純電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計說明

1、 純電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計電機(jī)驅(qū)動的純電動汽車傳動機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計 目錄導(dǎo)言1.1導(dǎo)言1.2國外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀51.3本研究的意義1.4本研究的主要內(nèi)容是第二章電動汽車的基本結(jié)構(gòu)82.1電動車輛的基本部件82.1.1電源2.1.2電池管理系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)82.1.4底盤和車身2.1.5輔助設(shè)施2.2本章概述傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計103.1概述103.1.1驅(qū)動力3.1.2行駛阻力3.2傳動比3.3電機(jī)參數(shù)設(shè)計3.1.1電機(jī)額定功率3.1.2電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩143.1.3電機(jī)加速性能3.4電池參數(shù)的確定15建立整車仿真模型16。游船介紹電機(jī)模型的建立17電池的建立18建立完整的車輛

2、模型以及仿真結(jié)果分析5.1車輛模擬和結(jié)果分析215.2電機(jī)模擬和結(jié)果分析225.3電池模擬和結(jié)果分析22總結(jié)和未來展望23致參考文獻(xiàn)26純電動汽車電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)傳動機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計 隨著石油等能源的日益短缺和環(huán)境污染，開發(fā)零排放、高能效的純電動汽車顯得尤為重要。如今，隨著中國電動汽車技術(shù)的快速發(fā)展，涌現(xiàn)出一批具有國際競爭力的公司和產(chǎn)品。然而，當(dāng)電動汽車進(jìn)入我們的生活時，仍然有許多問題需要解決。本文對動力總成部件的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了研究，根據(jù)純電動汽車的性能要求對主要參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計和匹配。通過對具體車輛的計算，建立仿真模型，并在cruise軟件下進(jìn)行仿真實驗，仿真得出其動力性能，驗證了該模型車輛動力性能

3、的可行性。分析了影響續(xù)駛里程、最高車速和最大爬坡能力的各種因素，提出了改善電動汽車動力性能的措施和方法。進(jìn)一步討論主要參數(shù)的確定，選擇并設(shè)計出一套可行的純電動汽車動力傳動系設(shè)計方案。關(guān)鍵詞:純電動汽車動力總成參數(shù)匹配巡航仿真電機(jī)驅(qū)動的純電動汽車傳動機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計隨著石油等能源短缺和環(huán)境污染問題日益突出，開發(fā)零排放、高能效的電動汽車顯得尤為重要。如今，在我國，電動汽車技術(shù)發(fā)展迅速，一批具有國際競爭力的企業(yè)和產(chǎn)品涌現(xiàn)。但是為了讓電動汽車進(jìn)入我們的生活，我們需要解決許多問題。摘要:本文對動力總成部分的設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了研究，根據(jù)純電動汽車的性能要求，設(shè)計和匹配主要參數(shù)，通過計算具體車型，建立仿真模型

4、，并在仿真軟件下進(jìn)行仿真實驗，得到動態(tài)性能，驗證模型車輛動態(tài)性能的可行性。分析影響最大爬坡能力，最大速度，行駛里程的各種因素。提出能極大改善電動汽車動力性能的措施和方法。進(jìn)一步討論主要參數(shù)的確定、選擇和設(shè)計。關(guān)鍵詞evtransmission動力傳動系匹配巡航仿真第一章導(dǎo)言1.1簡介由于經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，中國對能源的需求迅速增加。2011年2月25日，中國能源研究會公布，去年我國一次能源消費(fèi)32.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比增長6%。中國已經(jīng)成為世界上最大的能源消費(fèi)國。中國能源研究會預(yù)測，中國的能源需求將繼續(xù)增長，這將進(jìn)一步推動能源價格的普遍上漲。此外，國際油價一路上漲。去年，中國原油年均進(jìn)口價格為每桶

