基于adams的电动汽车的悬架的研究

一 课题背景、目的和意义

汽车的出现改变了世界，促进了经济的发展，改善了人们的生活，但发展到今天，也带来严重的三大问题，即能源、环保、安全。想解决能源和环保问题，就要根据需要和可能分阶段进行，到20xx年左右，应主要解决空气污染，即空气中的有害气体，主要大力减少汽车尾气排放中的二氧化碳和微粒，为此要大力推广适应发展趋势的电动汽车。电动汽车中的纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车各有特点，有不同的应用范围，也处在不同的开发阶段。这里集中讨论纯电动车，纯电动汽车使用电动机作为动力，用蓄电池作为能源储存单元，用电力作为能源。其特点是无排放，不依赖汽油。但由于蓄电池的能量密度和功率密度比汽油低很多，因此纯电动汽车的续驶里程有限。虽然近来对高性能动力电池，如锂离子动力电池的研究取得很大进展，但其成本较高，因此纯电动汽车主要运用于小型车、短途的社区交通。

电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、控制器和辅助设施蓄电池六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此蓄电池汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。驱动的方式的不同，造成了电动汽车与普通汽车的驱动机构和传动机构截然不同，重心也由于电池的重量的摆放位置不同而变动，另外其底盘重量也相差甚远，地盘偏轻，这就降低了车辆在行驶过程中特别是高速行驶过程中的平顺性，不稳定性增加，增加了发生事故的几率。

ADAMS是法国DassaultSystem公司的CAD、CAE、CAM一体化软件居世界CAD、CAE、CAM领域的领导地位，广泛应用于航空航天，汽车制造、

电子、电器消费品行业。具有机械设计、装配设计、焊接设计、模具设计、工程绘图，工程分析、有限元分析，动态仿真分析等强大而全面的功能。是现代车辆设计最理想的辅助设计软件。

本研究的目的在于：通过利用ADAMS对电动汽车的悬架的优化设计，改善电动汽车的行驶的平顺性，提高安全性，使电动汽车更普遍被大众使用。

二、国内目前研究电动汽车的情况

我国已经完成了电动汽车的功能样车、性能样车、小批生产和示范运行，目前已进入推动产业化的阶段。“十五”期间，电动汽车被列入“863”科技重大专项，随着投资增加和各方面重视程度不断提高，市场需求也越来越大。现阶段我国现阶段主要要解决多能源驱动控制理论和实践，还要解决关键零部件，如电机、电力电子变换器、动力电池、能源管理系统、变速器的批量生产技术，更要面临产品的可靠性、安全性、稳定性、成本以及能不能被市场接受的问题。

目前国内的电动汽车一般是由传统汽车改装而成 改装的电动汽车存在以下问题：

１、传统的汽车由于车身结构已经成型 在改装过程中动力系统及控制系统的空间布置受限制。

２、改装的电动车由于整车总布置发生变化 相对于改装前整车的操纵稳定性 平顺性有所下降

３、改装的电动车为保证前后桥载荷分配，电池布局比较分散，不利于电池管理和电池组快速更换。

由传统汽车改装成的电动汽车存在以上各种问题，因此需要对其进行优化布局，改进其平顺性，需要进行主要就悬架优化设计方面的研究。从而提高电

动汽车整车的动力性能和可靠性及改善驾驶员及乘客的舒适度，更有利于节约成本 实现批量化生产 满足国内外市场的需要。

三、研究思路

本课题是通过对国产电动汽车的悬架的优化设计，提高电动汽车的乘坐舒适度，这里利用利用ADAMS的建模功能，动态仿真分析功能，对现有悬架进行改进，提高电动汽车的平顺性进而提高其安全性。

四 本课题的主要研究内容，拟解决的技术难点和主要创新点。

（一） 主要研究内容

1、实地考察国产电动车外观及性能，获取主要尺寸数据。

2、利用ADAMS软件模拟制作悬架的虚拟模型，并对其进行运动仿真。并对其性能做出评价。

4、通过计算对其悬架进行优化设计。

5、对优化设计后的悬架进行运动仿真，校核，得出结论。

(二) 拟解决的技术难点

1 、利用adams软件进行对实际部件的仿真及动态仿真分析。

2 、对悬架进行优化设计计算。

（三）主要创新点

1、用adams对电动汽车进行仿真设计，减缩短了国产电动车悬架部分的制造周期。因而减少了因实际试验造成的工程材料的浪费。

2，从对悬架优化设计方面提高车辆的平顺性，提高驾驶的安全性。

四、可行性分析

1、理论基础

通过阅读大量关于基于ADAMS的汽车设计与电动汽车设计的文献，理清了研究思路。有丰富实践经验的张小印导师做指导。

2、试验基础

以济南XX电动汽车厂提供试验用样车。同时提供各部件尺寸数据。疲劳测试实验所需的设备都已具全。TASH-100近红外光组织血氧无损监测仪和可见光血氧无损监测仪，用于采集人脑组织氧信号。反应时间测定仪，用于测量人疲劳驾驶前后的反应时间。

