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燃料电池汽车动力系统仿真试验台开发

燃料电池汽车动力系统仿真试验台开发
燃料电池汽车动力系统仿真试验台开发

1前言

燃料电池汽车动力系统涉及燃料电池、动力蓄电池、电机及其控制等技术[1],燃料电池汽车最佳的匹配开发需要一套行之有效的动力系统匹配试验方法。

为满足新一代燃料电池汽车动力系统全部功率范围内精确加载及测试的需要,开发了燃料电池汽车动力系统匹配试验台。该试验台实现了并行开发,即在缺少燃料电池或动力蓄电池的情况下,利用电源模拟设备也能够进行动力系统的联合调试及评价系统的动力性、经济性,且能做到驾驶员在环调试。该试验台可模拟汽车行驶过程中的风阻、滚动阻力,将目前只能在转鼓上才能进行的试验内容转移到匹配试验台上进行,可节约试验成本,缩短动力系统开发周期,提高开发效率。

2试验台的系统方案

联合调试或验证燃料电池汽车动力系统的控制策略与控制算法时,需要完备的试验条件。燃料电池汽车动力系统仿真试验台的功能和开发要求如下:a.解决精确大范围加载问题;

b.能够在整车装备前进行动力系统匹配标定;

c.适应不同的燃料电池发动机、二次电源部

觹基金项目:国家863项目资助(项目编号:2006AA11A101)。

3刘永木,刘旺生,李洪泽.SAE J1939标准下的汽车CAN通信报文/帧格式.长春工业大学学报,2004,24(1):53~55.

4陈锡辉.Labview8.20程序设计.北京:清华大学出版社, 2007.

5广州周立功单片机发展有限公司.CAN-bus通用测试软件及接口库函数库使用手册V1.9.

6Johnson V H,Wipke K B,Rausen D J.HEV Control Strategy for Real-time Optimization of Fuel Economy and Emissions.

SAE2000-01-15.

7邓亚东,高海鸥,王仲范.并联式混合动力电动汽车控制策略研究.武汉大学学报,2004,37(3):139~144.

8张彤,袁银南,朱磊.基于超级电容的并联混合动力轿车的开发.内燃机工程,2008,29(1):1~5.

(责任编辑文楫)修改稿收到日期为2008年12月15日。

燃料电池汽车动力系统仿真试验台开发觹

钟再敏孔勇进徐志俊

(同济大学)

【摘要】为满足燃料电池汽车动力系统全部功率范围内精确加载及测试的需要,开发了燃料电池汽车动力系统仿真试验台,介绍了该试验台的系统方案及电源模拟技术和惯量模拟技术。该试验台以双向DC-DC变化器模拟燃料电池,以电模拟方式进行驶使阻力的模拟和控制,通过控制电机的速度变化率实现惯量模拟。通过调试试验,得到了设计预期的电源模拟和惯量模拟效果。

主题词:燃料电池汽车试验台电源模拟惯量模拟

中图分类号:U467.5文献标识码:A文章编号:1000-3703(2009)02-0050-04

The Development of FCV Powertrain Simulation Test Bench

Zhong Zaimin,Kong Yongjin,Xu Zhijun

(Tongji University)

【Abstract】In order to meet accurate loading and testing requirements in the whole power range of FCV powertain, the simulation test bench is developed and the system scheme,power simulation technology and inertia simulation technology of this test bench are also introduced in this paper.The test bench uses a two-way DC-DC variator to simulate fuel cell and uses electric simulation to simulate and control running resistance,and the inertia simulation is realized by controlling the motor’s speed.The power simulation and inertia simulation effects complies with the expected results through commissioning tests.

Key words:Fuel cell vehicle,Test bench,Power simulation,Inertia simulation 50

——

汽车技术

2009年第2期

件、电流变换装备类型配置;

d.具有一定的电源模拟功能;

e.

能够对动力系统技术平台的动力性、经济

性进行评测及系统匹配标定。

该试验台由大功率测功机、整流逆变设备、驱动电机、扭矩仪等设备及具备支撑、传动、连接等作用的装置组成[2~4]。动力匹配平台原理如图1所示,测功机、扭矩仪和驱动电机(电机)按顺序依次安装固定在平台上,相邻部件之间通过联轴器机械连接。由燃料电池(FCE )为电机提供电能,电机将电能转化为机械能从电机的输出端通过联轴器、扭矩仪传输给测功机,测功机将所获得的机械能转化为电能,通过电源柜(整流器和逆变器)将电能回馈给电网。也可以在无汽车外部能源的情况下(缺少燃料电池)通过开关柜切换电源,直接由DC /DC 变换器给电机供电,实现电功率和机械功率的闭环,进而节约电能。

图1动力匹配平台原理示意

3电源模拟

设计该试验台时配备了电源模拟系统,可直接

通过整流器从电网获取电能供给驱动电机。双向

DC /DC 变换器用于模拟燃料电池输出特性曲线,使

试验台在缺少燃料电池的情况下仍能正常进行试验,大大降低了试验进程的不确定性。

3.1双向DC /DC 变换器原理

该试验台所作的电源模拟(模拟燃料电池)就是从电源柜中获取700V 的高压直流电,然后通过双向DC /DC 变换器[5](见图2)转换为随输出电流的增加而逐步降低的输出电压。

图2双向DC /DC 变换器原理示意

双向DC /DC 变换器的主要功能是将电源柜中的高压直流电降为低压直流电(设拟定电压为400

V ,与动力蓄电池组的输出电压相似)为驱动电机供

电,或在车辆制动能量回馈试验中将低压直流电(400V ,为驱动电机反拖所产生的电能)升到700

V ,反馈电网。所以,所设计的双向DC /DC 变换器具

有能量的双向流动功能。

3.2电源模拟模块

测功机通过2个整流逆变驱动器与电网相连,

驱动器两端分别是通向电网的三相交流电和通向测功机的三相交流电,而2个驱动器之间是可控直流电。电源模拟模块就是取这2个驱动器之间直流电压,经过电源模拟模块的处理,输出类似于燃料电池或动力蓄电池输出特性的直流电压,供给被测燃料电池汽车的动力控制系统,以带动驱动电机运转。电源模拟模块如图3所示。

图3电源模拟模块示意

燃料电池输出的是直流电压,所以电源模拟模块就是一个大功率的电压闭环直流-直流变换器。

通过调试试验,该双向DC /DC 变换器在630V 的输入电压下,通过单个电感的电流波形如图4所示,测得平均电流为65A ,其输出电压稳定在400

V 。由图2可知,变换器采用的是三路并联结构,则3

个电感总电流达到195A ,于是总功率达到了78kW ,可直接给电机驱动器供电,在缺少电池的情况

下保证了试验的进行,基本达到了电源模拟的目标。

图4双向DC /DC 变换器电感上的电流波形

4

惯量模拟

现有动力系统匹配平台大都采用电惯量模拟和

机械惯量模拟的混合方式,用测功机模拟道路阻力和空气阻力,用飞轮组模拟加速阻力[6],且由于不同汽车的等效惯量不同,需要加装不同的飞轮组,大大增加了安装及试验的准备时间。而所设计的汽车动力匹配试验台采用电模拟方式进行行驶阻力的模拟

