低速純電動(dòng)車輛動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專 業(yè)：汽車維修工程教育 班級(jí)學(xué)號(hào)： 汽修0902班 - 33 學(xué)生姓名： 高陽 指導(dǎo)教師： 宋建鋒 副教授 二一三年六月天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)論文低速純電動(dòng)車輛動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of Low-speed electric vehicle power system專業(yè)班級(jí)：汽修0902班學(xué)生姓名：高陽指導(dǎo)教師：宋建鋒 副教授學(xué) 院：汽車與交通學(xué)院2013 年 6 月摘 要伴隨著環(huán)境污染的日益加重和不可再生能源危機(jī)的加重，擁有新能源作為動(dòng)力的高效電動(dòng)汽

2、車則成為了發(fā)展方向的重中之重。如今，國內(nèi)外在電動(dòng)汽車領(lǐng)域上的技術(shù)都在快速發(fā)展著，一些知名的汽車大牌公司已經(jīng)研制出了不同型號(hào)的電動(dòng)產(chǎn)品并且面世?？墒窃陔妱?dòng)汽車走進(jìn)你我生活的同時(shí)，還需要解決不少的問題。 本論文對(duì)低速純電動(dòng)汽車的動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和仿真，根據(jù)低速純電動(dòng)汽車本身性能要求進(jìn)行主要參數(shù)的計(jì)算和匹配，通過對(duì)自定義工況下車型的計(jì)算，建立仿真模型，并在AVL-cruise軟件下進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，模擬得到其動(dòng)力性能，驗(yàn)證在計(jì)算的參數(shù)下，該模型電動(dòng)車的動(dòng)力性能；在不考慮經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性的相關(guān)問題下，分析所對(duì)應(yīng)的最高車速、續(xù)駛里程、最大加速度、平均行駛速度等各種因素的具體情況；進(jìn)一步研究和探討主要?jiǎng)恿?shù)的

3、確定方法，設(shè)計(jì)并仿真出一套可行的低速純電動(dòng)汽車的動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵詞：低速純電動(dòng)車輛；傳動(dòng)系；參數(shù)匹配；cruise仿真 ABSTRACTAccompanied by environmental pollution is increasing and non-renewable energy crisis aggravated, with new energy efficient electric vehicles as a power has become the most important direction of development. Today, the technology

4、 at home and abroad in the field of electric vehicles in the rapid development, some well-known big car companies have developed different types of electric products available. But while electric vehicles into your life, you also need to solve a lot of problems.In this thesis, the dynamic parameters

5、 of the low-speed pure electric vehicles, calculation and simulation, the main parameters are calculated based on the performance requirements of the low-speed pure electric vehicles and matching custom conditions calculation models, the establishment of the simulation model, and in the AVL-cruise s

6、oftware simulation, the simulated dynamic performance, verify the calculated parameters, the model the dynamic performance of electric vehicles; does not consider issues related to economic, technical analysis corresponding to the maximum speed, driving mileage, maximum acceleration, average speed a

7、nd other factors; further research and to explore the main driving force to determine these parameters, the design and simulation of dynamic parameters design a viable low-speed pure electric vehicles.Key words：Low-speed electric vehicle；power-train；The parameter match；Cruise simulation.目 錄1 緒 論11.1

8、 引言11.2 國內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1 國外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀11.2.2 國內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀21.3 本文研究的意義31.4 本文的主要內(nèi)容42 電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)52.1 電動(dòng)汽車的基本組成52.1.1 電源與電池管理系統(tǒng)52.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)72.1.3 傳動(dòng)系統(tǒng)92.1.4 底盤和車身92.1.5 輔助設(shè)施102.2 本章小結(jié)103 傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì)123.1 概述123.1.1 驅(qū)動(dòng)力123.1.2 行駛阻力133.2 參數(shù)計(jì)算153.3 電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)163.3.1 電動(dòng)機(jī)額定功率163.3.3 電動(dòng)機(jī)加速性能173.4 電池參數(shù)的確定183.5 本章小結(jié)184 建立整

9、車仿真模型194.1 AVL CRUISE車輛動(dòng)力學(xué)仿真分析平臺(tái)194.2 電機(jī)模型的建立194.3 電池模型的建立214.4 整車模型的建立224.5 本章小結(jié)235 仿真及結(jié)果分析245.1 整車仿真及結(jié)果分析245.1.1 循環(huán)工況實(shí)驗(yàn)（Cycle Run）245.1.2 最大爬坡度實(shí)驗(yàn)（Climbing Performance）255.1.3 最高車速試驗(yàn)（Constant Drive）255.1.4 最大牽引力試驗(yàn)（Maximum Traction Force）265.2 電機(jī)仿真結(jié)果分析275.3 電池仿真結(jié)果分析275.4 本章小結(jié)27結(jié) 論29參考文獻(xiàn)30致 謝321 緒 論

10、1.1 引言由于經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，中國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長對(duì)能源的需求快速輸出。 3月25日，2012年，中國能源研究會(huì)公布的去年，中國一次能源消耗煤炭3250萬噸，同比增長8，中國面臨著成為世界上第一個(gè)主要消費(fèi)能源國。中國能源研究會(huì)預(yù)測(cè)，中國的能源需求將繼續(xù)增長，這將促進(jìn)常規(guī)能源價(jià)格的進(jìn)一步上升。此外，國際油價(jià)也是在一路上漲。去年，中國的原油平均每年進(jìn)口石油價(jià)格為每桶61美元，相當(dāng)于每天付出4億美元在進(jìn)口原油上。近期，在倫敦市場上出售的布倫特原油期貨價(jià)格也達(dá)到113美元一桶，超過了平時(shí)102美元一桶的價(jià)格調(diào)整，同比增長約11，紐約原油期貨價(jià)格上漲了超過10以上的價(jià)格調(diào)整。如果國際油價(jià)上漲10，進(jìn)口