3、已准备的工作

已经阅读了大量文献资料，国产现代电动汽车发展现状有了一定的了解。对济南XX电动车做了详细的考察。初步掌握利用ADAMS软件进行仿真的基本操作技能。

五 时间安排

2009 .2——2009.3完成所需数据的获取。

2009.4——2009.5分析仿真，及优化设计。

2009.6——2009.7对设计后的悬架进行虚拟校核。

2009.8——2009.9整理数据写出论文初稿。

附：参考文献：

[1]、 唐应时、杨 勇、李振磊、龚 旭 重型卡车主动悬置驾驶室舒适性仿真研

究 长沙交通学院学报 第23卷第2期

[2]、 于学华 汽车悬架设计概念的研究 20xx年12月 噪 声 与 振 动 控 制

第6期

[3]、 、周荣 、鲁守卫 、满开美 、岳凤来 某微型电动轿车车身骨架有限元分析 农业装备与车辆工程２００８ 年第 １０ 期

[4]、范 丛 山 电动汽车技术原理及发展展望 扬州职业大学学报

20xx年 9 月第 11 卷 第 3 期

[5]、辛克伟, 周宗祥, 卢国良 国内外电动汽车发展及前景预测

[6]、 王成悦 张 兴 杨淑英 谢 震 电动汽车对称半桥DC/DC变换器的建模

和控制 电力电子技术 2008 年 10 月 第 42 卷第 10 期

[7]、张德超 杨亚娟 刘红领 陈伟 基于ADAMS_Car的悬架运动学、动力分

析 天津汽车

[8]、张立军 张 宇 赵 亮 基于悬架刚柔耦合模型的汽车平顺性 农业机械学

报 20xx年8月 第39卷 第8期

[9]、孙 涛 冯金芝 喻 凡 车辆悬架不确定性对行驶平顺性能影响的鲁棒保守

性分析 振动与冲击 第27卷第8期

[10]、董艳荣，王建生 基于虚拟样机技术的摩托车平顺性分析 五邑大学学报

（自然科学版）2008 年 5 月 第22卷 第2期

[11]、卢剑伟，陈 解，王其东 平顺性仿真驱动的板簧承载式悬架参数优化

系统仿真学报20xx年11月 第19卷第21期

第二篇：电动汽车开题报告

北京石油化工学院

本科毕业设计（论文）开题报告

题目名称：电动汽车检测关键技术探讨与研究

题目类型：

*************************

专 业： 电气工程及其自动化

学 院： 信息工程学院

年 级： 

***************************

20xx 年x 月x日

一、选题背景、研究意义及文献综述

1、选题背景

随着全球范围可再生能源的开发和应用，推动汽车电动化对于减少我国对传统能源的依赖、实现技术创新、自主品牌的实质性突破具有重大战略意义。

我国大城市的大气污染已不能忽视，汽车排放是主要污染源之一，我国已有16个城市被列入全球大气污染最严重的20个城市之中。我国现今人均汽车是每1000人平均10辆汽车，但石油资源不足，每年已进口几千万吨石油，随着经济的发展，石油进口就成为大问题。因此在我国研究发展电动汽车不是一个临时的短期措施，而是意义重大的、长远的战略考虑。 　　

纯电动车省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统，相比传统汽车的内燃汽油发动机动力系统，电动机和控制器的成本更低，且纯电动车能量转换效率更高。因电动车的能量来源——电，来自大型发电机组，其效率是小型汽油发动机甚至混合动力发动机所无法比拟的。　　

2、研究意义

电动汽车在能源、环保方面的意义是重大的。这种被称为“零排放”的汽车吸引着全世界的目光。据统计，2000年我国进口石油7000万吨，预计2010年后将超过1．5亿吨，相当于科威特一年的总产国家量。环保中心预测：到2010年，我国汽车尾气排放量将占空气污染源的64％。传统的内燃汽车在国外开发的历史已有百年，中国费了很大的力气却仍然只是抓住了尾巴。相比之下，电动汽车还属于产业化初期，尚未形成新的工业体系，中国和其他国家一样处在同一条起跑线上，因此中国在电动汽车领域参与世界的竞争是公平的。“863”电动汽车重大专项规划组组长、同济大学新能源汽车工程中心主任万钢教授说：“在传统汽车领域，我们与发达国家的差距是20年，而在电动汽车领域的差距只有5年。” 作为一种小型、中速和短途的日常交通工具，电动汽车在中国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。