和控制,不再采用飞轮,因而大大缩短了试验准备时

电机驱动器

PCU

整流/逆变

电网

测功机

扭矩仪

整流/逆变

电机

双向DC /DC

开关柜

燃料电池

ECU

三相电直流电

机械连接

IPM

Q1

+C1

高压端

700V

Q2

D1

Q3

D3

Q5

D5L1L2L3

D2

Q4

D4

Q6

D6

低压端

400V

+C2测功机

电网

380V

整流/逆变

整流/逆变640V

双向DC /DC

三相电

直流电

807060电流/A

20

40

6080100120

时间/s

51——

间。

4.1汽车行驶阻力的计算加载

该试验台采用测功机来施加滚动阻力、空气阻力、坡度阻力及加速阻力,而行驶阻力的大小将根据车速、所模拟的路面状况及车辆本身的技术参数来确定。在该试验台中,将行驶阻力分为非惯性阻力(滚动阻力、空气阻力和坡度阻力)和惯性阻力分别加载[7]。

4.1.1非惯性阻力的计算

在试验时,通过测功机上的增量式编码器可得到驱动电机的转速n,根据驱动电机转速或发动机转速与汽车行驶速度之间的转换关系计算出相应的车速,然后根据汽车行驶阻力F r(不包括惯性阻力,车辆处于匀速状态)的计算式(1)计算出汽车在不同行驶工况下的行驶阻力。电机驱动器通过转矩仪读出作用在测功机上的力矩,通过式(1)反推出驱动电机理论上的转速,然后由编码器实时跟踪驱动电机的转速,以转速闭环来实时控制整个驱动系统的转速。

F r=F f-F w+F i=G·f·cosα+C D·A·u2

a

21.15·

G·sinα(1)

u a=0.377r·n

g0

(2)

式中,F f为滚动阻力;F w为空气阻力;F i为坡度阻力,G为汽车质量;f为滚动阻力系数;α为坡度;C D为空气阻力系数;A为迎风面积;u a为车速;r为车轮半径;i g为变速器传动比;i0为减速器传动比。

然后可根据式(3)得出作用在驱动电机上的阻力矩T r,这也是测功机施加给驱动电机的阻力矩:

T r=

F r·r

i g·i0·ηT(3)

式中,ηT为传动系统的机械效率。

由式(2)和式(3)可得到转矩/转速关系式为:

T r=G·f·cosα+C D·A·n2·r2

6.72×10-3i

g

2

·i

2

+G·sinα

αα·r/i g·i0·ηT

(4)4.1.2惯性阻力的计算

在汽车加速行驶时,需要克服其质量加速运动时的惯性力,即加速阻力F j。汽车质量分为平移质量和旋转质量两部分,加速时不仅平移质量产生惯性力,旋转质量也产生惯性力偶矩。为方便计算,一般将旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力。对于固定传动比的车辆,常以系数δ作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽车旋转质量换算系数,δ主要与汽车飞轮的转动惯量、车轮的转动惯量及传动系的传动比相关,由下式推出:

δ=1+1∑I w+1·

I f·i2

g

·i

2

·ηT

(5)式中,I w为车轮的转动惯量;I f为飞轮的转动惯量。

然后根据下式确定汽车的等效转动惯量J V:

J V=

δ·G·r2

i2

g

·i

2

(6)

进而可求得测功机应施加给驱动电机的惯性阻力矩T J:

T J=J V·

d n

d t(

7)4.2行驶阻力模拟及惯量模拟方法

在计算出理论上驱动电机所受到的阻力矩后,还要将该理论值通过测功机施加在驱动电机上。4.2.1行驶阻力模拟方案

燃料电池汽车上使用的驱动电机及其电机驱动器系统采用转矩模式控制电机,即设定驱动电机的输出扭矩,当需要汽车加速时就增大驱动电机的扭矩,反之则减小扭矩。

行驶阻力模拟的基本原理是:当汽车在平衡状态(匀速行驶或静止)时,测功机在转速模式下运行,其施加给驱动电机的阻力矩与驱动电机输出的扭矩相等,并控制这个系统的转速。而测功机设定转速的确定是先根据式(4)和测得的连接轴上的扭矩推出车速u a,然后再根据车辆传动系统的具体参数及u a 计算出测功机的设定转速n(由于测功机和驱动电机采用联轴器机械连接,两者转速相等),并通过测功机驱动器的速度闭环控制,使驱动电机的实际转速稳定在设定转速下。这样可保证在驱动电机输出扭矩不变时,将其转速稳定在与实车工况相似的转速,能够精确模拟汽车在稳定状态下的行驶阻力。4.2.2惯量模拟方法

因为驱动电机采用转矩模式进行控制,所以测功机不能再采用此模式,否则会影响试验台的稳定,因此不能根据式(7)直接计算惯性阻力T J进行加载。但因转动惯量是表征刚体转动惯性大小的物理量,是物体保持原来匀速圆周运动或静止状态的能力,物体质量(惯性)越大,则越难改变它的运动状态,即在同等情况下,相比较而言惯性大的物体其速度的增量会较小,所以同样可以通过控制驱动电机的速度变化率(即加速度)来实现惯量模拟。

汽车在实际道路行驶状态下,其加速度可由下式计算:

52

——

汽车技术

2009年第2期

T M -T r =J V

·d n

d t

(8)

式中,T M 为电机的输出扭矩。

而在燃料电池汽车动力匹配试验台上存在以下关系式:

T M -T D =J B

·d n d t

(9)

式中,T D 为测功机输出阻力矩;J B 为燃料电池汽车动力匹配试验台上所有部件的等效转动惯量之和(包括测功机、扭矩仪、驱动电机等)。

式(9)与式(8)相减得:

T D -T r =(J V -J B )·d n (10)

实际中,驱动电机转矩响应较快,测功机的输出扭矩可利用电机驱动器的内部变量即转矩给定值近似代替。

惯量模拟的基本流程如图5所示。模拟流程为:首先由测功机的反馈转速及式(4)计算出阻力矩T r ,然后将其与电机驱动器读出的转矩给定值相减,得出转矩差,再根据式(10)并积分求出新的设定转速

n set ,将n set 与实际测定转速同时作为PID 控制输入

参数输入电机驱动器。

图5惯量模拟流程示意

4.3惯量模拟试验结果

惯量模拟的理论计算及实际实现过程主要通过电机驱动器提供的二次开发工作环境来实现。

为验证该动力匹配试验台惯量模拟的有效性,以某燃料电池汽车为例进行试验。设定汽车参数为:质量M =1814kg ,传动比i g =10,机械效率ηT =0.96,车轮直径D =0.572m ,空气阻力系数C D =0.3,汽车迎风面积A =1.8m 2,空气密度ρ=1.2258kg /m 3。当测功机进入工作状态后,通过整车控制器(VMS )给驱动电机加载,模拟驾驶员脚踩油门踏板的动作。在驱动电机输出扭矩为一稳定值时,即稳定油门开度加速情况下,可记录驱动电机的加速曲线;在电机转速稳定后,模拟驾驶员松开油门踏板,即通过VMS 将驱动电机输出扭矩变为0,则可观察到驱动电机减速曲线。所得驱动电机模拟加速、减速曲线如图6a 所示。

(a )模拟加速、减速曲线

(b )实测加速、减速曲线图6

驱动电机加速、减速曲线

实车测得的驱动电机加速、减速曲线如图6b 所示。比较图6a 和图6b 可知,曲线的变化趋势、最终稳定速度及速度变化所用时间基本相同,由此可知,该燃料电池汽车动力系统仿真试验台的惯量模拟部分是可靠的,达到了设计的预期效果。

5结束语

动力系统仿真试验台可以模仿驱动电机或汽车

在行驶中的负载特性,方便有效地对动力系统及其部件(如电机)进行性能测试,对控制策略的优劣进

行分析和评价,在燃料电池汽车开发中具有计算机仿真和实车平台所不可替代的作用。本文所设计的试验台以大功率高速电机作为测功机,可将测功机的能量回馈电网,解决了原系统的功率不够问题;利用扭矩仪解决了精确加载问题;增设的电源模拟设备创造了良好的试验条件;控制系统的改进提升了设备自动化水平。

考文献

1郭应时,袁伟.汽车试验学.北京:人民交通出版社,2006.2李国洪,刘鲁源,王晓明,等.混合动力系统的台架试验研究.汽车技术,2005(11):22~25.