11、石油，每天相當(dāng)于今年上漲到6億500萬美元，與調(diào)整前相比較每一天超過50萬美元左右的價(jià)格。交通運(yùn)輸是最大的中國能源消費(fèi)，它是能源消耗增長最快的行業(yè)之一。同時(shí)，交通所造成的污染越來越糟；車輛污染等排放，所造成的污染越來越影響人們的生活質(zhì)量。因此，降低能源消耗，減少污染環(huán)境，為了保持交通運(yùn)輸?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展，是中國可持續(xù)發(fā)展的首要任務(wù)。純電動(dòng)汽車作為綠色環(huán)保的交通工具，它的開發(fā)與運(yùn)用，不僅可以對(duì)能源危機(jī)進(jìn)行緩解，還可以對(duì)環(huán)境的保護(hù)做出突出的貢獻(xiàn)，對(duì)于中國這個(gè)可持續(xù)發(fā)展國家來說，具有重大而長遠(yuǎn)的意義。1.2 國內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 國外電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀世界各地的汽車廠商都在加緊對(duì)電動(dòng)汽車的研制

12、和開發(fā)，而且取得了不同程度上的進(jìn)展和突破?，F(xiàn)代的電動(dòng)汽車可以根據(jù)動(dòng)力源和驅(qū)動(dòng)方式分為四大類：分別是純電動(dòng)汽車（PEV）、燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）、外接充電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（PHEV）。 作為發(fā)達(dá)國家的美國，一直以乙醇和生物柴油等可再生能源作為發(fā)展的主要方向；同時(shí)，美國也以混合動(dòng)力汽車也作為新能源環(huán)保汽車的主體來發(fā)展；在2005中旬，混合動(dòng)力汽車在美國正式進(jìn)入了商業(yè)化推廣階段，只要大眾消費(fèi)者購買通用、豐田、福特等符合生產(chǎn)條件的混合動(dòng)力汽車，就可以享受多項(xiàng)政府優(yōu)惠，例如稅款抵免等。在奧巴馬上任總統(tǒng)之后，希望汽車的發(fā)展以新能源為主，通過發(fā)展新能源汽車來擺脫對(duì)海外石油

13、的依賴，從而達(dá)到自給自足的現(xiàn)狀，并且重新規(guī)定了燃油汽車的排放標(biāo)準(zhǔn)和電動(dòng)汽車的相關(guān)政策，政府極力扶持新能源汽車的資助項(xiàng)目，促進(jìn)新能源汽車在市內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等策略，美國政府進(jìn)一步推動(dòng)汽車產(chǎn)品朝著“低能耗”和“環(huán)保型”的方向發(fā)展。德國作為一個(gè)汽車大國，對(duì)于新能源汽車的研究也處于世界領(lǐng)先的水平；在06年，德國政府就已經(jīng)把新能源汽車列為國家的“高科技戰(zhàn)略”中了，并且在之后的兩年中，德國政府又相繼頒布了關(guān)于新能源汽車的國家電動(dòng)汽車發(fā)展計(jì)劃，該計(jì)劃的目標(biāo)是預(yù)計(jì)在到達(dá)2020年時(shí)，德國能夠擁有100萬臺(tái)新能源汽車；德國政府新網(wǎng)能夠通過國家電動(dòng)汽車發(fā)展計(jì)劃使該國的能夠在世界電動(dòng)汽車市場之中占有一席之地；德國在

14、極力研究新能源汽車的同時(shí)，也同樣在進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，達(dá)成一體化進(jìn)步。包括奔馳、大眾、寶馬和歐寶在內(nèi)的多家德國汽車巨頭都在積極研發(fā)電動(dòng)汽車。日本一直也很重視新能源汽車的研制和開發(fā)，并且混合動(dòng)力汽車已經(jīng)在日本形成了產(chǎn)業(yè)化；目前在國內(nèi)，豐田、本田、尼桑等日系車相當(dāng)?shù)臒徜N，在國外，也十分受到消費(fèi)者的青睞，讓其他汽車公司倍感壓力。日本之所以能能再新能源汽車上獲得如此的成就，是因?yàn)槿毡緸榱斯タ嗽陔姵胤矫娴碾y題，建立了一個(gè)開發(fā)高性能混合動(dòng)力電池的汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，共同研究和實(shí)施了“革新性蓄電池尖端科學(xué)基礎(chǔ)研究專項(xiàng)”的新項(xiàng)目。為了推進(jìn)國內(nèi)新能源汽車的發(fā)展和使用，在09年，日本開始實(shí)施了“綠色稅制”，它的實(shí)施

15、對(duì)象包括各類電動(dòng)汽車、清潔柴油車、天然氣車以及其他低能耗低排放的汽車。此外包括韓國、英國、法國等國也都在積極開展電動(dòng)汽車的研發(fā)工作。1.2.2 國內(nèi)電動(dòng)汽車發(fā)展現(xiàn)狀 與世界各國一樣，我國也在努力地進(jìn)行各類電動(dòng)汽車的研發(fā)中，在關(guān)于最新的汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整中，我國將實(shí)行新的新能源汽車戰(zhàn)略，推動(dòng)各類電動(dòng)汽車及其零部件的研究和開發(fā)，還有相關(guān)基礎(chǔ)性設(shè)施的建設(shè)。并且由中央財(cái)政撥款進(jìn)行資助，對(duì)各大城市的新能源汽車，如純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車等的推廣和實(shí)行進(jìn)行支持和援助。中國在20世紀(jì)70年代的時(shí)候進(jìn)行的過蓄電池汽車的研究。 1990年“八五”計(jì)劃期間，蓄電池電動(dòng)車更是作為國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行研究

16、，清華大學(xué)作為研究的主要人員，并且研制出了中國的第一代蓄電池汽車。在“九五”期間，電動(dòng)汽車項(xiàng)目被確定國家重大科學(xué)工程和工業(yè)發(fā)展對(duì)象，并且在之后的一段時(shí)間里，推出了電動(dòng)汽車的樣車。“十五”和“863”計(jì)劃中，特別是建立大型電動(dòng)汽車項(xiàng)目，選擇新一代電動(dòng)汽車技術(shù)作為中國的科技創(chuàng)新的前進(jìn)方向，聯(lián)合研究機(jī)構(gòu)，以電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺(tái)為重點(diǎn)，嘗試電氣設(shè)備的汽車技術(shù)，系統(tǒng)集成和技術(shù)的汽車技術(shù)并且獲得重大突破。在最近的五年中，電動(dòng)汽車作為我們的重大科技實(shí)施項(xiàng)目，經(jīng)過全國將近200家汽車企業(yè)、高校以及研究所的多名骨干的努力，已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展；燃料電池的電動(dòng)汽車樣車已經(jīng)問世，與之前電動(dòng)汽車各類參數(shù)相比，在行駛

