基于Cruise的电动汽车仿真分析

任田园，宋伟萍，冯乾隆，邵攀登



基于Cruise的电动汽车仿真分析

任田园，宋伟萍，冯乾隆，邵攀登

（长安大学汽车学院，陕西 西安 710064）

面对全球能源危机和环境污染问题，世界各国都积极探索解决途径，汽车产业作为重要的能源消费产业，应该在节能减排方面发挥重要作用。电动汽车在解决环境污染和能源短缺等问题方面具有极大优势，故应大力推动电动汽车的发展。文章设计一款纯电动物流车，通过动力总成匹配得到动力系统关键部件的基本参数。基于Cruise仿真软件，输入各部件参数后依此建立各部件间的机械连接、电气连接和信号连接，最终搭建整车模型。设置任务参数后，在NEDC工况下完成动力性仿真实验。仿真结果验证了模型的正确性和设计的可行性。

电动汽车；Cruise；参数匹配；仿真分析

前言

随着社会发展，电动物流车逐渐进入人们视线。一是电动汽车在解决环境污染和能源短缺等问题方面具有优势，二是目前我国电商产业促进了物流型车辆的应用。因此电动物流车具有很大的发展潜力。因此，本文对设计的电动物流车进行动力参数匹配，基于Cruise软件对动力性能进行仿真分析，为该类型汽车的开发奠定基础。

1 整车参数

整车基本参数和目标性能参数如表1所示。

表1 整车参数

2 总成参数匹配

2.1 驱动电机的参数匹配与选型

本文选用永磁同步电机。由最高车速和最大爬坡度计算需要的电机峰值功率，由常规车速、额定转速与峰值转速的关系分别得电机额定转速和峰值转速为3061kw和9183kw，由额定转矩和额定转速计算额定功率为40kw，由最大爬坡度计算电机峰值功率为50kw。

2.2 动力电池选型与参数匹配

本文选取磷酸铁锂电池作为动力电池。由电机额定电压得电池组的电压为256V，单个磷酸铁锂电池的电压是3.2V，所以需80个电池串联。电池能量可以通过下列的公式来进行计算：

计算得W=39.85KW·h。可知整车所需的串联电池组能量为256V×20Ah=5120W，所以为了满足汽车的动力性要求，需8个电池组并联。动力电池总能量取40kw·h。

3 仿真验证

图1 整车模型

本文基于Cruise建立电动物流车的整车模型，包括动力电池、驱动电机、主减速器、差速器、制动器、车轮以及驾驶员模型等模块。根据本文设计车型和驱动模式，首先明确搭建整车模型对应的project、车型以及零部件模型。根据纯电动物流车的总布置和结构形式，选择对应部件模块，并设置用于仿真计算的各模块主要参数。按照汽车构型方案，使用Cruise模块中的Connect功能依此建立各部件间的机械连接和电气连接。正确掌握汽车各个部件间的信号传递关系与控制逻辑，从而根据信号传递关系，依此建立各部件间的信号连接。最终建立的电动物流车整车模型如图1所示。

整车模型建立以后，本文选择标准工况中的NEDC循环工况对构建模型进行仿真分析。在Cruise的任务设置页面，设置仿真步长为0.01秒，选用标准驾驶员模型和标准道路模型。完成任务设置后，进行基于NEDC工况的仿真实验，仿真结果如图2和图3所示。

整车状态变化如图2所示，车速能良好跟随工况运行。动力电池状态变化如图3所示，车辆在减速过程中通过制动能量回收给电池充电，SOC的变化较为平稳，动力电池运行状态良好。

图2 车速、加速度和行驶里程的变化

图3 电池电压、电流、能量和SOC的变化

4 结论

本文对一款电动物流车进行动力系统关键参数匹配，基于Cruise建立该款车的整车模型，并在NEDC工况下进行仿真分析。由仿真得到该电动汽车在当前工况运行过程中的加速度、行驶里程以及动力电池的SOC等参数的变化曲线图，仿真结果表明了所建模型的正确性，为后期模型开发提供基础。

[1] 王保华,罗永革.基于CRUISE的汽车建模与仿真[J].湖北汽车工业学院学报,2005(02):5-8.

[2] 王锐,何洪文.基于Cruise的整车动力性能仿真分析[J].车辆与动力技术,2009(02):24-26+36.

[3] 喻皓.基于Cruise的增程式纯电动汽车仿真匹配分析[J].机电工程技术,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

任田园，就读于长安大学，硕士，新能源汽车技术。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.002