3王伟华,金启前,曾小华,等.混合动力汽车动力总成试验台研究.中国公路学报,2005,18(2):103~106.

4许家群,刘明基.车用大功率燃料电池发动机动力系统平台,清华大学学报(自然科学版),2006,46(2):257~260.5张洁萍,张逸成,姚勇涛,等.燃料电池电动汽车用DC /DC 变换器方案.低压电器,2002(2):51~53.

6张彪,刘昭度,李志远,等.机械转动惯量电模拟系统设计与试验.农业机械学报,2007,38(5):37~38,42.7

余志生.汽车理论.北京:机械工业出版社,2004.

(责任编辑

文楫)

修改稿收到日期为2008年11月28日。

行驶阻力矩T r =f (n )

-+1

J V -J B -+

1s

转矩/电流控制

测功机

电机

n set

转矩给定

实际转速n is

44003600280020001200400-400

0102030405060708090100

转速/r ·m i n -1

时间/s

44003600280020001200400-400

转速/r ·m i n -1

0102030405060708090100

时间/s

53——

动力学主要仿真软件

车辆动力学主要仿真软件 I960年,美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA主要解决多自由度 无约束的机械系统的动力学问题,进行车辆的“质量一弹簧一阻尼”模型分析。作为第一代计算机辅助设计系统的代表,对于解决具有约束的机械系统的动力学问题,工作量依然巨大,而且没有提供求解静力学和运动学问题的简便形式。 随着多体动力学的谨生和发展,机械系统运动学和动力学软件同时得到了迅速的发展。1973年,美国密西根大学的N.Orlandeo和,研制的ADAM 软件,能够简单分析二维和三维、开环或闭环机构的运动学、动力学问题,侧重于解决复杂系统的动力学问题,并应用GEAR刚性积分算法,采用稀疏矩阵技术提高计算效率° 1977年,美国Iowa大学在,研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件,能够顺利解决柔性体、反馈元件的空间机构运动学和动力学问题。随后,人们在机械系统动力学、运动学的分析软件中加入了一些功能模块,使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件的机械系统。 德国航天局DLF早在20世纪70年代,Willi Kort tm教授领导的团队就开始从事MBS软件的开发,先后使用的MBS软件有Fadyna (1977)、MEDYNA1984),以及最终享誉业界的SIMPAC( 1990).随着计算机硬件和数值积分技术的迅速发展,以及欧洲航空航天事业需求的增长,DLR决定停止开发基于频域求解技术的MED YN软件,并致力于基于时域数值积分技术的发展。1985年由DLR开发的相对坐标系递归算法的SIMPACI软件问世,并很快应用到欧洲航空航天工业,掀起了多体动力学领域的一次算法革命。 同时,DLR首次在SIMPAC嗽件中将多刚体动力学和有限元分析技术结合起来,开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统的发展。另外,由于SIMPACI算法技术的优势,成功地将控制系统和多体计算技术结合起来,发

燃料电池汽车

FCEV的发展前景与展望 班级:汽电112 姓名:周浩宇 学号:111606213 指导老师:王强 日期:2013年5月21日

FCEV的发展前景与展望 一、燃料电池概述 FCEV是燃料电池汽车的缩写,它是电动汽车的一种,它与一般电动汽车的区别,在于燃料电池汽车装备了车载燃料发动机(发电机)。用燃料电池发动机与动力电池组和超级电容器共同组成的“电-电”电力驱动平台取代内燃机驱动平台。过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍,因此从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是一种理想的车辆。只要保证燃料电池发动机氢燃料的供应,燃料电池汽车就可以像内燃机汽车一样自由驰骋,不受充电时间和动力电池的SOC的限制,具有高度的环保性、灵活性和机动性。 燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带纯氢燃料,另外一些车辆有可能装有燃料重整器,能将烃类燃料转化为富氢气体。 燃料电池汽车的工作原理是,使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中,与大气中的氧发生化学反应,从而产生出电能启动电动机,进而驱动汽车。甲醇、天然气和汽油也可以替代氢(从这些物质里间接地提取氢),不过将会产生极少的二氧化碳和氮氧化物。但总的来说,这类化学反应除了电能就只产生水。因此燃料电池车被称为“地道的环保车”。 单个的燃料电池必须结合成燃料电池组,以便获得必需的动力,满足车辆使用的要求。 二、我国燃料电池汽车简介 20世纪90年代清华大学与北京世纪富源燃料电池公司,成功的研发了我国第一辆5KW 的燃料电池汽车,北京二汽绿色电动汽车研究所用飞驰绿能电源技术有限公司研发的燃料电池“京绿一号”燃料电池汽车,北京理工大学与北京中华汽车制造厂研发的燃料电池“绿能一号”燃料电池汽车,开创了我国燃料电池工业的先河,以后我国燃料电池汽车的研究展现出蓬勃的生机。 在国家“十五”“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下,我国燃料电池汽车技术研发取得重要进展,基本掌握了整车、动力系统与关键零部件的核心技术;建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台;形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、驱动电机、储氢与供氢系统等关键零部件配套研发体系,具有百量级燃料电池汽车动力系统平台与整车生产能力。研制的“超越”系列、“上海牌”、“帕萨特”、“奔腾”、“志翔”等燃料电池汽车经受住了大规模、高温、大强度示范考核,成功服务于2008北京奥运会和2010年上海世博会。在燃料电池关键基础技术研究方面,开发出高活性、抗聚集的电催化剂,以及高比表面积、抗氧化的担体,开发出了与国际商品化水平相当的增强型符合自增湿质子交换膜,研制出高导电性/高稳定性碳纸,初步解决了双极板的抗腐蚀和导电性问题,掌握了丝网印刷膜电极技术。在燃料电池汽车整车及动力系统平台前沿技术方面,建立了燃料电池汽车动力系统平台设计理论和方法,探索了基于模块化思想的整车柔性适配技术,研发了燃料电池汽车功率控制单元及其它关键零部件,开展了燃料电池汽车整车可靠性、电安全、氢安全、一体化热管理、智能容错控制、碰撞安全性等关键技术研究。在公共平台建设方面,形成了燃料电池汽车开发软、硬件测试环境,建立了国家级燃料电池、系统平台和车辆工程技术中心或测试基地,制定了8条燃料电池汽车及氢能专用国家标准。但是,受限于传统车辆开发技术水平、燃料电池发动机功率密度、动力系统可靠性、整车环境适应性等性能限制以及商业推广模式研究和基础设施建设滞后等因素,我国燃料电池汽车仍然处于技术验证与特定考核试验考核阶段。