17、性能、操控性能、安全性能、舒適性能上都有了很大的改進(jìn)和提高。一些汽車公司，如：東風(fēng)、長安、比亞迪、一汽等知名公司，對(duì)混合動(dòng)力和純電動(dòng)車輛的開發(fā)和研究都有了相當(dāng)明顯的結(jié)果，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)規(guī)定，形成了繼續(xù)攻關(guān)的研發(fā)能力。而低速純電動(dòng)汽車作為純電動(dòng)汽車中的代表，得到的實(shí)施力度越大，越是證明新能源汽車得到廣大人民的認(rèn)可，歐盟各國、日本等對(duì)低速電動(dòng)車進(jìn)行單獨(dú)的管理，這類電動(dòng)車的牌照區(qū)別于其他燃油車，消費(fèi)者可享受到購車的補(bǔ)貼、免年檢、過路等費(fèi)用的優(yōu)惠政策。在歐洲一些國家已經(jīng)為低速電動(dòng)車專門劃分了行駛的道路，以推行低速電動(dòng)車的使用。在歐盟相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中，低速電動(dòng)車不用參加NCAP碰撞測(cè)試，不

18、需要安裝氣囊，但需要滿足對(duì)輪胎、喇叭、后視鏡、安全帶、燈具等汽車部件的要求。作為新型能源交通工具的代表，低速純電動(dòng)汽車的研發(fā)與實(shí)施，具有跨時(shí)代的意義。1.3 本文研究的意義對(duì)于純電動(dòng)汽車來說，動(dòng)力系統(tǒng)主要的參數(shù)有傳動(dòng)比參數(shù)、電動(dòng)機(jī)參數(shù)、電池組參數(shù)；在電機(jī)輸出特性一定的同時(shí)，傳動(dòng)系的傳動(dòng)比如何選擇，將依靠整車的動(dòng)力性指標(biāo)來確定，也就是本論文最后的研究工況，即純電動(dòng)汽車傳動(dòng)比的選擇滿足汽車的最高車速、最大爬坡度和對(duì)加速度時(shí)間的要求，要提高傳動(dòng)系速比，第一可以增加最大扭矩。第二減小最高行駛速度。而電動(dòng)機(jī)的功率包括額定功率和最大功率，電動(dòng)機(jī)的功率選得越大，則電動(dòng)汽車的后備功率就越多，而且加速和爬坡的性

19、能就會(huì)越好，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的體積和質(zhì)量也會(huì)增加，而且會(huì)使電動(dòng)機(jī)不能經(jīng)常工作在峰值功率附近，從而造成電動(dòng)機(jī)的效率下降。因此，電動(dòng)機(jī)的功率也不能選得太大，.由于汽車的行駛工況會(huì)比較復(fù)雜，所以需要電機(jī)具有一定量的過載能力，就是能承受較大的過載電流，能發(fā)出高于額定轉(zhuǎn)矩 1-2倍以上的轉(zhuǎn)矩，因?yàn)殡姍C(jī)具有一定的效率特性，所以在一定的轉(zhuǎn)速和功率下，具有一定的效率，因?yàn)殡妱?dòng)汽車的能量源是有限的，所以在選擇電機(jī)功率時(shí)，需要綜合考慮以上這些因素，盡量使電機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，能夠經(jīng)常處于高效率的范圍，以獲得較高的能量轉(zhuǎn)化效率。綜上所述，對(duì)比不同低速純電動(dòng)車輛的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)，從中使用不同的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行匹配，從而得到性

20、能更好的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配是此次研究的目的。1.4 本文的主要內(nèi)容1.學(xué)習(xí)純電動(dòng)汽車，動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)原理2.分析純電動(dòng)車輛動(dòng)力系統(tǒng)的相互匹配和影響關(guān)系3.針對(duì)特定的性能指標(biāo)要求進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)的選擇和計(jì)算 4.基于CRUISE仿真環(huán)境對(duì)選擇的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)算5.相關(guān)英文科技文獻(xiàn)翻譯，5000字以上2 電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)2.1 電動(dòng)汽車的基本組成與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比，純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)有很大差別，具體組成包括：電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、安全保護(hù)機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、完成既定任務(wù)的工作裝置等。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)則由電動(dòng)機(jī)、電源和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置等電器組成，是純電動(dòng)汽車的核心部分，也是和內(nèi)燃機(jī)汽

21、車的區(qū)別之處；汽車行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能通過控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪前進(jìn)或后退。電動(dòng)汽車的其余裝置則基本與內(nèi)燃機(jī)汽車相同。圖2-1 電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖2.1.1 電源與電池管理系統(tǒng) 純電動(dòng)汽車的電源系統(tǒng)包括車載電源、能量管理系統(tǒng)和充電器等。它的功能是向電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測(cè)電源使用情況及控制充電機(jī)向蓄電池充電。純電動(dòng)汽車的車載電源是以動(dòng)力蓄電池組為主，用周期性的充電來補(bǔ)充電能。動(dòng)力蓄電池組是EV的關(guān)鍵裝備，儲(chǔ)存的電能、質(zhì)量以及體積，對(duì)EV的性能起決定性的影響，也是發(fā)展EV的主要研究和開發(fā)方向。動(dòng)力電池是混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車和燃料電池汽車鎖必備的車載式儲(chǔ)能電源

22、，電池主要由一下幾個(gè)部分構(gòu)成：(1) 電極。不同的電極是采用了不同的材料，能夠釋放出電能的電極連接板構(gòu)成，電極還用于支撐和固定電池中參加化學(xué)反應(yīng)的“活性物質(zhì)”。電池在放電時(shí)，在電池內(nèi)部，在電池發(fā)生氧化反應(yīng)并失去電子的電極為正極，獲得電子的電極為負(fù)極。在電池外部，從電池殼題兩端伸出正極和負(fù)極的接線柱，通過接線柱與負(fù)載連接，由外電路獲得電子的電極為正極，向外電路輸出電子的電極為負(fù)極。(2) 電解質(zhì)。電解質(zhì)是促使電池進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，電解質(zhì)一半有酸性電解質(zhì)、堿性電解質(zhì)、中性電解質(zhì)和有機(jī)物電解質(zhì)等。電解質(zhì)的形態(tài)有也太電解質(zhì)，膠質(zhì)電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì)等。(3) 隔離物。在電池內(nèi)部如果發(fā)生正極和負(fù)極的接