5、61美元，相當(dāng)于每天支付4億美元進(jìn)口原油。最近倫敦市場布倫特原油期貨價格已經(jīng)達(dá)到113美元/桶以上，比調(diào)價時的102美元/桶上漲了10%左右。紐約市場原油期貨價格也較調(diào)價前上漲了10%以上。如果國際油價上漲10%，今年每天進(jìn)口石油就要花費(fèi)5-6億美元，比調(diào)價前多了5000多萬美元。交通運(yùn)輸是我國能耗最大、能耗增長最快的行業(yè)之一。與此同時，交通造成的污染也越來越嚴(yán)重。汽車尾氣已成為我國大中城市的主要污染源之一，交通造成的污染越來越影響人們的生活質(zhì)量。因此，降低能源消耗和環(huán)境污染，保持交通運(yùn)輸?shù)目沙掷m(xù)發(fā)展，已成為我國交通運(yùn)輸可持續(xù)發(fā)展的首要任務(wù)。作為一種“綠色交通工具”，純電動汽車的運(yùn)營不僅對緩解

6、能源危機(jī)和環(huán)境問題具有重要作用，而且對中國自身相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和中國汽車工業(yè)的國際地位也具有重要作用。1.2國外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀世界著名汽車制造商正在加緊開發(fā)各種電動汽車，并取得了一些進(jìn)展和突破。一般來說，現(xiàn)代電動汽車可以分為四類:純電動汽車(PEV)、混合電動汽車(HEV)、燃料電池電動汽車(FCEV)和插電式混合電動汽車(PHEV)。美國一直致力于增加乙醇和生物柴油等可再生資源的使用。同時，美國政府還鼓勵使用其他新能源汽車，比如混合動力汽車。美國混合動力汽車在2004年左右進(jìn)入商業(yè)推廣階段。規(guī)定消費(fèi)者購買通用、福特、豐田、日產(chǎn)等公司生產(chǎn)的合格混合動力汽車，可

7、以享受稅收抵免。推動新能源汽車的發(fā)展是奧巴馬政府能源政策的組成部分。希望通過開發(fā)利用新能源，使美國擺脫對海外石油的過度依賴。奧巴馬總統(tǒng)上臺后，美國政府通過制定進(jìn)一步嚴(yán)格的汽車燃油排放標(biāo)準(zhǔn)和新能源汽車政策，采取政府采購節(jié)能汽車、對消費(fèi)者購買節(jié)能汽車減稅、設(shè)立政府資助的新能源汽車項目、投資新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等策略，進(jìn)一步推動汽車產(chǎn)品向“小型化”和“低能耗”方向發(fā)展。德國在新能源汽車研發(fā)方面處于世界領(lǐng)先地位。早在2007年，德國政府就已將電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)，即鋰離子電池，納入其“高科技戰(zhàn)略”。2009年8月19日，德國政府頒布了國家電動汽車發(fā)展計劃，目標(biāo)是到2020年德國擁有100萬輛電動汽車。

8、德國政府希望借助這一計劃，德國成為世界電動汽車市場的領(lǐng)導(dǎo)者。德國在發(fā)展電動汽車和混合動力汽車以攻克各種技術(shù)難題的同時，也沒有忘記相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。包括大眾、奔馳、寶馬、歐寶在內(nèi)的眾多德國汽車巨頭都在積極研發(fā)電動汽車。意大利的汽車工業(yè)也很發(fā)達(dá)，意大利是歐盟汽車新能源技術(shù)領(lǐng)先的國家之一。首先，這來自于政府采取的一系列激勵和扶持政策，比如對購買新型環(huán)保汽車的消費(fèi)者提供一定的補(bǔ)貼，這些補(bǔ)貼可以在報廢舊車的基礎(chǔ)上累加。在金融危機(jī)和經(jīng)濟(jì)衰退的不利背景下，我們加大了新能源汽車產(chǎn)品的研發(fā)力度，取得了顯著的成績。不僅像菲亞特這樣的大型汽車生產(chǎn)集團(tuán)，一些中型汽車公司或汽車產(chǎn)業(yè)財團(tuán)也參與到新能源汽車的研發(fā)中。日本

9、非常重視新能源汽車的發(fā)展。日本的混合動力汽車已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。目前，豐田、本田、日產(chǎn)等日本廠商的混合動力汽車不僅在中國暢銷，在國際市場上也引起了其他國家的關(guān)注。為攻克電池關(guān)鍵技術(shù)，日本成立了最大的新能源汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，開發(fā)電動車用高性能動力電池，并于2009年共同實施了“創(chuàng)新電池先進(jìn)科學(xué)基礎(chǔ)研究項目”新項目。為了推廣新能源汽車和環(huán)保汽車，日本從2009年4月1日開始實施“綠色稅制”。其適用對象包括純電動汽車、混合動力汽車、清潔柴油車、天然氣汽車和低排放低油耗汽車。此外，日本實行低排放汽車認(rèn)證制度，高中檔汽車和經(jīng)濟(jì)型汽車可以向國土交通省申請低排放汽車認(rèn)證。消費(fèi)者可以根據(jù)所購車輛的排放水平享受不同的減稅優(yōu)