《机械系统动力学仿真分析软件》

| 论坛社区 《机械系统动力学仿真分析软件》(MSC.ADAMS.2005.R2)R2 资源分类: 软件/行业软件 发布者: Coolload 发布时间: 2005-12-18 20:22 最新更新时间: 2005-12-19 07:04 浏览次数: 14548 实用链接: 收藏此页 eMule资源 下面是用户共享的文件列表,安装eMule后,您可以点击这些文件名进行下载 [机械系统动力学仿真分析软件].[$u]MSC.ADAMS.2005.R2.rar201.2MB [机械系统动力学仿真分析软 295.4MB 件].MSC_ADAMS_V2005_ISO-LND-CD1.iso [机械系统动力学仿真分析软185.0MB

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燃料电池汽车

燃料电池汽车 摘要:随着人类社会的发展,特别是英国完成工业革命后,人类对能源的需求也在不断地增加,然而不可再生能源在渐渐的减少,但是同时新能源的也随之诞生了,利于替代旧的能源的消耗,部分新能源必须具有环保性去大力发展,才能更好的为社会做奉献。其中氢能作为一种新的能源被人类所发现且已经被运用在汽车上,并在不断的推广。 关键词:燃料电池汽车;发展现状;关键技术;优点;存在问题 一、燃料电池汽车的概念 燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料,通过化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,而不是经过燃烧,直接变成电能的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆其最大特点是能量转换效率高,可达到60 %以上;另外,它还具有燃料多样性、排气清洁、噪声低、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。因此从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是一种理想的车辆。 二、燃料电池汽车的发展现状 (1)国外燃料电池汽车的发展现状 长期以来,世界各国政府和主要汽车集团都高度重视燃料电池汽车的研究,投入大量的资金用于燃料电池汽车及氢能研发、试验考核和市场培训。继在第六框架计划中拿出大量资金用于燃料电池汽车和氢能研究,2009年,欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划,计划从欧盟第七框架计划中拿出4.7亿欧元,持续资助燃料电池汽车及基础设施技术研发。此外,日本、美国、加拿大、韩国、澳大利亚、巴西、法国和英国等国家政府积极支持燃料电池汽车和氢能研发。 经过长时间、持续稳步的支持,国外燃料电池汽车产品的可靠性、环境适应性(如低温启动性能)取得了重大突破,示范运行不断深入,并陆续推出用于租赁商业化示范的先进燃料电池汽车,燃料电池汽车进入技术与市场示范阶段。产品成本控制与配套基础设施建设成为制约燃料电池汽车商业化推广主要因素。 (2)国内燃料电池汽车的发展现状 在国家“十五”“863”计划电动汽车关键技术重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车重大项目支持下,我国燃料电池汽车技术研发取得重要进展,基本掌握了整车、动力

车辆系统动力学仿真大作业(带程序)

Assignment Vehicle system dynamics simulation 学院:机电学院 专业:机械工程及自动化 姓名: 指导教师:

The model we are going to analys: The FBD of the suspension system is shown as follow:

According to the New's second Law, we can get the equation: 2 )()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 221212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? 0)()()()(222111222111=-++--+-++--+? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z k z L z k z L z c z L z c z m χχχχ 0)()()()(2222111122221111=-++----++---? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z L k z L z L k z L z L c z L z L c J χχχχχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,111111111)()(-=------? ? ? ? ?χχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,222222222)()(-=-+--+-? ????χχ When there is no excitation we can get the equation: 2)()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 2 21212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? Then we substitude the data into the equation, we write a procedure to simulate the system: Date: ???? ?? ??? ??==?==?===MN/m 0.10k m 25.1s/m kN 0.20MN/m 0.1m kg 3020kg 2100kg 3250w 2l c k I m m by w b

燃料电池电动汽车 最高车速试验方法(标准状态:现行)

I C S71.080.01 T47 中华人民共和国国家标准 G B/T26991 2011 燃料电池电动汽车最高车速试验方法 F u e l c e l l e l e c t r i c v e h i c l e s M a x i m u ms p e e d t e s tm e t h o d (I S O/T R11954:2008,F u e l c e l l r o a dv e h i c l e s M a x i m u ms p e e dm e a s u r e m e n t,MO D) 2011-09-29发布2012-03-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局

前言 本标准按照G B/T1.1 2009给出的规则起草三 本标准修改采用I S O/T R11954:2008‘燃料电池电动汽车最高车速试验方法“,本标准根据I S O/T R11954:2008重新起草三在附录A中列出了本标准章条编号与I S O/T R11954:2008章条编号的对照一览表三 本标准与I S O/T R11954:2008的主要技术性差异及原因如下: 根据国内燃料电池汽车产品的种类,调整了标准的适用范围三本标准适用于所有使用压缩氢气的燃料电池混合动力电动汽车,并增加相应的要求;删除了适用范围中的纯燃料电池电动汽 车及相应内容(见第1章,I S O/T R11954:2008的第1章)三 考虑国内现有燃油汽车相关道路方法标准对试验质量的规定,修改了车辆试验质量(见3.4, I S O/T R11954:2008的2.5)三 环形跑道测量区长度由至少2000m修改为至少1000m(见5.3.2.1,I S O/T R11954:2008 的4.3.3.1)三 风速测量高度由距离地面1m处,修改为1.2m处(见5.4.2,I S O/T R11954:2008的4.4.2)三 环形跑道测量数据重复性限制条件由每次的行驶速度相差不超过3%,修改为每次测量时间 不超过3%(见5.5.5,I S O/T R11954:2008的4.5.5)三 根据燃料电池电动汽车的特性增加了试验车辆准备和一般试验要求(见5.5.1和5.5.3)三 因燃料电池电动汽车特性,为了能够更好地反映车辆的最高车速,增加了两次最高车速试验的 时间间隔不超过5m i n的规定(见5.5.3.3.4)三 分别规定了混合动力模式下和纯电动R E S S模式下最高车速测量方法(见5.5.3.2和5.5.3.3)三 直线跑道上的最高车速试验规程中的双向试验规程中的行驶速度变化不应超过2%,修改为 3%三每个方向试验不少于3次,修改为不少于2次;单方向试验规程中的连续重复进行5次 行驶试验,修改为3次(见5.5.4.1和5.5.4.2,I S O/T R11954:2008的4.5.3.1)三 本标准由全国汽车标准化技术委员会(S A C/T C114)归口三 本标准起草单位:中国汽车技术研究中心二同济大学二上海机动车检测中心二上海汽车公司二清华三本标准主要起草人:赵静炜二侯永平二缪文泉二何云堂二冯力中二张英男二陈全世三