23、觸時(shí)，就會(huì)在電池內(nèi)部形成“短路”，使電池在內(nèi)部呈放電狀態(tài)，并消耗電池的電能。因此，在電池內(nèi)部需要用隔離物將電池中正極和負(fù)極隔開，防止電池內(nèi)部短路。隔離物有：微孔橡膠隔板、微孔塑膠隔板等固體狀隔離物；無紡布、玻璃纖維、網(wǎng)狀隔板等膜狀隔離物；硅膠等液狀隔離物。(4) 外殼。外殼材料通常有上一輪、金屬等。EV發(fā)展的癥結(jié)在于蓄電池，蓄電池技術(shù)對(duì)EV的制約仍然是EV發(fā)展的難題；建立充電站系統(tǒng)、報(bào)廢蓄電池回收和處理工廠，是推廣EV的關(guān)鍵問題。純電動(dòng)汽車的常用電源有鉛酸蓄電池、鎳-錫蓄電池、鎳-氫蓄電池和銼離子蓄電池等。而車載電源的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。 (1)第一代EV蓄電池是鉛酸蓄電池。其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成

24、熟且成本低；其缺點(diǎn)是，比能量和比功率較低，不能滿足EV續(xù)駛里程和動(dòng)力性能的需求，但進(jìn)一步發(fā)展了鉛布蓄電池、閥控鉛酸蓄電池等，使鉛酸蓄電池的比能量有所提高。 (2)第二代EV蓄電池是高能蓄電池。第二代EV高能蓄電池類型比較多，鎳基電池主要有鎳鎘蓄電池、鎳鋅蓄電池、鎳氫蓄電池、鎳金屬氫化物蓄電池、鎳鐵蓄電池等。比能量和比功率都比鉛酸蓄電池高是它的優(yōu)點(diǎn)，極大提高了EV的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程；其缺點(diǎn)是，有些高能蓄電池需要復(fù)雜的蓄電池管理系統(tǒng)和溫度控制系統(tǒng)，各種蓄電池對(duì)充電技術(shù)有不同的要求，而且電化學(xué)蓄電池中的活性物質(zhì)在使用一定的期限后會(huì)老化變質(zhì)，以至完全喪失充電和放電功能而報(bào)廢，從而使EV的使用成本較高

25、。(3)第三代EV蓄電池是鋰電池。鋰是最輕的金屬元素，金屬鋰暴露在空氣中或遇到水時(shí)會(huì)發(fā)生燃燒。鋰的電極性很強(qiáng)，從鋰的單位質(zhì)量中可以獲得大的電子容量，具有高的電壓和質(zhì)量比能量。鋰電池在性能、容量、功率等方面比其他類型的電池具有較大的優(yōu)勢(shì)。但鋰電池遇到空氣或水分，會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸，其中磷酸鐵鋰離子電池安全性較高，但體積較大，質(zhì)量較重。在我國對(duì)于鋰電池的研發(fā)及其在各種電動(dòng)汽車上的應(yīng)用已占據(jù)主導(dǎo)地位。EV車載電源由兩部分組成，分別是高壓電源和低壓電源。高壓電源是動(dòng)力蓄電池組提供的155V-380V的高壓直流電，動(dòng)力蓄電池組是供電動(dòng)機(jī)工作的唯一動(dòng)力源，空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)壓縮機(jī)，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向油泵和制動(dòng)系

26、統(tǒng)的真空泵等，也需要?jiǎng)恿π铍姵亟M提供動(dòng)力電能；動(dòng)力蓄電池組通過DC/AC轉(zhuǎn)換器，供應(yīng)12V或24V的低壓電，并儲(chǔ)存到低壓蓄電池組中，作為儀表、照明和信號(hào)裝置等工作的電源。 蓄電池管理系統(tǒng)用于對(duì)動(dòng)力蓄電池組充電與放電時(shí)的電流、電壓、放電深度、再生制動(dòng)反饋電流、蓄電池溫度等進(jìn)行控制;個(gè)別蓄電池性能變化后會(huì)影響到整個(gè)動(dòng)力蓄電池組的性能，故需用蓄電池管理系統(tǒng)來對(duì)整個(gè)動(dòng)力蓄電池組及其每一單體蓄電池進(jìn)行監(jiān)控，保持各個(gè)單體蓄電池間的一致性。動(dòng)力蓄電池組必須進(jìn)行周期性的充電，高效率充電裝置和快速充電裝置是EV使用時(shí)所必須的輔助設(shè)備，可采用地面充電器、車載充電器、接觸式充電器或感應(yīng)式充電器等進(jìn)行充電。 電池管理

27、系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式分為兩大類：第一類是依靠芯片的電池管理系統(tǒng)；第二類是采用分立式器件的電池管理系統(tǒng)；其中依靠芯片的電池管理系統(tǒng)一般將、把系統(tǒng)前端采集電路、電量計(jì)量算法、和通訊功能等集成在芯片中，而外圍電路則是為輔助來實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的管理，依靠芯片的電池管理系統(tǒng)它具有小體積、高集成度等優(yōu)勢(shì)；而依靠分立器件的電池管理系統(tǒng)，有基于純硬件和基于軟硬件協(xié)調(diào)工作的解決方案，而軟硬件協(xié)調(diào)工作方案因?yàn)殪`活而功能完善，所以被社會(huì)廣泛采用。2.1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在純電動(dòng)汽車上，電動(dòng)機(jī)是唯一的動(dòng)力源輸出，在混合動(dòng)力汽車上，電動(dòng)機(jī)是輔助驅(qū)動(dòng)裝置。在電動(dòng)汽車上最常采用的電動(dòng)機(jī)為：直流電動(dòng)機(jī)（DC Motor）、交流電動(dòng)

