電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)

1、 第第7章章 電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.1 7.2 7.3 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 圖7-1 技術(shù)路線流程圖 7.1.1 7.1.1 整車布置原則整車布置原則 1. 電動(dòng)汽車開發(fā)的技術(shù)路線 2. 總體布置方案的設(shè)計(jì) 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 圖7-2 前艙總布置 3. 電動(dòng)汽車總體布置 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 圖7-3 傳動(dòng)系統(tǒng)連接方式 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 圖7-4 動(dòng)力總成固定點(diǎn) 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.1.2 7.1.2 關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 1. 電池技術(shù) 2. 電機(jī)技術(shù) 3. 控制器技術(shù) 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.1.3 7.1.3 參數(shù)的選擇參數(shù)的選擇 1.

2、電動(dòng)機(jī)功率選擇 （1）根據(jù)電動(dòng)汽車的最高車速選擇 3 maxmax 1 () 360076140 D er T MgfuC Au P （2）根據(jù)電動(dòng)汽車的加速性能要求選擇 00 1d1 dd 3.6d3.6 uu twf um tuu tFFFm 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) （3）根據(jù)車輛的爬坡性能要求來選擇 * 電動(dòng)機(jī)最大功率的取值為： 2 arcsin()arctan( ) 1 tw FF af Mgf maxeer PP 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 2. 主減速比和變速器傳動(dòng)比選擇 （1）主減速比的選擇 （2）變速器傳動(dòng)比的選擇 max 0 max 0.377 e nr i u maxmax

3、 max max 0 (cossin) g tqt G fr i Ti 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 3. 電池組數(shù)量選擇 圖7-5 電池的簡(jiǎn)化電路模型 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) （1） 由最大輸出功率選擇電池組數(shù)量 00 EUI R 00 () b PU IEI RI 00 U IU EIE max max e beec P n P 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) （2）由續(xù)駛里程數(shù)選擇電池組數(shù)量 1000 r CV L W 1000 r L W V C 1 1000 r L W n V C 1 1000 r L W n CV 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.1.4 7.1.4 參數(shù)的優(yōu)化參數(shù)的優(yōu)化 1

4、. 電動(dòng)汽車優(yōu)化設(shè)計(jì)分析 （1）選取設(shè)計(jì)變量 （2）選取設(shè)計(jì)目標(biāo) （3）選取約束條件 （4）建立數(shù)學(xué)模型 （5）汽車仿真模型的建立 （6）編寫優(yōu)化求解程序 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 2. 優(yōu)化匹配求解模型 圖7-6 優(yōu)化匹配求解模型 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 3. 選擇優(yōu)化算法 求解問題的一般過程如圖7-7所示。 （1）個(gè)體編碼 （2）初始化 （3）個(gè)體評(píng)價(jià) （4）選擇運(yùn)算 （5）交叉運(yùn)算 （6）變異運(yùn)算 （7）終止條件判斷 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 圖7-7 遺傳算法運(yùn)算過程示意圖 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 圖7-8 遺傳算法進(jìn)化過程 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 4. 優(yōu)化匹配與結(jié)果分析 表7

5、-3 測(cè)試數(shù)據(jù) 約束 最高車速（km/h）55 15 km/h的最大爬坡度15% 整車質(zhì)量（kg）900 目標(biāo)值 續(xù)駛里程（km）80 7.1 純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 表7-6 優(yōu)化結(jié)果比較 初步匹配Advisor優(yōu)化遺傳算法優(yōu)化 無擋兩擋無擋兩擋無擋兩擋 Per / kW131313151310 NB1010881112 Cb /(Ah) 120120120120118.8113 iz 10.968 13.961 8.07 10.968 13.961 8.07 9.8 13.944 8.06 m/kg900900836855928941 ta / s6.27.276.86.16.5 i /%16.