燃料电池汽车

燃料电池汽车 燃料电池汽车--未来“氢经济”的动力 燃料电池汽车--未来“氢经济”的动力 2007-01-27 石油能源论文 燃料电池汽车--未来“氢经济”的动力 一、引言早在19世纪法国科幻小说鼻祖凡尔纳的小说中,预想家们就预言,有朝一日社会将通过以氢为基础的能源而被彻底改造。这种重量很轻的气体是宇宙中最丰富的元素,它能够从水中制成;它出奇地洁净;燃烧时排放出基本上是新鲜的蒸汽。当被输人到产生电力的燃料电池中时,它提供空前的效率一这些电化学反应堆从燃料中所摄取的有用能量高达内燃机的两倍。当人类步人21世纪,开始面临着巨大的能源压力。传统的能源(主要是不可再生的化石燃料)正日趋枯竭,过度依赖石油进口引起地缘政治不稳定而且化石燃料燃烧后排放的废气造成严重的空气污染,甚至加速气候变化,因此要实现经济、社会的可持续发展,寻找新的替代能源迫在眉睫。氢能作为最洁净、高效的新能源,已经引起全世界的广泛关注。燃料电池(FC)技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。近年来,以氢为动力的燃料电池汽车(FCV)得到了世界各国政府和企业的高度重视,并且取得了重大进展,预计在未来的5--10年内FCV将正式进人市场,以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。二、燃料电池技概群汽车上的应用 FC是一种将储存在燃料(氢)和氧化剂(氧)中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置,其过程不涉及燃烧,无机械损耗,能量转化率可高达80%,产物仅为电、热和水蒸气;而且FC运行平稳,无振动和噪音,所以被认为是21世纪的绿色能源。 FC技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破,同时也推动了自身的发展。FC可以用作汽车的(辅

《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》编制说明

燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法 编制说明 一、 任务来源 本标准修订项目由国家标准化管理委员会下达,项目编号20110009-T-339,项目名称《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》, 二、 制定目的和意义 发展氢燃料电池电动汽车有着深远意义。燃料电池电动汽车是以氢作为燃料的新型汽车,其排放只有水,是名副其实的零排放汽车。燃料电池电动汽车还具有工作效率高、低噪声、行驶平稳和不依赖石油等诸多优点,是未来汽车发展的方向。我国政府从汽车工业发展和节能减排的重大目标出发,对燃料电池电动汽车的发展予以大力支持。 车载氢系统是氢燃料电池电动汽车的关键部件,承担氢气的加注、储存、供给的重要任务,车载高压储氢系统也是燃料电池电动汽车的重要安全部件。制定车载氢系统标准,对于燃料电池电动汽车的研发、生产和产业化,能起到推动和保障作用。 “十一五”期间,我们完成了燃料电池电动汽车车载氢系统技术要求标准,本标准依据我国各类车载高压气体燃料,例如压缩天然气、液化石油气以及燃料电池电动汽车等相关标准,并充分借鉴国外相关行业的标准(或草案)、规范等,制定了车载氢系统技术条件。作为配套标准,燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法标准将为技术条件的标准执行提供试验方法,保证执行中的准确性。 三、 制定原则和主要参考文件 在标准的制定过程中,总的原则是: 立足国内燃料电池汽车的研发和示范运行基础,同时参考国外先进经验和国际标准或国际标准的阶段性草案; 科研机构、大学、企业共同参与标准的起草和讨论; 起草过程,充分考虑和现有标准的统一和协调。 GB/TXXXX的起草过程中,主要的参考文件有: GB/T 24548-2009 燃料电池电动汽车术语

《燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法》征求意见稿

ICS 43.080.01 T 47 燃料电池电动汽车 车载氢系统 试验方法 Fuel cell electric vehicles -Onboard hydrogen system- Test methods (征求意见稿) ××××-××-××发布 ××××-××-××实施

前 言 本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。 本标准的附录A为资料性附录。 本标准由工业和信息化部提出。 本标准由全国汽车标准化技术委员会(SAC/TC 114)归口。 本标准主要起草单位: 本标准主要起草人:

燃料电池电动汽车 车载氢系统 试验方法 1 范围 本标准规定了燃料电池电动汽车的车载氢系统的试验方法。 本标准适用于使用压缩氢作为燃料,在环境温度15℃时,工作压力不超过35MPa的燃料电池电动汽车。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 24548 燃料电池电动汽车术语 GB/T 24549-2009燃料电池电动汽车安全要求 GB/T XXXX- XXXX燃料电池电动汽车加氢口 GB/T XXXX- XXXX燃料电池电动汽车车载氢系统技术条件 GB/T XXXX- XXXX CNG汽车高压管路试验方法 3 术语和定义 GB/T 24548界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 氢系统 hydrogen system 从氢气加注口至燃料电池进口,与氢气加注、储存、输送、供给和控制有关的装置,参见附录A。 3.2 主关断阀 Main shut off valve 一种用来关断从储氢容器向该阀下游供应氢气的阀; 3.3 储氢容器单向阀 Container check valve 储氢容器主阀中的一种用来防止氢气从储氢容器倒流回其加注口的阀; 3.4 压力调节器 pressure regulator 将氢系统压力控制在设计值范围内的阀; 3.5 压力释放阀 Pressure relief valve 当减压阀下游管路中压力反常增高时,通过排气而控制其压力在正常范围的阀。 3.6

燃料电池汽车的介绍

燃料电池汽车的介绍 ?燃料电池汽车是电动汽车的一种,其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,而不是经过燃烧,直接变成电能或的。它的最大特点也在于此,能量转换效率不受“卡诺循 环”的限制,其能量转换效率可高达60%~70%,实际使用效率则是普通内燃机的2倍左右。 燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍,因此从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是 一种理想的车辆。 燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料,另外一些车辆有可能装有燃料重整器,能将烃类燃料转化为富氢气体。 单个的燃料电池必须结合成燃料电池组,以便获得必需的动力,满足车辆使用的要求。燃料电池汽车的优点 ?与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点: 1、提高了燃烧效率。 2、减少了机油泄露带来的水污染。 3、降低了温室气体的排放。 4、提高了燃油经济性。 5、零排放或近似零排放。 6、运行平稳、无噪声。 燃料电池汽车的关键技术 ?电动汽车的关键技术包括电动技术、自动化技术、电子技术、信息技术及化学技术,虽然能源是最首要的问题,但是车身结构、电力驱动以及能源管理系统的优化同样至关重要。 与内燃机车相比,电动汽车的行驶里程较短,因此为了尽可能地利用车载的储存能量,必须选用合适的能量管理系统。可以在汽车的各个子系统安装传感器,包括车内外温度传感器、

充放电时间的电流电压传感器、电动机的电流电压传感器、车速传感器、加速度传感器及外部气候和环境传感器。能量管理系统可实现9 个功能: 1)优化系统能量流; 2)预计所生的能量来估计还能行驶的路程; 3)提供参考以便进行有效操作; 4)直接从制动中获取能量存入储能元件,例如:蓄电池; 5)根据外界的气候调节温度控制; 6)根据外界环境调节灯光亮度; 7)估计合适的充电算法; 8)分析能源,尤其是蓄电池的工作记录; 9)诊断能源的任何不恰当或者无效的操作。 把能源管理系统和导航系统结合起来,就可以规划能源效率的路径,锁定充电站的位置并可以根据交通状态预测可行驶里程。总之,能源管理系统综合了多功能、灵活和可变的显着优点,从而可以合理利用有限的车载能源 1 燃料电池 同电化学电池相比,燃料电池的显着优点在于燃料电池电动汽车可达到与燃油车一样的续驶里程,这是因为燃料电池电动汽车的行驶里程仅与燃料箱中的燃料多少有关,而与燃料电池的尺寸无关。实际上,燃料电池的尺寸仅与电动汽车的功率需求水平有关。 燃料电池的优点: 1)反应物加料时间远远短于电化学电池的充电时间(机械充电式电池除外); 2)使用寿命长于电化学电池并且电池维护工作量更小。同普通电池相比,燃料电池是一个能量生成装置,并且一直产生能量直至燃料用尽。