28、機(jī)（AC IM）、永磁電動(dòng)機(jī)（BDCM）和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SR）等電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)汽車可選用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型如下，它主要由電子控制器、各種傳感器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)逆變器、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪等組成，其中最為關(guān)鍵的就是電動(dòng)機(jī)逆變器，電動(dòng)機(jī)不同，控制器也就有所不同，控制器將蓄電池直流電變成交流電后來驅(qū)動(dòng)交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)則將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來輸出轉(zhuǎn)矩,再經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)車輪的驅(qū)動(dòng)，從而帶動(dòng)電動(dòng)汽車行駛。該系統(tǒng)的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪的工作裝置，并能夠在汽車減速制動(dòng)的同時(shí)，將車輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。圖2-2 動(dòng)力蓄電池供電示意圖圖2-3

29、 電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類圖目前電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要分為四類：（1）、直流電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、電磁轉(zhuǎn)矩控制特性優(yōu)良，在城市無軌電車上廣泛應(yīng)用但重量和體積也較大；（2）、感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低、低噪聲、矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟，但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，成本高；（3）、永磁無刷電機(jī)系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率密度較高、電機(jī)尺寸小、體積小、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好；（4）新一代牽引電機(jī)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)即開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有高密度、高效率、低成本、寬調(diào)速。2.1.3 傳動(dòng)系統(tǒng) 純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是將電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩傳遞給汽車的車輪，當(dāng)電動(dòng)

30、機(jī)采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)的絕大多數(shù)零部件可以忽略掉，因?yàn)榇藭r(shí)電機(jī)可以進(jìn)行負(fù)載啟動(dòng)，所以不需要傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車上常用的離合器，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)向則可以通過電路控制來產(chǎn)生變換，所以不需要傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒車檔位；當(dāng)電動(dòng)機(jī)采用無級(jí)調(diào)速控制時(shí)，可以忽略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車上常用的變速器。如（圖2-4）所示，該電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)主要是由三個(gè)電機(jī)，一個(gè)電機(jī)控制器，變速裝置和蓄電池組組成。其中主電機(jī)負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)前輪運(yùn)動(dòng)，而兩后輪分別裝有一個(gè)小型輪轂電機(jī)，它們主要是為了實(shí)現(xiàn)能量的回收和后備功率的提供；車輛在一般工況下運(yùn)行時(shí)，由蓄電池向主電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)前輪來使車輛正常行駛；車輛大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，為了保護(hù)電機(jī)，這時(shí)由

31、蓄電池分別向前、后電機(jī)供電，通過電動(dòng)機(jī)控制機(jī)控制3個(gè)電機(jī)同時(shí)工作向車輛提供所需功率；車輛在制動(dòng)、下坡等需要減速的工況下工作時(shí)，前后電機(jī)均參與能量的回收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)四個(gè)車輪同時(shí)回收能量。這種結(jié)構(gòu)增加能量回收的同時(shí)，提高能量的利用率，有效地增加車輛的續(xù)航里程。2.1.4 底盤和車身 電動(dòng)汽車的車身和底盤與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車大致相同，底盤中的傳動(dòng)系比內(nèi)燃機(jī)汽車有所簡化。電動(dòng)汽車在底盤布置上還要有足夠的空間來放置動(dòng)力電池組，并且要求線路連接方便，充電方便等。這就要求電動(dòng)汽車在底盤的布置上，需要改變傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車底盤布置方式，要擴(kuò)大承載空間的跨度和結(jié)構(gòu)件的剛度。由于動(dòng)力電池組的質(zhì)量和體積較大，所占據(jù)的空間較大

32、，所以為了減輕純電動(dòng)汽車的整備質(zhì)量，則需要廣泛采用輕質(zhì)材料。碳纖維增強(qiáng)樹脂和復(fù)合材料等制造車身和底盤部分總成，并采用三維擠壓成型工藝制造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量小、強(qiáng)度大和裝卸動(dòng)力電池組方便的車架，補(bǔ)償因裝載動(dòng)力電池組而增加的負(fù)載。 圖2-4 電動(dòng)汽車動(dòng)力傳遞系統(tǒng)示意圖2.1.5 輔助設(shè)施電動(dòng)汽車的輔助系統(tǒng)中大部分設(shè)備與燃油汽車的基本相同，如圖所示，其中動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、輔助動(dòng)力源、空調(diào)器、刮水器以及照明裝置等。電動(dòng)汽車的輔助動(dòng)力源主要由DC-DC功率轉(zhuǎn)換器輔助電源和組成的，其功能主要是向動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等其他輔助設(shè)備提供動(dòng)力；借助這些輔助設(shè)備來提高汽車的操縱性、穩(wěn)定性、還有安全性等。2.2 本章小

33、結(jié) 電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車差別較大，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車是由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，來驅(qū)動(dòng)車輛行駛；而電動(dòng)汽車不同，它是由電池提供電能來驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是純電動(dòng)汽車的核心部分，也是區(qū)別于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。 本章詳細(xì)地介紹了純電動(dòng)汽車的五大系統(tǒng)，即電源與電池管理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、車身及底盤、輔助設(shè)施五個(gè)部分；對(duì)之后的電動(dòng)汽車的動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)和研究，有一定的指導(dǎo)作用。 圖2-5 電動(dòng)汽車與燃油汽車輔助設(shè)備對(duì)比圖3 傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 概述電動(dòng)車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)必須以滿足車輛的動(dòng)力性能和行駛里程的要求。確定了汽車的動(dòng)力性，是決定沿行進(jìn)方向的車輛的移動(dòng)情況

34、。為此目的，有必要了解各種外力的作用在本車的行進(jìn)方向沿汽車，即驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力?；谶@些力量之間的平衡，建立了關(guān)于汽車動(dòng)力性的方程式，可以計(jì)算出汽車的最大速度，最大加速度和爬坡能力。汽車的行駛方程式為： (3-1)公式中：Ft為驅(qū)動(dòng)力；F為行駛阻力之和。3.1.1 驅(qū)動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)至驅(qū)動(dòng)輪上，此時(shí)作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩Tt產(chǎn)生一個(gè)對(duì)地面的圓周力Fo，抵免對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的反作用力Ft(方向與Fo相反)即是驅(qū)動(dòng)汽車的外力，此外力稱為汽車的驅(qū)動(dòng)力，其公式為： (3-2)公式中：Tt為作用于驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩；r為車輪半徑。由于電動(dòng)汽車采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以在電動(dòng)汽車中Tt是由電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)