6、32117.734.51515.8 Sd /km90.395.175.47698.5105.6 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.2.1 7.2.1 整車總體布置原則整車總體布置原則 圖7-9 技術(shù)設(shè)計(jì)過程 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 圖7-10燃料電池轎車總布置設(shè)計(jì)流程 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.2.2 7.2.2 關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 1. 燃料電池系統(tǒng) 2. 車載儲(chǔ)氫系統(tǒng) 3. 車載蓄電系統(tǒng) 4. 電機(jī)及其控制技術(shù) 5. 整車布置 6. 整車熱管理 7. 整車與動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)選擇與優(yōu)化設(shè)計(jì) 8. 多能源動(dòng)力系統(tǒng)的能量管理策略 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.2.3

7、 7.2.3 部件的選型部件的選型 1. 電機(jī)選型 2. 傳動(dòng)系速比的選擇 3. 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)（FCE）選型 4. 峰值功率系統(tǒng)（PPS）的選型 5. 燃料電池的選型 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.2.4 7.2.4 參數(shù)的選擇參數(shù)的選擇 1. 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)的選擇 （1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率和額定功率的選擇 驅(qū)動(dòng)電機(jī)峰值功率的選擇 目標(biāo)循環(huán)工況最大功率需求/kW最大回饋制動(dòng)功率需求/kW ECE工況152.3100.5 New York Bus工況201195 北京城區(qū)工況124.5120 北京城郊176176 UDDS工況228153 表7-9 典型循環(huán)工況對(duì)應(yīng)的車輛極限功率需求 7.

8、 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率的選擇 （2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的確定 圖7-11 驅(qū)動(dòng)電機(jī)外特性的示意圖 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) （3）工作電壓 （4）電機(jī)確定 表7-10 FCBUS驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)選擇 電機(jī)種類三相異步交流電機(jī)額定電壓360V 峰值功率180kW（2min）額定功率100kW（1h） 最大轉(zhuǎn)矩955Nm額定轉(zhuǎn)矩531Nm 額定轉(zhuǎn)速1800r/min最高轉(zhuǎn)速6000r/min 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 2. 傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的選擇 3. 傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比的選擇 4. 固定速比齒輪傳動(dòng)系的傳動(dòng)比選擇 5. 燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)設(shè)計(jì) 6. 蓄電池

9、的性能參數(shù)設(shè)計(jì) 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.2.5 7.2.5 參數(shù)的優(yōu)化匹配方法參數(shù)的優(yōu)化匹配方法 1. 理想的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化匹配方法 圖7-12 參數(shù)優(yōu)化示意圖 7. 2 燃料電池電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 2. 實(shí)用的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化匹配方法 圖7-13 燃料電池汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖 7.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.3.1 7.3.1 關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù) 1. 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù) 2. 動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng) 3. 整車能量管理控制系統(tǒng) 4. 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配 5. 能量再生制動(dòng)回收系統(tǒng) 6. 先進(jìn)車輛控制技術(shù)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上的應(yīng)用 7.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)

10、7.3.2 7.3.2 參數(shù)的選擇參數(shù)的選擇 圖7-14 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 7.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 1. 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇 2. 電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇 圖7-16 并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)力車速圖 7.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 3. 傳動(dòng)系速比的選擇 4. 電池參數(shù)的選擇 圖7-17 某NiMH電池峰值功率隨SOC變化示意圖 7.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.3.3 7.3.3 參數(shù)的優(yōu)化匹配方法參數(shù)的優(yōu)化匹配方法 圖7-18 優(yōu)化過程流程圖 1. 優(yōu)化過程概述 2. 優(yōu)化模型的建立 7.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 表7-15 動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化的技術(shù)性能約束 3. EQ61

11、10HEV動(dòng)力系統(tǒng)部件參數(shù)優(yōu)化 類型描述條件 加速性能/ kmh-1050 km/h 070 km/h 3070 km/h 23.5s 22s 40s 最大速度105 km/h 爬坡能力64.5 km/h下爬坡度4.2% 7.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 表7-17 動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果 4. 優(yōu)化結(jié)果及分析 從結(jié)果中可以看到，優(yōu)化后的車型在滿足仿真初期設(shè)定的 動(dòng)力性前提下，達(dá)到了動(dòng)力系統(tǒng)最小化的優(yōu)化目的，這樣 可以降低成本，一定程度上提高了整車性能。 優(yōu)化參數(shù)初始值優(yōu)化值 發(fā)動(dòng)機(jī)峰值功率（kW）110100 電機(jī)峰值功率（kW）6050 電池模塊數(shù)量（塊）2825 7.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì) 7.3.4 7.3.4 提高燃油經(jīng)濟(jì)性的主要措施提高燃油經(jīng)濟(jì)性的主要措施 1.選擇較小功率發(fā)動(dòng)機(jī) 2. 取消發(fā)動(dòng)機(jī)怠速 3. 控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū) 4