汽车动力学仿真模型的发展

!汽车动力学发展历史简介 汽车动力学是伴随着汽车的出现而发展起来的 一门专业学科。人们很早就认识到“$%&’()*+”转向和应用弹性悬架可使乘客感到更加舒适等基本原 理[,],但那只是一种感性的认识。在各国学者的不懈 努力下,这门学科逐渐发展成熟。-’.’/在,00#年1)’%23举行的题为“车辆平顺性和操纵稳定性”的会议上发表的论文,对,00"年以前汽车动力学的发 展做了较为全面的总结[ !],见表,。近年来汽车动力学又有了进一步发展,大量的高水平学术论文和经典的汽车动力学专著相继被发表,而且开发出许多专为汽车动力学研究建立模型的软件,如美国密西根大学开发的$456%*(、$45678)等商业软件。汽车是一复杂的连续体系统,要想对其进行动力特性的预测和优化需建立经合理简化的抽象汽车模型,以达到缩短产品开发周期、保证整车性能指标和降低产品成本的目的。 "汽车动力学模型的发展 汽车动力学从严格意义上来讲包括对一切与车 辆系统相关运动的研究,然而最为核心的是平顺性和操纵稳定性这两大领域,一般认为平顺性主要研究影响车身的垂向跳跃、俯仰、侧倾振动的因素,而操纵稳定性主要研究车辆的横向、横摆和侧倾运动。建模时一般假设平顺性和操纵稳定性之间无偶合关系。 "#!汽车平顺性模型 在汽车平顺性的早期研究阶段,限于当时数学、 力学理论、计算手段及试验方法,把系统简化成集中质量—弹簧—阻尼模型,如图,所示。 图,整车集中质量—弹簧—阻尼模型 此类模型一般先以函数的形式给出其动能!和势能"以及表达系统阻尼性质的物理量耗散能 !的表达式: 【摘要】汽车动力学包括对一切与车辆系统相关运动的研究,其最核心的是平顺性和操纵稳定性这两大领域。在简要说明了汽车动力学发展过程的基础上介绍了平顺性和操纵稳定性两大领域的模型发展过程。平顺性模型主要经过集中质量—弹簧—阻尼模型、有限元模型和动态子结构模型阶段;而操纵稳定性模型从低自由度线性模型、非线性多自由度模型发展到多体模型。最后提出了汽车动力学仿真模型的发展动向。 主题词:汽车动力学模型发展 中图分类号:9:;,<,文献标识码:$ 文章编号:,"""=#>"#(!""#)"!=""",=": $%&%’()*%+,(-.%/01’%$2+3*0140*5’3,0(+6(7%’ ?2*+.@’8A?2*+.B8+.2*8AC48D*8/8+AB8*D6+.E’8 (B8/8+9+8F’(785G ) 【89:,;31,】H’28%/’IG+*)8%7754I8’7*//)6F’)’+57(’/’F*+556F’28%/’7G75’)*+I 857%6(’8752’5J6E8’/I76E (8I’K *L8/85G *+I 2*+I/8+.75*L8/85G<1+52’M*M’(AI’F’/6M8+.M(6%’776E )6I’/76E F’28%/’(8I’*L8/85G *+I 2*+I/8+.75*L8/85G *(’8+K 5(6I4%’I *E5’(I’F’/6M)’+5%64(7’6E F’28%/’IG+*)8%78778)M/G 8+5(6I4%’I

弹簧阻尼系统动力学模型adams仿真设计

震源车系统动力学模型分析报告 一、项目要求 1)独立完成1个应用Adams 软件进行机械系统静力、运动、动力学分析问题,并完成一份分析报告。分析报告中要对所计算的问题和建模过程做简要分析,以图表形式分析计算结果。 2)上交分析报告和Adams 的命令文件,命令文件要求清楚、简洁。 1K 1 C 2K 2C 3 C 3 K 3 M 1 M 2M 二、建立模型 1)启动admas ,新建模型,设置工作环境。 对于这个模型,网格间距需要设置成更高的精度以满足要求。在ADAMS/View 菜单栏中,选择设置(Setting )下拉菜单中的工作网格(Working Grid )命令。系统弹出设置工作网格对话框,将网格的尺寸(Size)中的X 和Y 分别设置成750mm 和500mm ,间距(Spacing )中的X 和Y 都设置成50mm 。然后点击“OK ”确定。如图2-1所表示。 图 2-1 设置工作网格对话框

2)在ADAMS/View零件库中选择矩形图标,参数选择为“on Ground”,长度(Length)选择40cm高度Height为1.0cm,宽度Depth为30.0cm,建立系统的平台,如图2-2所示。以同样的方法,选择参数“New Part”建立part-2、part-3、part-4,得到图形如2-3所示, 图 2-2 图 2-3创建模型平台 3)施加弹簧拉力阻尼器,选择图标,根据需要输入弹簧的刚度系数K和粘滞阻尼系数C,选择弹簧作用的两个构件即可,施加后的结果如图2-4 图 2-4 创建弹簧阻尼器 4)添加约束,选择棱柱副图标,根据需要选择要添加约束的构件,添加约束后的模型如2-5所示。

车辆动力学相关的软件及特点

SIMPACK车辆动力学习仿真系统 SIMPACK软件是德国INTEC Gmbh公司(于2009年正式更名为SIMPACK AG)开发的针对机械/机电系统运动学/动力学仿真分析的多体动力学分析软件包。它以多体系统计算动力学(Computational Dynamics of Multibody Systems)为基础,包含多个专业模块和专业领域的虚拟样机开发系统软件。SIMPACK软件的主要应用领域包括:汽车工业、铁路、航空/航天、国防工业、船舶、通用机械、发动机、生物运动与仿生等。 SIMPACK是机械系统运动学/动力学仿真分析软件。SIMPACK软件可以分析如:系统振动特性、受力、加速度,描述并预测复杂多体系统的运动学/动力学性能等。 SIMPACK的基本原理就是通过搭建CAD风格的模型(包括铰、力元素等)来建立机械系统的动力学方程,并通过先进的解算器来获取系统的动力学响应。 SIMPACK软件可以用来仿真任何虚拟的机械/机电系统,从仅仅只有几个自由度的简单系统到诸如一个庞大的火车。SIMPACK软件可以应用在我们产品设计、研发或优化的任何阶段。 SIMPACK软件独具有的全代码输出功能可以将我们的模型输出成Fortran或C代码,从而可以实现与任意仿真软件的联合。 车辆动力学仿真carsim CarSim是专门针对车辆动力学的仿真软件,CarSim模型在计算机上运行的速度比实时快3-6倍,可以仿真车辆对驾驶员,路面及空气动力学输入的响应,主要用来预测和仿真汽车整车的操纵稳定性、制动性、平顺性、动力性和经济性,同时被广泛地应用于现代汽车控制系统的开发。CarSim可以方便灵活的定义试验环境和试验过程,详细的定义整车各系统的特性参数和特性文件。 CarSim软件的主要功能如下: 适用于以下车型的建模仿真:轿车、轻型货车、轻型多用途运输车及SUV; 可分析车辆的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、制动性及平顺性; 可以通过软件如MATLAB,Excel等进行绘图和分析; 可以图形曲线及三维动画形式观察仿真的结果;包括图形化数据管理界面,车辆模型求解器,绘图工具,三维动画回放工具,功率谱分析模块;程序稳定可靠;

