基于Modelica的纯电动客车多领域建模与仿真
随着环境问题的日益严峻和节能环保意识逐渐深入人心,对纯电动汽车的开发与研究已经成为新时代的焦点。纯电动汽车整车系统的开发研究涉及机械、电子、控制、热力学等多个学科,是典型的复杂多领域系统,其多领域建模过程不仅要求模型贴近系统实际,而且对模型的集成能力提出了更高的要求。当前,纯电动汽车的建模与仿真的研究大多局限于单一领域,较少涉及及处理不同领域建的耦合关系,为了全面提升纯电动汽车的综合性能,有必要利用多领域协同仿真技术,在统一环境下进行整体系统的建模与仿真,实现多个领域的集成,从而有效地缩减仿真与真实结果之间的差距...
随着环境问题的日益严峻和节能环保意识逐渐深入人心,对纯电动汽车的开发与研究已经成为新时代的焦点。纯电动汽车整车系统的开发研究涉及机械、电子、控制、热力学等多个学科,是典型的复杂多领域系统,其多领域建模过程不仅要求模型贴近系统实际,而且对模型的集成能力提出了更高的要求。当前,纯电动汽车的建模与仿真的研究大多局限于单一领域,较少涉及及处理不同领域建的耦合关系,为了全面提升纯电动汽车的综合性能,有必要利用多领域协同仿真技术,在统一环境下进行整体系统的建模与仿真,实现多个领域的集成,从而有效地缩减仿真与真实结果之间的差距。
  基于以上背景,本文以某款纯电动客车为研究对象,选用一种适用于复杂系统的多领域统一建模语言Modelica对其进行系统级建模与仿真,主要研究工作如下:
  (1)在分析常用电池建模方法的基础上,选择了适合纯电动汽车电池建模的PNGV等效电路模型并对其参数进行了辨识,在充分考虑温度效应对电池性能的影响下构建了基于温度效应的等效电路电池模型;根据永磁同步电机的数学模型建立其等效电路模型,并在充分考虑其各种损耗的基础上,基于Modelica语言建立考虑损耗和温度效应的 PMSM详细模型,模型中对电机内部的机电耦合和磁电耦合进行了模拟,充分考虑了机、电、磁、热等多个学科的耦合关系;基于Modelica提供的机械和动力学基础元件,建立了液压制动系统和多体动力学的双横臂独立悬架和板簧悬架,并根据魔术公式构建了轮胎多体模型。
  (2)构建了系统一致的总线信号及接口,实现了整车数据的交互传递和不同领域模型的交叉融合;根据油门开度、踏板开度以及方向盘转角信号对驾驶意图进行了表达,并基于Modelica电子元器件库建立了包含再生制动、力矩分配和行驶状态控制的整车控制器模型。
  (3)对建立的子系统模型进行集成,构建了纯电动汽车整车仿真模型,并根据相关国家标准对模型进行动力性、工况跟随性、经济性、操控性和制动安全性仿真,通过国标的相关规定和实车的数据对仿真结果进行分析。
  结果显示模型仿真数据与实车试验数据基本一致,表明了基于Modelica的多领域统一建模技术方便构建电动汽车系统级模型,适合复杂系统的建模与分析,为进一步改善纯电动汽车设计、缩短开发周期提供了技术支撑。
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作者: 王俊兰
学科专业: 机械设计及理论
授予学位: 硕士
学位授予单位: 华中科技大学
导师姓名: 吴义忠
学位年度: 2015
语 种: chi
分类号: U469.72
在线出版日期: 2016年5月4日