10、惠。購買天然氣或混合動力汽車等低污染車輛的地方公共組織也可以獲得政府補(bǔ)貼。日本媒體將2010年稱為電動汽車革命年，在這一年“從汽油車到電動汽車的革命已經(jīng)開始”。此外，中國、英國、法國等。也在積極開展電動汽車的研發(fā)。1.2.2中國電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀和世界上其他國家一樣，中國的電動汽車研發(fā)也如火如荼，中國的電動汽車研發(fā)在技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化方面與國外有不小的差距。根據(jù)新的中國汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃，將實施新能源汽車戰(zhàn)略，推動純電動汽車、插電式混合動力汽車及其關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化。啟動國家節(jié)能與新能源汽車示范工程，由中央財政給予補(bǔ)貼，支持大中城市推廣混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車等節(jié)能與新能源汽車。

11、20世紀(jì)70年代，我國開始了對電瓶車的研究。90年代“八五”期間，電池電動車被列為國家重點(diǎn)研究項目，我國第一代電池電動車主要在清華大學(xué)研制?！熬盼濉逼陂g，電動汽車項目被確定為國家重大科技產(chǎn)業(yè)化項目并實施。在同一時期，中國推出了許多電動汽車原型?！笆濉焙?63計劃專門設(shè)立電動汽車重大專項，選擇新一代電動汽車技術(shù)作為我國科技創(chuàng)新的主攻方向，組織聯(lián)合攻關(guān)，以電動汽車產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺為工作重點(diǎn)，在電動汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)、整車技術(shù)等方面取得重大突破。十一五規(guī)劃將電動汽車單列，納入國家規(guī)劃，并將新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃更名為新能源發(fā)展規(guī)劃，拓展新能源研發(fā)領(lǐng)域。中國電動汽車科技重大專項實施4年來，經(jīng)過

12、200多家企業(yè)、高校、科研院所2000多名技術(shù)骨干的努力，目前已取得重要進(jìn)展:燃料電池汽車性能樣機(jī)研制成功，操控性能、行駛性能、安全性能和燃料利用率大幅提升。一汽、東風(fēng)、長安、奇瑞等汽車企業(yè)在混合動力汽車的研發(fā)上投入了大量的人力物力。所有模型都完成了功能原型的開發(fā)。純電動汽車和純電動客車通過了國家質(zhì)檢中心的型式認(rèn)證測試，各項指標(biāo)符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力。1.3本研究的意義電動汽車是集汽車技術(shù)、電子計算機(jī)技術(shù)、電化學(xué)技術(shù)、能源和新材料技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，是人類新一代清潔交通工具。純電動汽車具有零污染、零排放、低噪音的特點(diǎn)，無疑是最理想的新能源汽車。研究

13、動力總成部件的設(shè)計參數(shù)是提高純電動汽車性能的重要手段之一。本文將計算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于純電動汽車的設(shè)計開發(fā)，建立仿真模型，保證實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可行性。1.4本研究的主要內(nèi)容1.簡述電動汽車的發(fā)展，闡明本研究的目的和意義；2.分析純電動汽車動力傳動系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和布局，研究傳動系統(tǒng)的類型、特點(diǎn)和工作特性，電池電機(jī)的工作特性和傳動系統(tǒng)的特性；3.計算變速器速比和電機(jī)參數(shù)，以及它們對整車性能的影響。利用電動汽車仿真軟件Cruise，針對某型驅(qū)動電機(jī)，建立仿真模型，計算整車的動力性能。4.分析純電動汽車的動力性能，重點(diǎn)分析最大速度、爬坡能力和加速度數(shù)據(jù)；結(jié)合所選電機(jī)的臺架試驗數(shù)據(jù)，對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析

