基本信息
- 項目名稱：
- 基于實測條件的純電動汽車仿真平臺開發(fā)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 基于MATLAB/SIMULINK開發(fā)了電動汽車整車及其關鍵部件的仿真模型，為其關鍵部件選型、匹配及整車控制策略優(yōu)化提供了技術平臺。為提高仿真精度，利用車載信息終端采集車輛運行信息，合成路譜，利用試驗臺測試得到電機、電池等部件的特性，為相應模型提供邊界條件。該平臺可按車輛的具體要求優(yōu)化選擇電機、電池等，也可優(yōu)化整車控制策略，利用車載信息終端監(jiān)測車輛的實際運行效果以進一步優(yōu)化整車設計方案。
- 詳細介紹：
- 基于MATLAB/SIMULINK開發(fā)了電動汽車整車及其關鍵部件的仿真模型，為電動汽車關鍵部件選型、匹配及整車控制策略優(yōu)化提供了技術平臺。為提高仿真精度，利用車載信息終端采集車輛運行信息，由目標道路工況模型形成目標路譜，利用電動汽車試驗臺測試得到驅動電機及動力電池等部件的特性，為相應模型提供計算邊界條件。該平臺可針對車輛的具體要求，優(yōu)化選擇驅動電機功率、動力電池組容量等，也可對整車控制策略進行優(yōu)化，利用車載信息終端還可監(jiān)測車輛的實際運行效果，以進一步優(yōu)化整車設計方案。 電動汽車仿真平臺在整車設計過程中已投入使用。借助該平臺，可完成零部件選型匹配、優(yōu)化控制策略、降低能耗、延長續(xù)駛里程、縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。相關技術已在車輛設計開發(fā)、運行監(jiān)測、關鍵部件使用優(yōu)化等方面得到應用。山東省有多家電動汽車整車及關鍵部件生產(chǎn)廠家，但整車匹配及控制策略優(yōu)化有待于深入研究，多家企業(yè)達成深入合作意向，推廣應用前景廣闊。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 目的和基本思路： 純電動汽車的驅動電機、動力電池等均各有特性和應用限制，需要從整車的角度按實際需求優(yōu)化匹配。為此，基于MATLAB/SIMULINK開發(fā)了電動汽車整車及其關鍵部件的仿真模型，為其關鍵部件選型、匹配及整車控制策略優(yōu)化提供了技術平臺。為提高仿真精度，利用車載信息終端采集車輛運行信息，生成路譜，利用試驗臺測試得到驅動電機等部件的特性，為相應模型提供邊界條件。該平臺可針對車輛的具體要求優(yōu)化選擇電機功率等，也可對整車控制策略進行優(yōu)化，利用車載信息終端還可監(jiān)測車輛的實際運行效果以進一步優(yōu)化整車設計方案。 創(chuàng)新點： 1提出利用道路工況模型與純電動汽車各部件模型聯(lián)合仿真，以實際運行中效率最優(yōu)為目標，開發(fā)整車控制策略。 2開發(fā)了車載信息終端，采集車輛運行信息，利用模糊聚類構建道路工況；道路工況和通過試驗臺獲取的關鍵部件特性參數(shù)，為仿真平臺提供邊界條件。 技術關鍵： 1建立準確模擬驅動電機工作特性、動力電池使用特性的仿真模型。 2開發(fā)基于GPRS/GPS及CAN的車載信息終端及無線監(jiān)控平臺。 主要技術指標： 1道路工況模型與驅動電機模型、動力電池模型、車輛運動學模型及整車控制器模型的聯(lián)合仿真平臺。可用于關鍵零部件選型、匹配和整車控制策略優(yōu)化。 2車載信息終端具備GPRS/GPS、FLASH存儲及CAN/485解析、模擬數(shù)字信號接入等功能；CAN/GPRS數(shù)據(jù)傳輸準確率高于95%；通過EMC、高低溫、振動、耐久等測試，符合GB/T19056-2003標準。
科學性、先進性
- 國內(nèi)外研究機構在電動汽車建模與仿真的研究方面取得了一定成績，但多局限于整車建模仿真或特定關鍵部件的仿真研究。在實車道路運行工況與試驗臺測試提供模型參數(shù)條件下，通過電動汽車仿真模型實現(xiàn)關鍵部件選型匹配及控制策略優(yōu)化開發(fā)的研究工作尚顯不足。 通過查閱國內(nèi)外有關文獻，融合汽車技術等多學科知識，利用MATLAB/SIMULINK對電動車整車及各部件進行建模仿真，實現(xiàn)其關鍵部件匹配選型及整車控制策略優(yōu)化。為提高仿真精度，開發(fā)了車載信息終端實現(xiàn)車輛運行信息采集，生成路譜，與利用電動汽車試驗臺實測的驅動電機及動力電池等部件的特性參數(shù)，為相應的模型提供邊界條件。為驗證仿真設計效果，可進行實車道路試驗，檢測實測運行時各部件的實際工作狀況，以對匹配、優(yōu)化方案進行評判，進一步完善整車設計方案。電動汽車仿真平臺在整車設計過程中已投入使用。 借助該平臺，可完成部件選型及控制策略優(yōu)化、縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。相關技術已在整車設計開發(fā)、車輛性能優(yōu)化及運營車輛監(jiān)測等方面得到應用。