从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代是一个刻不容缓的问题。

降低我国石油对外依存无非两个方面：一是节约用油，二是替代。跟其他发达国家一样，交通运输将成为我国石油最重要的消费行业。预计我国2020年汽车将消耗石油3.5亿吨左右，约占石油总消耗量的65%。因此，如果我们可以控制汽车增量，在一定程度上，就可以控制石油对外依存量。那么，我国的汽车产业发展状况如何？

　　2001—2009年，我国汽车需求年均增长24.9%，远高于全球汽车增长幅度。2010年我国汽车销量约1800万辆。随着收入的提高，汽车产业将继续保持高速增长态势，汽车市场规模将长期处于世界首位。

　　石油最具潜力的替代应该与交通运输相关，如果汽车的数量(增量)无法减少，那么，汽车燃料的石油替代将是我国减少石油对外依存的一个最重要的方面。从产能、石油储采比、消费增长量和进口依存度的现状和预期来看，我国的能源安全将日益脆弱，汽车燃料替代则是一个刻不容缓的问题。如果政府愿意将发展电动汽车提高到保障我国能源安全的位置，我们就可以预期电动汽车产业将有一个快速发展。

3、文献综述

随着全球经济的复苏和发展，汽车已经大量进入家庭，尤其是发展中国家。但是，能源紧缺，环境污染这些问题也日益突出，如何解决这些问题，实现可持续发展，这一课题摆在了我们面前。从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力汽车方面，日本居世界领先地位。美国三大汽车公司只是小批量生产、销售过纯电动汽车，而混合动力和燃料电池电动汽车目前还未能实现产业化，日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。目前我国各大汽车集团都在进行电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国电动汽车的研究发展。

通过对文献资料阅读和分析，了解了电动汽车的一些关键技术，而且通过对于国家标准GBT19751-05混合动力电动汽车安全要求、GBT19752-05混合动力电动汽车动力性能试验方法和GBT19753-05轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法的查询，知道了对于电动汽车的检测是十分严格的。因为是电动汽车，能源是全车的核心，通过查阅资料和相关信息，对于电动汽车电池的种类及它们的优缺点有了一定的认识，也会在以后的研究中关注比较常用的电池。

除了电池以外，电动汽车的其他关键性能指标也是要求严格，如电动汽车的动力系统、驱动电机、电池管理、绝缘保护、制动系统、电气信号等。这些内容都是在接下来的研究中需要特别注意的。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题

1.电动汽车电池及管理系统：研究电池单体结构设计以及体系配比技术，研究系统SOC、SOH和SOF估算和控制技术，电池系统高效管理技术，系统热、电、结构设计一体化集成技术；研究系统试验验证评价技术；可靠性满足整车集成要求，安全性、电磁兼容性等满足国家标准或相关规范要求。

2.电动汽车电机及控制系统：研究电机与发动机、电机与变速箱等机电耦合装置集成技术，研究双（单）电机控制器的集成技术，研究电机及其控制系统的性能提升与安全控制技术，研究电机及其控制系统的可靠性、耐久性、环境适应性、电磁兼容以及减振降噪技术，研究批量生产的先进制造和质量控制技术。

3.超级电容器：研究标准化和模块化的混合动力汽车电源模块。在保持超级电容器高比功率、长寿命和快充特点的基础上，大幅度提高比能量。

4.相关检测方法技术经济分析

三、研究步骤、方法

1.电动汽车电池及管理系统：以单片机为核心，采用分布式网络控制系统结构，可以实时检测动力电池的各种运行参数。可以根据电池状态进行故障诊断和报警, 同时具有热管理功能等；系统参数通过PC进行标定，通过CAN总线与整车其他系统进行通信实现信息共享。

车载充电机，具有为电动汽车动力电池，安全、自动充满电的能力，充电机依据电池管理系统（BMS）提供的数据，能动态调节充电电流或电压参数，执行相应的动作，完成充电过程。