14、。第二章電動汽車的基本結(jié)構(gòu)2.1電動汽車的基本部件對于傳統(tǒng)的燃?xì)廨啓C(jī)汽車來說，純電動汽車的結(jié)構(gòu)有很大不同，包括:電驅(qū)動和控制系統(tǒng)、驅(qū)動力傳遞等機(jī)械系統(tǒng)、完成給定任務(wù)的工作裝置等。驅(qū)動控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是與燃?xì)廨啓C(jī)汽車最大的區(qū)別。驅(qū)動控制系統(tǒng)由驅(qū)動電機(jī)、電源和電機(jī)調(diào)速裝置組成。電動汽車的其他裝置與燃?xì)廨啓C(jī)汽車基本相同。電源電源為電動汽車的驅(qū)動電機(jī)提供電能，電機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動裝置或直接驅(qū)動車輪和工作裝置。電動汽車中應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸電池，但隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展，鉛酸電池因其比能量低、充電速度慢、壽命短而逐漸被其他電池取代。正在開發(fā)的電源主要有鈉硫電池、鎳鉻電池、

15、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等。這些新能源的應(yīng)用為電動汽車的發(fā)展開辟了廣闊的前景。本文的研究對象是以高能鋰電池為動力源的電動汽車。鋰離子電池因其比能量大、放電電壓高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)、充電能力快、自放電率低、安全保護(hù)措施多樣、密封性好、無泄漏、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，在未來電動汽車中具有非常廣闊的應(yīng)用前景。電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)一直是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。電池組管理系統(tǒng)最基本的功能是監(jiān)控電池的電壓、電流和溫度。通過測量這些參數(shù)，它可以預(yù)測電池的SOC和相應(yīng)的剩余里程，管理電池的工作狀態(tài)，避免單體電池之間的過放、過充、過熱和嚴(yán)重的電壓不平衡，從而最大限度地提高電池的存儲容量和循環(huán)壽命。電池管理系

16、統(tǒng)按照實現(xiàn)方式可以分為兩類:一類是基于芯片的電池管理系統(tǒng)；二是基于分立器件的電池管理系統(tǒng)?；谛酒碾姵毓芾硐到y(tǒng)一般將前端采集電路、均衡電路、電量計量算法和通信功能集成在芯片中，配合外圍電路完成電池管理功能。具有體積更小、集成度更高的優(yōu)點(diǎn)?；诜至⑵骷碾姵毓芾硐到y(tǒng)有基于純硬件和軟硬件協(xié)同的解決方案，軟硬件協(xié)同方案因其實現(xiàn)更靈活、功能更完善而被廣泛采用。該方案在產(chǎn)品設(shè)計的靈活性方面具有一定的優(yōu)勢。電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電機(jī)、機(jī)械傳動裝置和車輪。它的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動裝置直接驅(qū)動車輪和工作裝置。目前電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)主要分為四類:1) DC電驅(qū)動

17、系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，電磁轉(zhuǎn)矩控制特性優(yōu)良，廣泛應(yīng)用于城市無軌電車，但重量和體積也較大；2)感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、耐用、成本低、運(yùn)行可靠、低轉(zhuǎn)矩脈動、低噪聲、無需位置傳感器、速度限制高、矢量控制調(diào)速技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，但驅(qū)動電路復(fù)雜、成本高；3)永磁無刷電機(jī)系統(tǒng)，功率密度高，電機(jī)體積小，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)，即開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，具有高密度、高效率、低成本、寬調(diào)速等特點(diǎn)。底盤和車身電動汽車的車身與傳統(tǒng)汽車基本相同，底盤中的傳動系統(tǒng)比燃?xì)廨啓C(jī)汽車簡單。在底盤布局上，要有足夠的空間存放動力電池組，并且要方便接線、充電、檢查和裝卸?？梢詫崿F(xiàn)動力電池組的整體機(jī)械化裝

18、卸。這就要求電動汽車的底盤布局要打破燃?xì)廨啓C(jī)汽車的傳統(tǒng)底盤布局模式，增加承載空間的跨度和承載結(jié)構(gòu)件的剛度，并充分考慮防止動力電池組滲出的酸或堿溶液對底盤結(jié)構(gòu)件的腐蝕。采用鎂、鋁、優(yōu)質(zhì)鋼、復(fù)合材料等輕量化材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)可使車重減輕30%-50%；實現(xiàn)制動、下坡、怠速時的能量回收；高彈性遲滯材料制成的高壓子午線輪胎，可降低汽車滾動阻力50%。車身尤其是車底更加流線型，可以減少50%的汽車空氣阻力。輔助設(shè)施輔助系統(tǒng)包括輔助電源、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)、照明和除霜裝置、刮水器和收音機(jī)、安全保護(hù)裝置等。在這些輔助裝置的幫助下，可以提高汽車的操縱性、安全性和乘客舒適性。2.2本章概述電動汽車與傳統(tǒng)汽