35、傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到車輪上，所以令總傳動(dòng)比數(shù)值為i，其中變速器的傳動(dòng)比ig，主減速器的傳動(dòng)比i0，傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率為t，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩是Ttq，則有： (3-3) 3.1.2 行駛阻力汽車在水平道路上勻速行駛時(shí)，必須克服來自地面的滾動(dòng)阻力和來自空氣的空氣阻力；當(dāng)汽車在坡道上進(jìn)行上坡行駛時(shí)，還必須克服坡度阻力；汽車加速行駛時(shí)還需要克服加速阻力。因此汽車行駛的總阻力為滾動(dòng)阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力之和，為： (3-4) 公式中：Ff為滾動(dòng)阻力；Fw為空氣阻力；Fi為坡度阻力；Fj為加速阻力，其中Ff可以等效的表示為： (3-5) 公式中：W為作用于車輛上的法向載荷；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，它與路

36、面種類，行駛車速以及輪胎的結(jié)構(gòu)、材料等有關(guān)?？梢愿鶕?jù)不同路面，在經(jīng)驗(yàn)公式中進(jìn)行取值；(2) 空氣阻力： (3-6) 公式中：為空氣阻力系數(shù)；為迎風(fēng)面積；空氣密度，一般為1.2258Ns2m-4。為相對(duì)速度在無風(fēng)條件下汽車的運(yùn)動(dòng)，即為汽車的行駛速度ua，則空氣阻力(N)為： (3-7)(3) 坡度阻力： (3-8)公式中：為坡度，此時(shí)sin=tan=i。(4) 加速阻力： (3-9) 公式中：=為車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；m為車輛質(zhì)量；du/dt為行駛加速度。所以，汽車行駛阻力為四個(gè)部分相加之和： (3-10) 車輛在行駛的時(shí)侯，汽車驅(qū)動(dòng)力和路面產(chǎn)生的行駛阻力達(dá)到相互平衡的時(shí)候，電機(jī)的輸出功率和車輛

37、行駛時(shí)產(chǎn)生的阻力功率也是平衡的；所以在車輛行駛過程中的每一時(shí)刻，電機(jī)產(chǎn)生的功率Pe等于機(jī)械傳動(dòng)時(shí)損失的功率與全部運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率之和；在純電動(dòng)汽車中，Pe為電機(jī)的輸出功率，而車輛運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的阻力功率為四項(xiàng)阻力功率之和，分別有有滾動(dòng)阻力功率Pf、坡度阻力功率Pi、空氣阻力功率Pw和加速阻力功率Pj；即： (3-11)根據(jù)汽車?yán)碚撝械耐茖?dǎo)，可以得車輛行駛過程中的平衡方程如下： (3-12) (3-13)對(duì)低速純電動(dòng)汽車而言，公式中：Pe為電動(dòng)機(jī)輸出功率；n為電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速3.2 參數(shù)計(jì)算以普通低速純電動(dòng)汽車部分參數(shù)為依據(jù)：已知整車質(zhì)量=700kg，滿載質(zhì)量=1000kg（四人），最高車速可以達(dá)

38、到80km/h，滿載最高車速可以達(dá)到60km/h，續(xù)航里程=80km，車輪滾動(dòng)半徑=0.247m，在變速箱傳動(dòng)比為1，主減速器為4.4的情況下：傳動(dòng)比固定時(shí)，需要確定在正常載荷和滿載的情況下，其車輪所對(duì)應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速。 (3-14)已知最高車速vmax=80km/h，傳動(dòng)比=4.4，車輪半徑r=0.247，則： n=3780r/min已知市內(nèi)車況復(fù)雜，以額定車速v=50km/h，傳動(dòng)比=4.4，車輪半徑r=0.247，則：n=2835r/min(2) 汽車在正常情況下行駛，驅(qū)動(dòng)力需要克服行駛阻力才可以進(jìn)行行駛，因?yàn)檫@是對(duì)市內(nèi)平路的環(huán)境下進(jìn)行研究，即加速阻力和坡度阻力可以忽略不計(jì) (3-15)已知

39、f=0.015，r=0.247，CD=0.35，A=2.2/m2，m=800kg，則M=95.7Nm3.3 電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)3.3.1 電動(dòng)機(jī)額定功率所選電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)大于等于在平坦良好路面上以最高速度行駛時(shí)阻力的功率之和，即： (3-16) G=7009.8N，f=0.015，CD=0.35，A=2.2m2，=0.92，ua=80km/h 公式中，Pe為電動(dòng)機(jī)額定功率； Cd為空氣阻力系數(shù)；A為迎風(fēng)面積；為傳動(dòng)系效率；m為整車總質(zhì)量；g為重力加速度；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)；Umax為最高車速；。3.3.2 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩當(dāng)純電動(dòng)汽車以勻速在平地上行駛時(shí)，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩就是額定轉(zhuǎn)矩。 (3-17)已知該

40、車勻速行駛時(shí)的車速為60km/h，最后電機(jī)確定如下表： 表3-1 確定電機(jī)范圍額定電壓額定轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)速額定功率額定轉(zhuǎn)矩72V2835r/min3780r/min6kw21.75Nm 3.3.3 電動(dòng)機(jī)加速性能在水平良好路面上，車輛的行駛加速度表示為： (3-18) (3-19)公式中：Ttq為電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；igi0為傳動(dòng)比；r為滾動(dòng)車輪半徑；為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率，；Ff為車輛行駛滾動(dòng)阻力 ；M總質(zhì)量；為轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量換算系數(shù)Fw為車輛行駛的空氣阻力，則：電動(dòng)汽車從起步加速到速度為u的時(shí)間為 (3-20)根據(jù)純電動(dòng)汽車的最大爬坡度要求，可以計(jì)算出電動(dòng)汽車所需求的最大轉(zhuǎn)矩值。 (3-21)Ff=mgfsin；

41、Fi=mgcos；ig=1，i0=4.4，=0.92，m=700kg，g=9.8m/s2，f=0.015，=tan-1（0.2）=11.33.4 電池參數(shù)的確定蓄電池的參數(shù)為：負(fù)載有效功率 * 支持時(shí)間 = 電池放出容量 * 電壓 * ups逆變效率設(shè)最大行駛里程為80km，電池放電深度為0.8 （3-22）則I=82.3A 則W=102.875Ah所以電池選擇為110Ah的電池（12V/110Ah電池6塊）3.5 本章小結(jié)最大電池容量為110Ah，起始容量為80%，額定電壓為72V，最大電壓為82.2V，最小電壓為60V。電池組電池?cái)?shù)量為6，電池組總質(zhì)量為300kg。綜上所述，選取車型的額定