1）具备高速CAN网络与BMS通信的功能，判断电池连接状态是否正确；获得电池系统参数、及充电前和充电过程中整组和单体电池的实时数据。

2）可通过高速 CAN网络与车辆监控系统通信，上传充电机的工作状态、工作参数和故障告警信息，接受启动充电或停止充电控制命令。

3）完备的安全防护措施：

交流输入过压保护功能；

交流输入欠压告警功能；

交流输入过流保护功能；

直流输出过流保护功能；

直流输出短路保护功能；

输出软启动功能，防止电流冲击；

在充电过程中，充电机能保证动力电池的温度、充电电压和电流不超过允许值；并具有单体电池电压限制功能，自动根据BMS的电池信息动态调整充电电流。自动判断充电连接器、充电电缆是否正确连接。当充电机与充电桩和电池正确连接后，充电机才能允许启动充电过程；当充电机检测到与充电桩或电池连接不正常时，立即停止充电；

充电联锁功能，保证充电机与动力电池连接分开以前车辆不能启动；

高压互锁功能，当有危害人身安全的高电压时，模块锁定无输出；

具有阻燃功能。

车载充电机技术指标：

输入电压：AC220V，50Hz±1Hz；

输出电压范围：DC140～360V

输出电流范围：1A～12A

最大功率：5KW

转换效率：≥92%（满载）

功率因素：≥0.99（满载）

环境温度、工作温度：-30～70℃（50℃以上限功率输出）

保护功能：输出过压、过流、短路、过热、电池反接保护

电动汽车车载充电机

系统总体：

（1）具有CAN总线接口及功能：充电模式可通过CAN（2.0B）总线接口自动控制；电池管理系统通过CAN通讯控制充电机实现分阶段恒流恒压充电；工作状态和故障信息可以通过CAN接口读取。

（2）必要的保护功能：短路（交流和直流侧），输出过流、过压、欠压、过热等。

（3）在交流电源欠压保护后，电源电压恢复正常后，可以自动恢复充电的功能；

停电后恢复供电时，充电机具有自动恢复充电功能。

（4）电磁兼容性：满足车辆电气系统电磁兼容性

（5）输入输出接口包括：220VAC、13.5VDC、CAN通信、250—400VDC。

充电机系统技术及考核指标

（1）额定功率：2.8KW

（2）输入电压220 10%，50~60Hz

（3）电压输出：高压250-400VDC，精度FS 1%；低压：13.5VDC（150W）

（4）输出电流：0~7A，精度为FS 1%，充电电流<1A时自动停机

（5）整机效率：85%

（6）输出电压纹波：小于1%

（7）外形尺寸：小于370mm 230mm 180mm。

（8）连续工作时，环境温度-20~40℃ ，箱体内系统温度-20~65 ℃。

（9）系统连续工作时间7~8小时

（10）使用环境：车载

2.电动汽车电机及控制系统：从电机、功率电子装置和控制技术三个方面论述了当

前的研究现状，指出了其未来的发展趋势。电动汽车对驱动电机及控制系统的要求主要有：

(1)以转矩为控制目标，油门和制动的开度是电磁转矩给定的目标值，要求转矩响应迅速，波动小；

(2)电动汽车要求驱动电机要有较宽的调速范围，电机能在四象限内工作；

(3)为保证加速时间，要求电机低速时有大的转矩输出和较大的过载倍数，为保证汽车能跑到最高车速，要求电机高速区处有一定的功率输出；

(4)驱动系统高效、可靠性好、电磁兼容性好且易于维护等。

电动汽车用电动机及驱动系统的性能比较

电机比较

工业用与汽车用驱动电机系统的主要差别

3.超级电容器：研究碳材料、电解液等关键材料技术；研究单体电容电性能设计和结构设计、模块设计，模块均衡及热管理等技术等。

四、研究工作进度

五、主要参考文献

郑敏信，齐铂金，吴红杰，等. 混合动力客车锂离子动力电池管理系统[J]. 高技术通讯，2008.2，18(2)

袁方伟，陈思忠. 电动汽车电池管理系统的研究[J]. 汽车研究与开发，2003,(3)

万沛霖. 电动汽车的关键技术[M]. 北京：北京理工大学出版社，l998,12

王玲. 混合动力大巴用高比功率镍氢电池的管理系统设计[D]. 北京：北方工业大学，2004

张扬，王峰光. 铅酸蓄电池维护与测试现状及测试技术发展趋势[J]. 电源技术应用，2005,(7)

陈清泉,孙逢春,祝嘉光,等. 现代电动汽车技术[M]. 北京：北京理工大学出版社，2002.1l

张锐，张维戈，文锋. 一种电动汽车绝缘性能的测量方法[J]. 国外电子测量技术. 2007,26（10）

黄勇，陈全世，陈伏虎. 电动汽车电气绝缘检测方法的研究[J]. 仪器仪表与检测. 2005,4

六、系（教研室）评议意见

评议人：

年 月 日