19、車有很大不同，傳統(tǒng)汽車是靠發(fā)動機(jī)氣缸的往復(fù)運(yùn)動來驅(qū)動的。電動車輛是由馬達(dá)驅(qū)動的馬達(dá)。電機(jī)驅(qū)動和控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是與燃?xì)廨啓C(jī)汽車最大的區(qū)別。本章詳細(xì)討論了電動汽車的五大系統(tǒng)，即電源、電池管理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、車身和底盤、輔助設(shè)施。對電動汽車的設(shè)計開發(fā)有一定的綜合指導(dǎo)作用。第三章傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計3.1概述電動汽車動力傳動系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)滿足車輛動力性能和續(xù)駛里程的要求。確定汽車的動力就是確定汽車沿行駛方向的運(yùn)動。我們得到動力性能的要求，即最高車速50km/h，0-45km/h加速性能小于10s，爬坡能力不小于20%。因此，需要掌握沿行駛方向作用在汽車上的各種外力，即驅(qū)動力和行駛阻力。根據(jù)

20、這些力的平衡，可以建立車輛行駛方程，估算出車輛的最大速度、加速度和最大爬坡能力。汽車的駕駛方程式是: (1)式中：Ft驅(qū)動力；F行駛阻力之和。3.1.1 驅(qū)動力 發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動系傳至驅(qū)動輪上。此時作用于驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩Tt產(chǎn)生一對地面的圓周力F0，地面對驅(qū)動輪的反作用力Ft（方向與F0相反）即是驅(qū)動汽車的外力，此外力稱為汽車的驅(qū)動力。其數(shù)值為：（2）式中：Tt作用與驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩；r車輪半徑。 圖 汽車的驅(qū)動力由于電動汽車采用電動機(jī)驅(qū)動，所以在電動汽車中Tt是由電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)傳遞到車輪上的。令傳動系統(tǒng)總傳動比為i，主減速器的傳動比i0，變速器的傳動比ig，傳動系統(tǒng)的機(jī)械效率

21、為t，驅(qū)動電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為Ttq，則有： (3) (4)3.1.2 行駛阻力汽車在水平道路上等速行駛時，必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的空氣阻力。當(dāng)汽車在坡道上上坡行駛時，還必須克服坡度阻力。汽車加速行駛時還需要克服加速阻力。因此汽車行駛的總阻力為：（5） 式中：Ff滾動阻力；Fw空氣阻力；Fi坡度阻力；Fj加速阻力其中：滾動阻力：Ff可以等效的表示為： （6） 式中：W作用于車輛上的法向載荷；滾動阻力系數(shù)，與路面種類，行駛車速以與輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、氣壓等有關(guān)。研究中滾動阻力系數(shù)，按經(jīng)驗公式取值。(2)空氣阻力： （7）式中：空氣阻力系數(shù)；迎風(fēng)面積，即車輛行駛方向的投影面積；空氣密度，

22、一般1.2258Ns2m-4。相對速度，在無風(fēng)時即車輛的行駛速度。在無風(fēng)條件下汽車的運(yùn)動，即為汽車的行駛速度ua。如ua以kmh計，A以m2計，則空氣阻力(N)為： (8)(3)坡度阻力： (9)式中：坡度。一般道路的坡度均較小，此時sin=tan=i。(4) 加速阻力： (10)式中：車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；m車輛質(zhì)量；行駛加速度。這樣，汽車行駛阻力為：(11)車輛行駛時，不僅驅(qū)動力和行駛阻力相互平衡，電動機(jī)功率和車輛行駛阻力功率也總是平衡的。即：在車輛行駛的每一時刻，電動機(jī)發(fā)出的功率Pe總是等于機(jī)械傳動損失的功率與全部運(yùn)動阻力所消耗的功率之和。在純電動汽車中，Pe為電動機(jī)的輸出功率。車輛運(yùn)動