42、功率為6kW，可以滿足功率要求。電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速為3780r/min，額定轉(zhuǎn)速為2835r/min，電機(jī)采用的最大轉(zhuǎn)矩為21.75 Nm，額定電壓為72V。4 建立整車仿真模型4.1 AVL CRUISE 車輛動(dòng)力學(xué)仿真分析平臺(tái)AVL CRUISE 軟件是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜情況車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析，通過方便且容易使用的模型元件、直觀簡便的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及基于工程應(yīng)用開發(fā)設(shè)計(jì)的建模流程和軟件接口， CRUISE已經(jīng)在整車生產(chǎn)商和零部件供應(yīng)商之間搭建起了溝通的橋梁，軟件的主要特點(diǎn)簡述如下：1)靈活的模塊化理念可以進(jìn)行各種車輛和動(dòng)力性能總成配置的分析，并且能夠自由地在所提供的模塊的基礎(chǔ)上建立

43、不同參數(shù)的系統(tǒng)模型；2)人工智能的駕駛員模型可以根據(jù)人體不同反應(yīng)而真實(shí)地再現(xiàn)車輛的行為；3)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)模型考慮了高摩擦和熱力學(xué)效應(yīng)；4)提供了流體動(dòng)力學(xué)軟件Flow master、KUL I及MATALAB/SIMUL INK的接口；5)考慮了轉(zhuǎn)向時(shí)車輪和車輛受力；6)有分析CVT的專用模型。Cruise提供了一種圖形化的交互環(huán)境，只需用鼠標(biāo)操作的方法從模型庫中拖出相應(yīng)的元件放置在工作區(qū)中，便能建立起一個(gè)系統(tǒng)的框圖，根據(jù)研究的需要添加相應(yīng)的控制模塊，并正確連接數(shù)據(jù)總線，便可很快得到系統(tǒng)模型；用戶能方便地修改動(dòng)力傳動(dòng)系的配置，所以用它來對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)建模將是一件非常容易的事情，利用Cruis

44、e軟件可以縮短研發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)成本，減少設(shè)計(jì)的盲目性。4.2 電機(jī)模型的建立 根據(jù)市面上已有型號(hào)的電機(jī)，我們把相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及其他有關(guān)數(shù)據(jù)輸入Cruise的電機(jī)模型之中，建立所需要的電機(jī)模型。 電機(jī)工作電壓為72V，最大轉(zhuǎn)速為2577rpm/min，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.15kgm2，最大轉(zhuǎn)速的扭矩為21.75Nm，電機(jī)質(zhì)量為10kg，達(dá)到最大功率轉(zhuǎn)速時(shí)間為10s，最大溫度為170，初始工作溫度為50，比熱容為1100J/kgK，將所計(jì)算的數(shù)據(jù)輸入電機(jī)后得出特征圖，如圖所示： 圖4-1 電機(jī)參數(shù)設(shè)置圖4-2 電機(jī)外特性設(shè)置圖4-3 電機(jī)效率設(shè)置4.3 電池模型的建立 根據(jù)上一章計(jì)算，得到的最大電

45、池容量為110Ah，起始容量為90%，額定電壓為12.0V，最大電壓為14.2V，最小電壓為10V。電池組電池?cái)?shù)量為6，電池組質(zhì)量為300kg。如下圖所示：圖4-4 電池參數(shù)設(shè)置如圖（4-5）所示為蓄電池常用的恒流充電法，它用調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)電阻的方法，保持充電電流強(qiáng)度不變的充電方法，即電流I保持恒定。該控制方法比較簡單，但由于電池的可接受電流能力是隨著充電過程的進(jìn)行而逐漸下降的，到充電后期，充電電流多用于電解水，產(chǎn)生氣體，使出氣過甚。因此，本次電池仿真中采用該方法進(jìn)行參數(shù)定義。 圖4-5 電池充電曲線設(shè)置圖4-6 電池放電曲線設(shè)置4.4 整車模型的建立 首先新建一個(gè)pr

46、oject和version，需要將version進(jìn)行保存后才可以讀取，之后進(jìn)入cruise的工作頁面，將電池、電機(jī)、駕駛員模塊、常量、變速器、制動(dòng)器、以及車輪等模塊拖入其中，并建立模型；在各個(gè)模塊的的界面中輸入?yún)?shù)，例如電機(jī)的最大電壓、最高轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩；車輪的摩擦系數(shù)和滾動(dòng)半徑；電池的額定電壓和電流、電池容量、電池的串聯(lián)和并聯(lián)數(shù)；車輛模塊的滿載重量、迎風(fēng)面積和阻力系數(shù)；主減速器的主減速比等。在計(jì)算中心進(jìn)行仿真時(shí)，首先需要建立task，并且添加相應(yīng)的任務(wù)才行，之后對(duì)各個(gè)任務(wù)的工況進(jìn)行設(shè)定，例如最大爬坡度的坡度，車輛是否滿載等等，必須要在模型建立和工況設(shè)定兩方面都沒有錯(cuò)誤的情況下才可以進(jìn)行計(jì)算

47、，否則系統(tǒng)會(huì)提示用戶某個(gè)地方有遺漏或錯(cuò)誤，從而終止計(jì)算。 建立系統(tǒng)的物理連接和線束信號(hào)連接時(shí)，首先完成工作區(qū)上的物理連接，選定各系統(tǒng)模型之后，根據(jù)汽車部件連接配置，用connect建立模型的物理連接；電池與電機(jī)之間有直接的物理連接關(guān)系，車輪和制動(dòng)器之間也有物理連接關(guān)系，但駕駛室與制動(dòng)器之間和常量之間雖然沒有物理連接，但是有線束連接。所以在仿真過程中，我們需要了解汽車系統(tǒng)內(nèi)部各部件之間的連接關(guān)系、控制關(guān)系以及信息傳遞關(guān)系，建立正確的物理和線束連接關(guān)系。 最后在result中查看結(jié)果，在所對(duì)應(yīng)的task中，會(huì)有對(duì)應(yīng)的結(jié)論圖，通過這些圖我們就可以查看自己計(jì)算的參數(shù)的可行性。 圖4-7 整車模型搭建4

