基于Cruise的電動汽車仿真分析

任田園，宋偉萍，馮乾隆，邵攀登

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基于Cruise的電動汽車仿真分析

任田園，宋偉萍，馮乾隆，邵攀登

（長安大學汽車學院，陜西 西安 710064）

面對全球能源危機和環境污染問題，世界各國都積極探索解決途徑，汽車產業作為重要的能源消費產業，應該在節能減排方面發揮重要作用。電動汽車在解決環境污染和能源短缺等問題方面具有極大優勢，故應大力推動電動汽車的發展。文章設計一款純電動物流車，通過動力總成匹配得到動力系統關鍵部件的基本參數。基于Cruise仿真軟件，輸入各部件參數后依此建立各部件間的機械連接、電氣連接和信號連接，最終搭建整車模型。設置任務參數后，在NEDC工況下完成動力性仿真實驗。仿真結果驗證了模型的正確性和設計的可行性。

電動汽車；Cruise；參數匹配；仿真分析

前言

隨著社會發展，電動物流車逐漸進入人們視線。一是電動汽車在解決環境污染和能源短缺等問題方面具有優勢，二是目前我國電商產業促進了物流型車輛的應用。因此電動物流車具有很大的發展潛力。因此，本文對設計的電動物流車進行動力參數匹配，基于Cruise軟件對動力性能進行仿真分析，為該類型汽車的開發奠定基礎。

1 整車參數

整車基本參數和目標性能參數如表1所示。

表1 整車參數

2 總成參數匹配

2.1 驅動電機的參數匹配與選型

本文選用永磁同步電機。由最高車速和最大爬坡度計算需要的電機峰值功率，由常規車速、額定轉速與峰值轉速的關系分別得電機額定轉速和峰值轉速為3061kw和9183kw，由額定轉矩和額定轉速計算額定功率為40kw，由最大爬坡度計算電機峰值功率為50kw。

2.2 動力電池選型與參數匹配

本文選取磷酸鐵鋰電池作為動力電池。由電機額定電壓得電池組的電壓為256V，單個磷酸鐵鋰電池的電壓是3.2V，所以需80個電池串聯。電池能量可以通過下列的公式來進行計算：

計算得W=39.85KW·h。可知整車所需的串聯電池組能量為256V×20Ah=5120W，所以為了滿足汽車的動力性要求，需8個電池組并聯。動力電池總能量取40kw·h。

3 仿真驗證

圖1 整車模型

本文基于Cruise建立電動物流車的整車模型，包括動力電池、驅動電機、主減速器、差速器、制動器、車輪以及駕駛員模型等模塊。根據本文設計車型和驅動模式，首先明確搭建整車模型對應的project、車型以及零部件模型。根據純電動物流車的總布置和結構形式，選擇對應部件模塊，并設置用于仿真計算的各模塊主要參數。按照汽車構型方案，使用Cruise模塊中的Connect功能依此建立各部件間的機械連接和電氣連接。正確掌握汽車各個部件間的信號傳遞關系與控制邏輯，從而根據信號傳遞關系，依此建立各部件間的信號連接。最終建立的電動物流車整車模型如圖1所示。

整車模型建立以后，本文選擇標準工況中的NEDC循環工況對構建模型進行仿真分析。在Cruise的任務設置頁面，設置仿真步長為0.01秒，選用標準駕駛員模型和標準道路模型。完成任務設置后，進行基于NEDC工況的仿真實驗，仿真結果如圖2和圖3所示。

整車狀態變化如圖2所示，車速能良好跟隨工況運行。動力電池狀態變化如圖3所示，車輛在減速過程中通過制動能量回收給電池充電，SOC的變化較為平穩，動力電池運行狀態良好。

圖2 車速、加速度和行駛里程的變化

圖3 電池電壓、電流、能量和SOC的變化

4 結論

本文對一款電動物流車進行動力系統關鍵參數匹配，基于Cruise建立該款車的整車模型，并在NEDC工況下進行仿真分析。由仿真得到該電動汽車在當前工況運行過程中的加速度、行駛里程以及動力電池的SOC等參數的變化曲線圖，仿真結果表明了所建模型的正確性，為后期模型開發提供基礎。

[1] 王保華,羅永革.基于CRUISE的汽車建模與仿真[J].湖北汽車工業學院學報,2005(02):5-8.

[2] 王銳,何洪文.基于Cruise的整車動力性能仿真分析[J].車輛與動力技術,2009(02):24-26+36.

[3] 喻皓.基于Cruise的增程式純電動汽車仿真匹配分析[J].機電工程技術,2010,39(08):28-30+187+199.

Simulation and Analysis of Electric Vehicle based on Cruise

Ren Tianyuan, Song Weiping, Feng Qianlong, Shao Pandeng

( School of automotive engineering, Chang’an University, Shaanxi Xi’an 710064 )

Facing the global energy crisis and environmental pollution problems, all countries in the world are actively exploring solutions. As an important energy consumption industry, the automobile industry should play an important role in energy saving and emission reduction. Electric vehicles have great advantages in solving the problems of environmental pollution and energy shortage, so the development of electric vehicles should be vigorously promoted. In this paper, an electric logistics vehicle is designed, and the basic parameters of the key components of the power system are obtained through matching the powertrain. Based on the Cruise simulation software, after input of the parameters of each component, the mechanical connection, electrical connection and signal connection between the components are established, and the model of the whole vehicle is finally built. After setting the task parameters, the dynamic simulation experiment is carried out under NEDC driving cycle. The simulation results verify the correctness of the model and the feasibility of the design.

Electric vehicle; Cruise; Parameter matching; Simulation analysis

U469.72

B

1671-7988(2018)21-03-02

U469.72

B

1671-7988(2018)21-03-02

任田園，就讀于長安大學，碩士，新能源汽車技術。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.002