23、阻力所消耗的功率有滾動阻力功率Pf，空氣阻力功率Pw,坡度阻力功率Pi以與加速阻力功率Pj。即： (12)根據(jù)以上的推導(dǎo)，可得車輛行駛過程中的平衡方程如下： (13) (14)對純電動汽車而言，式中：Pe電動機(jī)輸出功率(kW)；n電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速(rpm)。3.2 傳動比 某車型的固定減速比為6.3傳動比的選擇首先應(yīng)滿足車輛最高車速的要求，由最高車速vmax與電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速nmax確定傳動比的上限，即 (15)已知最高車速vmax=50km/h，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速nmax=3100，車輪半徑r=0.245，則：(2) 由電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax，和最高車速對應(yīng)的行駛阻力Fmax確定速

24、比的下限，即 (16)已知f=0.01，r=0.245，CD=0.4，A=1.8/m2，m=800kg，則(3) 由電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax和最大爬坡度對應(yīng)的行駛阻力Famax確定，即 (17)其中：Famax=mgcosf+mgsin =8009.80.980.012+8009.80.2=1628.5 N，r=0.245m。原車型主減速比不滿足要求3.3 電機(jī)參數(shù)設(shè)計 設(shè)計原則：動力系統(tǒng)的額定功率必須滿足車輛以最高車速行駛、動力系統(tǒng)必須滿足車輛加速性的要求、動力系統(tǒng)必須滿足車輛以最大爬坡度爬坡的要求、 動力系統(tǒng)必須滿足車輛以額定轉(zhuǎn)矩在額定車速行駛的要求、根據(jù)汽車的動力性指標(biāo)選擇最適合的驅(qū)動電

25、機(jī)。3.3.1 電動機(jī)額定功率 所選擇的電動機(jī)功率應(yīng)不小于在平坦良好路面上車輛以最高車速行駛時阻力功率之和，即 （18）滿載時：G=8009.8N，f=0.012，CD=0.4，A=1.8m2，=0.9，ua=50km/h式中，Pe為電動機(jī)額定功率；M為整車總質(zhì)量；g為重力加速度；f為滾動阻力系數(shù)；Umax為最高車速；Cd為空氣阻力系數(shù)；A為車輛迎風(fēng)面積；t為傳動系效率。3.3.2 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 當(dāng)電動汽車以額定車速在平地上勻速行駛時，電動機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩即為額定轉(zhuǎn)矩。 (19)已知車型常規(guī)車速為20km/h，根據(jù) (20)將P=5kw，n=3100帶入，得T=15.4，額定轉(zhuǎn)矩（15.4）大于

26、額定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩（4.76），因此此車型滿足行駛條件。3.3.3 電動機(jī)加速性能在水平良好路面上，車輛的行駛加速度表示為： (21) (22)式中：Ttq電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；ig變速器傳動比；i0主減速器傳動比；r車輪半徑；傳動機(jī)構(gòu)效率，包括變速器、傳動軸和主減速器；Fw車輛行駛的空氣阻力， QUOTE ；Ff車輛行駛滾動阻力 QUOTE ；M總質(zhì)量；轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù)則，電動汽車從起步加速到速度為U的加速時間為： (23)4.3.4 根據(jù)電動汽車的最大爬坡度要求，可得電動汽車需求的最大轉(zhuǎn)矩。Ff=mgfsin；Fi=mgcos；ig=1，i0=6.3，=0.9，m=800kg，g=9.8m/s2，f

27、=0.012，=tan-1（0.2）=11.33.4電池參數(shù)的確定結(jié)合確定的電機(jī)參數(shù)，參考市場上現(xiàn)有的動力電池，我們選擇了某型號的鋰鐵動力電池作為我們的動力源。電池最大容量150Ah，初始容量90%，額定電壓72.0V，最大電壓82.2V，最小電壓60V。電池數(shù)量為1個，電池質(zhì)量為120kg。綜上所述，所選車型的額定功率為5kW，最大功率為15kW，可以滿足動力要求。電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為3100轉(zhuǎn)/分，額定轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分。使用的最大扭矩為50nm，最大速度時的扭矩為15nm.額定電壓為60V。第四章建立了整車仿真模型。4.1巡航簡介AVL是一家高科技公司，在世界汽車和發(fā)動機(jī)行業(yè)享有盛譽(yù)。Avc