獲獎情況及鑒定結果
- 1、2011年于本省獲第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省級大學生課外學術科技作品競特等獎 2、2011年于本校獲第十二屆“挑戰(zhàn)杯”“**市人民醫(yī)院”校級學生課外學術科技作品競賽特等獎
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 協(xié)商
作品可展示的形式
- 實物 圖紙 圖片 錄像
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 基于MATLAB/SIMULINK開發(fā)了電動汽車整車及其關鍵部件的仿真模型，為電動汽車關鍵部件選型、匹配及整車控制策略優(yōu)化提供了技術平臺。為提高仿真精度，利用車載信息終端采集車輛運行信息，由目標道路工況模型形成目標路譜，利用電動汽車試驗臺測試得到驅動電機及動力電池等部件的特性，為相應模型提供計算邊界條件。 該平臺可針對車輛的具體要求，優(yōu)化選擇電機功率、電池組容量等，也可對整車控制策略進行優(yōu)化，利用車載信息終端還可監(jiān)測車輛的實際運行效果，以進一步優(yōu)化整車設計方案。 電動汽車仿真平臺在整車設計過程中已投入使用。借助該平臺，可完成零部件選型匹配、控制策略優(yōu)化，可降低能耗、延長續(xù)駛里程，有效縮短研發(fā)周期、降低研發(fā)成本。 山東省有多家電動汽車整車及部件生產(chǎn)廠家，但整車匹配及控制策略優(yōu)化缺乏研究，已與多家企業(yè)達成深入合作意向，車輛設計開發(fā)、運行監(jiān)測、關鍵部件使用優(yōu)化等方面得到廣泛應用并產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益，推廣應用前景廣闊。
同類課題研究水平概述
- 發(fā)展純電動汽車是解決當前能源危機與環(huán)境污染的有效途徑。在國家政策大力支持下，各科研院所及企業(yè)投入了大量的人力物力，驅動電機及動力電池等關鍵部件研究取得了較大進步，各廠家紛紛推出了較為成熟產(chǎn)品。驅動電機、動力電池及其相應控制器等具有各自特性及應用范圍，但各生產(chǎn)廠家未從整車角度進行性能優(yōu)化，在整車裝配時導致各部件間匹配較不合理，導致整車性能降低，效率低下，能耗增加。 為有效解決上述問題，國內(nèi)外多采用建模仿真進行電動汽車優(yōu)化設計，目的是有效縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高新產(chǎn)品的質量。國內(nèi)外眾多企業(yè)及科研單位對電動汽車建模仿真進行了相關研究。 國外在上世紀七十年代開始研究電動汽車的建模和仿真，研制出多種電動汽車商業(yè)仿真軟件。目前，國外用于電動汽車的仿真軟件主要有美國能源部國家實驗室開發(fā)的SIMPLEV，該軟件可以定義部件模型參數(shù)，選擇道路循環(huán)；Texas A&M大學開發(fā)的V-ELPH、美國能源部可再生能源實驗室開發(fā)的ADVISOR及奧地利AVL公司開發(fā)的CRUISE，這三個軟件可以方便的配置控制參數(shù)，且都具有便捷通用的模型元件，軟件的操作直觀方便，此外，CRUISE還可與硬件系統(tǒng)聯(lián)合進行半實物仿真。國內(nèi)上海交通大學羌嘉曦等利用MATLAB/SIMULINK建立了電動汽車動力電池仿真平臺，能模擬電動汽車運行過程中蓄電池組的動態(tài)行為；山東大學李珂、遼寧工業(yè)大學陳勇等建立了電動汽車異步電機仿真模型和矢量控制模型，可滿足電動汽車驅動系統(tǒng)動力性仿真的要求; 北京航空航天大學的姬芬竹、合肥工業(yè)大學劉靈芝等人進行了純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)的匹配研究，并采用ADVISOR對匹配方案進行了仿真研究。 綜上所述，國內(nèi)外研究機構在電動汽車建模與仿真的研究方面取得了一定的成績，但多局限于整車建模仿真或特定關鍵部件的仿真研究。在實車道路運行信息采集與試驗臺測試提供模型參數(shù)條件下，通過電動汽車仿真模型運行實現(xiàn)關鍵部件選型匹配選型及控制策略優(yōu)化開發(fā)的研究，有待于深入。 本項目在實測道路工況及電機、電池等關鍵部件信息條件下，利用MATLAB/SIMULINK對電動車整車及各關鍵部件進行建模仿真，實現(xiàn)電動汽車關鍵部件匹配選型及整車控制策略優(yōu)化。本項目的開展可實現(xiàn)最佳動力系統(tǒng)結構、參數(shù)選擇及控制策略開發(fā)，找到關鍵技術的突破口，加快純電動汽車開發(fā)的進程。
