车整车及其关键部件的仿真模型，为电动汽车关键部件选型、匹配及整车控制策略优化提供了技术平台。为提高仿真精度，利用车载信息终端采集车辆运行信息，由目标道路工况模型形成目标路谱，利用电动汽车试验台测试得到驱动电机及动力电池等部件的特性，为相应模型提供计算边界条件。 该平台可针对车辆的具体要求，优化选择电机功率、电池组容量等，也可对整车控制策略进行优化，利用车载信息终端还可监测车辆的实际运行效果，以进一步优化整车设计方案。 电动汽车仿真平台在整车设计过程中已投入使用。借助该平台，可完成零部件选型匹配、控制策略优化，可降低能耗、延长续驶里程，有效缩短研发周期、降低研发成本。 山东省有多家电动汽车整车及部件生产厂家，但整车匹配及控制策略优化缺乏研究，已与多家企业达成深入合作意向，车辆设计开发、运行监测、关键部件使用优化等方面得到广泛应用并产生了较好的经济效益，推广应用前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 发展纯电动汽车是解决当前能源危机与环境污染的有效途径。在国家政策大力支持下，各科研院所及企业投入了大量的人力物力，驱动电机及动力电池等关键部件研究取得了较大进步，各厂家纷纷推出了较为成熟产品。驱动电机、动力电池及其相应控制器等具有各自特性及应用范围，但各生产厂家未从整车角度进行性能优化，在整车装配时导致各部件间匹配较不合理，导致整车性能降低，效率低下，能耗增加。 为有效解决上述问题，国内外多采用建模仿真进行电动汽车优化设计，目的是有效缩短开发周期，降低开发成本，提高新产品的质量。国内外众多企业及科研单位对电动汽车建模仿真进行了相关研究。 国外在上世纪七十年代开始研究电动汽车的建模和仿真，研制出多种电动汽车商业仿真软件。目前，国外用于电动汽车的仿真软件主要有美国能源部国家实验室开发的SIMPLEV，该软件可以定义部件模型参数，选择道路循环；Texas A&M大学开发的V-ELPH、美国能源部可再生能源实验室开发的ADVISOR及奥地利AVL公司开发的CRUISE，这三个软件可以方便的配置控制参数，且都具有便捷通用的模型元件，软件的操作直观方便，此外，CRUISE还可与硬件系统联合进行半实物仿真。国内上海交通大学羌嘉曦等利用MATLAB/SIMULINK建立了电动汽车动力电池仿真平台，能模拟电动汽车运行过程中蓄电池组的动态行为；山东大学李珂、辽宁工业大学陈勇等建立了电动汽车异步电机仿真模型和矢量控制模型，可满足电动汽车驱动系统动力性仿真的要求; 北京航空航天大学的姬芬竹、合肥工业大学刘灵芝等人进行了纯电动汽车动力系统参数的匹配研究，并采用ADVISOR对匹配方案进行了仿真研究。 综上所述，国内外研究机构在电动汽车建模与仿真的研究方面取得了一定的成绩，但多局限于整车建模仿真或特定关键部件的仿真研究。在实车道路运行信息采集与试验台测试提供模型参数条件下，通过电动汽车仿真模型运行实现关键部件选型匹配选型及控制策略优化开发的研究，有待于深入。 本项目在实测道路工况及电机、电池等关键部件信息条件下，利用MATLAB/SIMULINK对电动车整车及各关键部件进行建模仿真，实现电动汽车关键部件匹配选型及整车控制策略优化。本项目的开展可实现最佳动力系统结构、参数选择及控制策略开发，找到关键技术的突破口，加快纯电动汽车开发的进程。