28、ruise軟件是一款先進(jìn)的模擬分析軟件，用于模擬和研究車輛的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放性能和制動性能。該軟件可用于車輛開發(fā)過程中的動力傳動系匹配和車輛性能預(yù)測，還可以對混合動力汽車和電動汽車的性能進(jìn)行建模和仿真。Avcruise軟件界面友好，不僅與發(fā)動機(jī)性能分析軟件(AVL Boost)具有良好的耦合計算性能，還提供了與Matlab、C、Fortran等通用編程軟件的接口。，方便用戶建立自定義模塊和控制元件的模型，擴(kuò)展了軟件的應(yīng)用范圍。巡航有以下特點(diǎn):1)靈活的模塊化概念可用于分析各種車輛和動力總成配置，系統(tǒng)模型可基于提供的模塊自由建立；2)智能駕駛員模型能夠根據(jù)人的反應(yīng)真實再現(xiàn)車輛的行為；3)

29、發(fā)動機(jī)的冷啟動模型考慮了高摩擦和熱力學(xué)效應(yīng)；4)彈性扭轉(zhuǎn)軸單元可用于研究傳動系統(tǒng)的低頻振動特性；5)黑盒功能使用戶能夠定制模塊和控制算法；6)提供了流體動力學(xué)軟件Flow master、KUL I和MATALAB/SIMUL INK之間的接口；7)考慮轉(zhuǎn)向時車輪和車輛的受力；8)分析CVT有專門的模型。Cruise提供了一個圖形交互環(huán)境。只需用鼠標(biāo)從模型庫中拖動相應(yīng)的組件，就可以快速設(shè)置系統(tǒng)框圖。根據(jù)研究需要添加相應(yīng)的控制模塊，正確連接數(shù)據(jù)總線，就可以快速得到系統(tǒng)模型。用戶可以很容易地修改動力傳動系的配置，因此使用它來建模動力傳動系將是一件非常容易的事情。Cruise軟件可以縮短研發(fā)周期，節(jié)約

30、研發(fā)成本，減少設(shè)計的盲目性。4.2電機(jī)模型的建立根據(jù)現(xiàn)有的電機(jī)模型，將相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等相關(guān)數(shù)據(jù)輸入Cruise，建立電機(jī)模型。電機(jī)工作電壓60V，最大轉(zhuǎn)速3100rpm/min，轉(zhuǎn)動慣量0.15kgm2，最大轉(zhuǎn)速扭矩0nm，電機(jī)質(zhì)量10kg，初始工作溫度50，比熱容1000J/kgK，達(dá)到最大功率轉(zhuǎn)速時間10s，最高溫度160。設(shè)電機(jī)效率為定值，與轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)矩?zé)o關(guān)。將數(shù)據(jù)輸入電機(jī)，得到特性圖。如下圖所示:圖2電機(jī)參數(shù)設(shè)置圖3電機(jī)外部特性的設(shè)置圖4電機(jī)效率設(shè)置4.3電池模型的建立電池最大容量150Ah，初始容量90%，額定電壓72.0V，最大電壓82.2V，最小電壓60V。電池數(shù)量為1個，電

31、池質(zhì)量為120kg。如下圖所示:圖5電池參數(shù)設(shè)置圖6電池充電曲線的設(shè)置圖7電池放電曲線的設(shè)置4.4車輛模型的建立將電池、電機(jī)、離合器、變速箱、驅(qū)動模塊、車輪等模塊拖動到Cruise的工作區(qū)，建立模型。輸入系統(tǒng)中各模塊的參數(shù)，如車輛模塊的全重、迎風(fēng)面積、阻力系數(shù)等；電機(jī)的電壓、扭矩和速度；車輪的摩擦系數(shù)；主減速器的主減速比等。在巡航模擬期間，系統(tǒng)將提示所有必須輸入的參數(shù)。按照這個要求，一個一個的輸入?yún)?shù)。建立系統(tǒng)的物理連接和信號連接。首先，完成物理連接。選擇各子系統(tǒng)模型后，根據(jù)汽車配置方案和部件連接關(guān)系，通過connect建立模型的物理連接。傳動系統(tǒng)的部件之間以及車輪和制動器之間有直接的物理連接