48、.5 本章小結(jié) 通過前一章的參數(shù)計(jì)算，本章進(jìn)行的AVL-cruise軟件的初步操作，從最開始的任務(wù)建立到最后的模型建成，都耗費(fèi)了不少的時(shí)候，由于軟件是純英文軟件且運(yùn)行思維不同，所以在完成第四章中頗為艱難，通過對(duì)每個(gè)模型參數(shù)的翻譯和對(duì)軟件運(yùn)行步驟的學(xué)習(xí)，構(gòu)架了如（圖4-7）的模型且進(jìn)行的參數(shù)的輸入。5 仿真及結(jié)果分析根據(jù)純電動(dòng)汽車仿真的要求，在task中選擇相應(yīng)的工況，并且進(jìn)行仿真前的定義，設(shè)置合適的參數(shù)進(jìn)行仿真計(jì)算；在task中add的計(jì)算任務(wù)有四項(xiàng)：分別是Cycle Run中仿真續(xù)駛里程；Climbing Performance中仿真最大爬坡度；Constant Drive中仿真最高速度以及

49、cruising中的最大加速度；之后再計(jì)算中心中選擇single calculation的計(jì)算方式，計(jì)算完成之后，在Result Manager中提取文字和圖形的結(jié)果，并進(jìn)行相應(yīng)的分析。5.1 整車仿真及結(jié)果分析5.1.1 循環(huán)工況實(shí)驗(yàn)（Cycle Run）圖5-1 循環(huán)工況圖 推論：由（圖5-1）可知，該電動(dòng)汽車達(dá)到的最高車速為 20km/h，沒有達(dá)到最開始假設(shè)的最高時(shí)速80 km/h，車輛速度隨著時(shí)間的增加而增大，當(dāng)達(dá)到20km/h左右便不再上升而保持勻速，車速?zèng)]有達(dá)到額定的速度，由此推斷是電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速不夠，即使通過機(jī)械效率為0.92的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行傳動(dòng)也無法使車輪達(dá)到設(shè)定車速。5.1.2

50、 最大爬坡度實(shí)驗(yàn)（Climbing Performance）圖5-2 最大爬坡度示意圖推論：由（圖5-2）可知，電動(dòng)車輛爬坡度最高位5%，滿足平路行駛所需要的最小爬坡度，但是不能滿足正常車輛應(yīng)滿足的20%最大爬坡度，圖中爬坡度線呈鋸齒形，由此推斷電池組容量不足，不能提供足夠的功率輸出。5.1.3 最高車速試驗(yàn)（Constant Drive）推論：由（圖5-3）可知，剛起步時(shí)間段，實(shí)際車速大于額定車速；而在起步一定時(shí)間段后，實(shí)際車速保持在21km/h左右不變，不隨時(shí)間的變化而變化，由此推斷電池組電量不足，無法提供足夠的輸出轉(zhuǎn)矩，從而無法達(dá)到設(shè)定車速。推論：由（圖5-4）可知，車輛所受牽引力很小，

51、且在達(dá)到車速為21km/h左右時(shí)候，牽引力下降而變?yōu)榱?，則沒有動(dòng)力輸出，由此推斷電池電量耗盡，無法提供輸出功率；或者因?yàn)榕榔露炔粔蚨鵁o法繼續(xù)行駛。圖5-3 最高車速工況圖5.1.4 最大牽引力試驗(yàn)（Maximum Traction Force）圖5-4 最大牽引力工況圖5.2 電機(jī)仿真結(jié)果分析推論：由（圖5-5）可知電機(jī)最大扭矩為21Nm，最大輸出功率為1.9kw，最高轉(zhuǎn)速為1018rpm。都沒有達(dá)到最初設(shè)定的最大功率6KW和最高轉(zhuǎn)速3890rpm。圖中，汽車使用過程中動(dòng)力性衰退的標(biāo)志是輸出功率顯著降低，隨著車速的增加， 輸出功率的降低幅度增大，最大功率值向低速偏移，輸出的最大功率均小于額定值

52、。但輸出功率與車速的關(guān)系未因動(dòng)力性的衰退而改變，動(dòng)力性衰退后的驅(qū)動(dòng)輪外特性仍與混合動(dòng)力電池固有外特性的走勢(shì)相似，即驅(qū)動(dòng)輪的輸出功率也隨速度的增加而增大，功率達(dá)最大值后，隨速度的進(jìn)一步增加則輸出功率迅速下降。圖5-5 電機(jī)仿真示意圖5.3 電池仿真結(jié)果分析推論：由（圖5-6）可知，該電動(dòng)汽車最后進(jìn)行仿真運(yùn)行時(shí)，最大電流為135A，最大電壓為79.2V；與之前第三章參數(shù)計(jì)算中電池參數(shù)計(jì)算結(jié)果相差不大。5.4 本章小結(jié) 本章通過第四章所構(gòu)建的模型框架，對(duì)所計(jì)算出的各部件參數(shù)進(jìn)行了不同工況下的動(dòng)力仿真，基本都沒有達(dá)到最初預(yù)想的參數(shù)；由此觀之，汽車動(dòng)力性的計(jì)算不能片面的靠計(jì)算去獲得參數(shù)，而是要通過在實(shí)際的情況中，去測(cè)定不同的參數(shù)再進(jìn)行動(dòng)力性的參數(shù)輸入和仿真，估計(jì)這樣所獲得的汽車動(dòng)力性參數(shù)更為真實(shí)。圖5-6 電池仿真模型結(jié) 論 汽車動(dòng)力性分析的主要任務(wù)是對(duì)于汽車各零部件之間連接的關(guān)系和參數(shù)的匹配進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證汽車在自己假設(shè)的環(huán)境中能夠正常行駛，并且擁有良好的動(dòng)力性、安全性、以及燃油經(jīng)濟(jì)性。本論文詳細(xì)介紹了純電動(dòng)汽車的組成部分，通過在網(wǎng)上查閱電動(dòng)汽車動(dòng)力性注意事項(xiàng)和運(yùn)用汽車?yán)碚?、汽車?gòu)造知識(shí)等知識(shí)書籍，對(duì)電動(dòng)汽車各部件參數(shù)進(jìn)