系统动力学模型

第10章系统动力学模型 系统动力学模型(System Dynamic)是社会、经济、规划、军事等许多领域进行战略研究的重要工具,如同物理实验室、化学实验室一样,也被称之为战略研究实验室,自从问世以来,可以说是硕果累累。 1 系统动力学概述 2 系统动力学的基础知识 3 系统动力学模型 第1节系统动力学概述 1.1 概念 系统动力学是一门分析研究复杂反馈系统动态行为的系统科学方法,它是系统科学的一个分支,也是一门沟通自然科学和社会科学领域的横向学科,实质上就是分析研究复杂反馈大系统的计算仿真方法。 系统动力学模型是指以系统动力学的理论与方法为指导,建立用以研究复杂地理系统动态行为的计算机仿真模型体系,其主要含义如下: 1 系统动力学模型的理论基础是系统动力学的理论和方法; 2 系统动力学模型的研究对象是复杂反馈大系统; 3 系统动力学模型的研究内容是社会经济系统发展的战略与决策问题,故称之为计算机仿真法的“战略与策略实验室”; 4 系统动力学模型的研究方法是计算机仿真实验法,但要有计算

机仿真语言DYNAMIC的支持,如:PD PLUS,VENSIM等的支持; 5 系统动力学模型的关键任务是建立系统动力学模型体系; 6 系统动力学模型的最终目的是社会经济系统中的战略与策略决策问题计算机仿真实验结果,即坐标图象和二维报表; 系统动力学模型建立的一般步骤是:明确问题,绘制因果关系图,绘制系统动力学模型流图,建立系统动力学模型,仿真实验,检验或修改模型或参数,战略分析与决策。 地理系统也是一个复杂的动态系统,因此,许多地理学者认为应用系统动力学进行地理研究将有极大潜力,并积极开展了区域发展,城市发展,环境规划等方面的推广应用工作,因此,各类地理系统动力学模型即应运而生。 1.2 发展概况 系统动力学是在20世纪50年代末由美国麻省理工学院史隆管理学院教授福雷斯特(JAY.W.FORRESTER)提出来的。目前,风靡全世界,成为社会科学重要实验手段,它已广泛应用于社会经济管理科技和生态灯各个领域。福雷斯特教授及其助手运用系统动力学方法对全球问题,城市发展,企业管理等领域进行了卓有成效的研究,接连发表了《工业动力学》,《城市动力学》,《世界动力学》,《增长的极限》等著作,引起了世界各国政府和科学家的普遍关注。 在我国关于系统动力学方面的研究始于1980年,后来,陆续做了大量的工作,主要表现如下: 1)人才培养

燃料电池汽车

氢燃料电池汽车技术解析(The hydrogen fuel cell vehicle technology analysis) 最近大众集团首次对外发布了旗下最新的三款新能源车型,与常见的纯电动、混合动力车型不同,它们全部采用了氢燃料电池技术,除了大众以外,丰田也同时发布了首款燃料电池车型-Mirai,氢燃料电池技术的密集发布是否也意味着这种技术将会是未来新能源车的发展方向?今天我们以大众集团的氢燃料电池车型和燃料电池车型-Mirai入手,一起来分析以下这种新兴的汽车技术。 ●什么是燃料电池(Fuel Cell)? 燃料电池(Fuel Cell),顾名思义,是通过燃料的化学反应来产生电能的一种发电装置,简单地说就是燃料和空气分别送进被燃料电池,经过一系列的化 学反应,最终产生电能。它从外表上看有正负极和电解质 等,更像是一个蓄电池,但实质上它并没有储存电能的能 力,只能够产生电能,因此叫燃料电池。 ◆燃料电池汽车 燃料电池汽车,给人的第一种感觉很像是使用新型的 燃料替代汽油/柴油注入内燃机从而进行做功运动,其实则 不然,我们所谓的燃料电池汽车其实本质就是一台电动汽 车,不过这种汽车不同于普通的电动汽车需要背负沉重的 电池组来提供电能,而是像普通的汽车一样加注燃料,通 过燃料电池产生电能,然后再来驱动电动机,进而驱动车辆行驶。 燃料电池的类型有很多种,目前燃料电池汽车大部分都采用了质子交换膜燃料电池技术,而采用的燃料就是我们熟知的氢气,氢气被充进车辆上的高压气管,然后再需要的时候与空气一起送进燃料电池内部,通过质子交换膜,氢气与空气中的氧气在催化剂的作用下产生电化学反应,产生电流的同时只生成水,电流用来给电动机提供动力,而产生的水就直接排放出来,理论上讲,从排气管拍出来的水为纯净水,甚至可以直接拿来饮用。 ●氢燃料电池汽车与氢动力汽车有什么不同? ◆氢内燃机式汽车

汽车2自由度和7自由度动力学建模仿真#精选.

1 路面模型的建立 在分析主动悬架控制过程时,路面输入是一个不可忽略的重要因素,本文利用白噪声信号为路面输入激励, )(2)(2)(0 00t w U G t x f t x g g ππ+-=? 其中,0f 为下截止频率,Hz ;G 0为路面不平度系数,m 3/cycle ;U 0为前进车速,m/sec ;w 为均值为零的随机输入单位白噪声。上式表明,路面位移可以表示为一随机滤波白噪声信号。这种表示方式来源于试验所测得的路面不平度功率谱密度(PSD )曲线的形状。我们可以将路面输入以状态方程的形式加到模型中: ???? ?=+=? X C Y W F X A X road road road road road 1,2,2,000==-==road road road g road C U G B f A x X ππ;D=0;考虑路面为普通路面,路面不平系数G 0=5e-6m 3/cycle ;车速U 0=20m/s ;建模中,路面随机白噪声可以用随机数产生(Random Number )或者有限带宽白噪声(Band-Limited White Noise )来生成。本文运用带宽白噪声生成,运用MATLAB/simulink 建立仿真模型如下: 图1 路面模型 2 汽车2自由度系统建模 图2 汽车2自由度系统模型

根据图2所示,汽车2自由度系统模型,首先建立运动微分方程: ()()()()()b b s b w s b w w w t w g s b w s b w m x K x x C x x m x K x x K x x C x x =----???=--+-+-?? 整理得: ?????? ?+--+-+-+-=-+-+-+-=g w t b w t s b w s b w s b w s w b b s b b s w b s b s b x m K x m K K x m K x m C x m C x x m K x m K x m C xb m C x 式中:s C 为悬架阻尼,s K 为悬架刚度,t K 为轮胎刚度,b m 为车身质量,w m 为 车轮质量,b b b x x x 、、分别为车身位移、速度、加速度,w w w x x x 、、分别为车轮位移、速度、加速度,g x 为路面输入。 选取状态变量和输入向量为: []w b w b x x x x X = g x U = 则可将系统运动方程及路面激励写成状态空间矩阵形式,即: BU AX X += 其中,A 为状态矩阵,B 为输入矩阵,其值如下: ?????? ?? ? ?????????---- -=00 1 0001w s s w s w s w s b s b s b s b s m K K m K m C m C m K m K m C m C A ???? ??????????=000w t m K B 将车身加速度、轮胎动变形、悬架动行程作为性能指标,即: T w b g w b x x x x x Y ][--= 将性能指标项写为状态变量以及输入信号的线性组合形式,即: DU CX Y += 其中:

汽车动力学特性仿真分析与ADAMS软件

汽车动力学特性仿真分析与ADAMS软件 封飚 内容提要:文章讨论了多体动力学的概念、方法在汽车设计领域中的应用,阐明了ADAMS软件的理论基础和计算、求解方法及其应用于整车系统动力学特性仿真模型建立、分析优化的关键步骤和原则。 关键词:汽车设计,多体动力学,仿真分析,ADAMS软件 20世纪80年代以来,汽车作为极其重要的工业产品,在交通运输领域和人民日常生活中的地位日益突出。国内、国际汽车市场的竞争变得空前激烈,用户对汽车安全性、行驶平顺性、操纵稳定性、乘坐舒适性的要求越来越高。然而,汽车本身是一个复杂的多体系统集合,外界载荷的作用更加复杂、多变,人、车、环境三位一体的相互作用,致使汽车动力学模型的建立、分析、求解始终是一个难题。基于以往的解决方法,需经过多轮样车试制,反复的道路模拟试验和整车性能试验,不仅花费大量的人力、物力,延长设计周期,而且有些试验因其危险性而难以进行。广大设计人员迫切希望找到一 种能在图纸设计阶段全面、准确地预测车辆动力学性能,并可对其性能进行优化分析的办法。ADAMS软件采用科所研究的问题囊括了宏观世界机械运动的主要问题。刚体系统与柔体系统的主要不同在于柔性部件的变形不可忽略,其逆运动是不确定的。柔体系统是一个时变、高度耦合、高度非线性的复杂系统。目前,比较系 统的研究方法有:牛顿—欧拉法、拉格朗日方程法、图论方法、凯恩方法、变分方法等。1.2 汽车多体动力学应用 多体动力学应用于汽车设计,并借以计算机仿真实现,是一项前沿技术。随着其理论研究的逐步深入,计算方法的日渐成熟以及计算机技术的迅猛发展,这门科学开始走向实用。我国目前有很多汽车制造厂家、科研 单位已经引进使用和开发了多体系统计算机仿真软件, 使我们在处理车辆复杂动态特性分析方面产生了质的飞 跃。 过去的许多情况下,不得不把计算模型简化(如单 自由度、双自由度模型),以便使用古典力学方法人工求解,对于汽车振动系统中大多数非线性原件(如轮胎、变刚度悬架、橡胶衬套等)也只能采用简易算法进行局部线性模拟,从而导致车辆的许多重要特性无法得到较精确的定量分析。现在,理论方法与计算手段的突破,使我们可以坐在办公室里研究开发“虚拟汽车”,建立“虚拟试验场”,在计算机上预测汽车的动力学性能。力学模型由线性模型发展到非线性模型,模型的自由度由 两自由度发展到数十个甚至数百个自由度。模拟计算由 稳态响应特性模拟发展到瞬态响应特性和转弯制动模拟 研究。 由车辆环境构成的开环控制系统也被具有驾驶员 13 2001-3综 述 虚拟样机模拟技术,提供了上述问题的解决方案,可以 用于指导和修正设计,按照并行工程的概念组织产品设 计到生产,从而在真正意义上实现优化的整车系统设计。1 多体动力学在汽车设计中的应用 1.1 多体动力学概述 多体动力学,包括多刚体系统动力学和多柔体系统动力学,是研究多体系统(由若干个柔性和刚性物体相互连接所组成)运动规律的科学。其中,多柔体动力学是多刚体动力学、分析力学、连续介质力学、结构动力学多学科交叉的结晶,也是航天工业、汽车工业,机器人制造业向高性能、高精度发展的必然。 这门边缘性学

基于SIMULINK悬架系统动力学仿真分析

研究生课程论文答题本科目:汽车动力学 授课教师:乔维高 年级专业: 学生姓名: 学生学号: 是否进修生?是□否■

基于SIMULINK 悬架系统动力学仿真分析 (武汉理工大学汽车工程学院) 摘 要:汽车行驶平顺性的优劣直接影响到乘员的乘坐舒适性,并影响车辆动力性和经济性的发挥,是车辆在市场竞争中争夺优势的一项重要性能指标。因而如何最大限度地降低汽车在行驶过程中所产生的振动,成为汽车行业的研究重点。本文以某轿车为例,对其进行力学分析,建立四自由度半振动微分方程,以不同等级路面和不同车速下的随机路面激励谱作为输入,利用Matlab/Simulink 仿真软件建立了动态模型,进行计算机仿真,并分析了动力学参数的改变对汽车行驶平顺性影响。 关键词:悬架系统;平顺性;仿真 Suspension System dynamic simulation analysis Based on SIMULINK Abstract: Car Ride will directly affect occupant comfort and affect vehicle dynamics and economy of the play, is a vehicle to compete for advantage in the market competition is an important performance indicators. So how to minimize vibration during driving cars produced, became the focus of the automotive industry research. Taking a car, for example, its mechanics analysis, four and a half degrees of freedom vibration differential equations, random road pavement and different levels of excitation spectra under different speed as the input, using Matlab/Simulink simulation software to establish a dynamic model for computer simulation and analysis of the changing dynamics of the parameters affecting the car ride comfort. Key words: Suspension System ;riding comfort; dynamic simulation 1 汽车动力学振动模型的建立 四自由度半车模型既能表征车身的质心加速度和速度的变化,又能表征车身绕其质心轴的俯仰角加速度和角速度的变化,结构也不太复杂,因此其仿真结果具有一定的代表性。四自由度半车模型的建立,必须作如下假设:整个系统为线性系统;前轴与前轮质量之和为前簧下质量;后轴与后轮质量之和为后簧下质量;非悬挂分布质量由集中质量块m 1 f 、m 1r 代替,车轮的力学特性简化为一个无质量的弹簧,不计阻尼;汽车对称于其纵轴线,且左、右车辙的不平度函数相等。车身振动的四自由度模型如图1所示。车身质量根据动力学等效的原则分为前轴上后轴上及质心上的三个集中质量m 2 f 、 m 2r 、m 2c ,三个质量由无质量的刚性杆连接。 图1 四自由度汽车模型 1.1 四自由度半车模型自由振动方程 (1)采用 z 2 f 、z 2r 坐标系的自由振动方程 以车身为研究对象,对前、后端取力矩平衡,得: 222221221/L (z z )(z )0f f c c f f f f f f m z m z b K C z ++-+-= (1) 222221221/L (z z )(z z )0r r c c r r r r r r m z m z a K C ++-+-= (2) 式中:z 2f 、z 2r 、z c 、z 1 f 、z 1r 分别表示前、后轴上集中质量、车身质心、前、后轴非悬挂分布质量的垂直振动位移;K 2 f 、 K 2r 分别为前、后轴悬架刚度;C 2 f 、C 2r 是前、后悬架减振器阻尼系数;L 、a 、b 为轴距及质心至前、后轴的距离。 以前、后非悬挂质量为研究对象得:

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