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小型纯电动拖拉机驱动系统参数匹配与优化

吕欣  
【摘要】:传统燃油车辆导致的能源危机和环境污染问题是我国大力发展节能环保和可持续发展战略必须解决的问题。纯电动拖拉机是一种新能源农业机械,能源来源广泛,可以实现零排放,能有效解决传统燃油拖拉机产生的问题,因此,对小型农用纯电动拖拉机驱动系统开展相关的基础研究,对促进我国小型纯电动拖拉机的研发具有一定的意义和指导作用。首先,通过对4种典型纯电动汽车驱动系统结构形式进行分析比较,针对拖拉机犁耕作业的特殊性确定了纯电动拖拉机驱动系统方案,制定了驱动系统评价指标,包括动力性和经济性评价指标,为驱动系统主要部件的参数匹配提供依据。其次,在分析纯电动汽车常用驱动电机和动力电池的基础上,根据纯电动拖拉机的作业特点和性能要求,对驱动系统的驱动电机和动力电池组进行了选型。然后,以小型燃油拖拉机为设计原型,犁耕作业受力分析为基础,运用相关理论知识对纯电动拖拉机驱动系统各部件进行相应的参数匹配计算,得到驱动系统参数的匹配结果。同时对驱动电机进行了特性试验,得到电机外特性数据,为后文仿真奠定基础。在CRUISE软件上搭建小型纯电动拖拉机整车仿真模型,输入主要部件模型参数,包括整车、驱动电机、动力电池组、变速器和驱动轮等主要部件参数。建立整车各部件信号连接和动力性和经济性仿真任务,仿真结果表明整车动力性和经济性都高于评价指标具体要求,验证了整车仿真模型的准确性和参数匹配的合理性。最后,在保持小型纯电动拖拉机所匹配的驱动电机和动力电池组参数不变的情况下,将原先6挡位变速箱简化为3挡,然后以经济性为目标函数对传动系统传动比进行优化,运用CRUISE软件中的Optimization优化工具对纯电动拖拉机传动系传动比进行优化,得到最优解。将优化前后仿真结果进行分析对比可知,虽然优化后整车驱动系统在动力性上有一定减弱,但满足评价条件,并且传动系统结构尺寸得到了较大简化,续航里程提升4.8km,说明变速箱挡位简化和优化方法正确有效。


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