32、，但是駕駛室、動力傳動系統(tǒng)和制動系統(tǒng)之間沒有物理連接。在模擬過程中，它們通過信號連接傳遞信息。了解汽車系統(tǒng)部各部件之間的連接、控制關(guān)系和信息傳遞關(guān)系，建立汽車子模型之間的信號連接關(guān)系。系統(tǒng)需要準(zhǔn)確定義所有需要的信號連接。如果有錯誤，模擬程序?qū)⒉粫\(yùn)行。如下圖所示:圖8車輛模型的建立第五章仿真和結(jié)果分析。根據(jù)純電動汽車仿真的要求，選擇和編輯相應(yīng)的任務(wù)和工況，設(shè)置合適的仿真步長和精度進(jìn)行仿真計算。設(shè)定的計算任務(wù)包括:模擬任務(wù)循環(huán)運(yùn)行中的續(xù)駛里程；模擬任務(wù)爬升性能中的最大爬升度；模擬任務(wù)恒定驅(qū)動中的最高速度。選擇單次計算的計算方法，計算完成后，從結(jié)果管理器中提取計算結(jié)果，并進(jìn)行相應(yīng)的分析。5.1車輛

33、模擬和結(jié)果分析循環(huán)條件實驗:最大爬坡能力實驗:該模型的最大爬坡能力為1.3%，不符合要求。加速測試:可以看出，車輛最高速度為20km/h，不符合設(shè)計要求。5.2電機(jī)仿真結(jié)果分析可以看到電機(jī)最大扭矩40Nm，最大輸出功率5.88kw，最大轉(zhuǎn)速1364rpm。5.3電池模擬結(jié)果分析該電動車行駛時最大電流為135A，最大電壓為79.2V。仿真結(jié)果表明，車輛的爬坡能力和最大速度不滿足要求，存在較大差距。傳動系統(tǒng)復(fù)雜的建模和漫長的調(diào)試過程給研究工作帶來了極大的不便。利用Cruise軟件對其進(jìn)行建模和仿真，不僅可以節(jié)省大量時間，簡化建模過程，而且程序運(yùn)行可靠，調(diào)試方便，結(jié)果準(zhǔn)確，有利于分析和研究。第六章總

34、結(jié)全文，展望未來。汽車動力傳動系統(tǒng)設(shè)計的首要任務(wù)是將傳動系統(tǒng)的部件與發(fā)動機(jī)進(jìn)行匹配，以保證汽車在不同工況下都能正常運(yùn)行，并具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。本文詳細(xì)介紹了電動汽車的組成。通過對各種參數(shù)的分析，建立了基于Cruise軟件的動力傳動系仿真模型。以某型電動汽車為研究對象，對其動力性能和能耗進(jìn)行仿真，運(yùn)用汽車?yán)碚摵推嚱Y(jié)構(gòu)知識對純電動汽車的動力性能進(jìn)行分析、匹配和計算。根據(jù)要求選擇合適的電機(jī)和電池，選擇差動半軸方案作為某型電動汽車的動力傳動系布置方案，并計算最大扭矩和最大扭矩。在分析續(xù)駛里程、最大爬坡能力和最大速度的仿真結(jié)果后，得出該類型電動汽車的動力性能不能滿足要求，需要對原模型的部分參

35、數(shù)進(jìn)行修改。100多年前，電動車和汽油車是人類同時發(fā)明的。甚至福特的第一輛車也是電動車。然而，電動汽車的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于燃油汽車。原因不僅僅是無法克服的電池問題，還有經(jīng)濟(jì)性。純電動車的投資比燃油車貴，電池用的電來自電廠，國家需要多建電廠；如果純電動汽車的發(fā)展規(guī)模等于燃油，就要建設(shè)與加油站數(shù)量相等的充電站；建電池廠等。，這是一筆大投資。電動汽車產(chǎn)業(yè)在中國的興起只有幾年時間。在這短短的時間內(nèi)，電動汽車行業(yè)從無到有，從零星分布到普遍分布，取得了快速發(fā)展和全面進(jìn)步。創(chuàng)新與未來:第十四屆國際汽車工業(yè)展覽會于4月21日至28日在新國際博覽中心舉行。來自全球20多個國家和地區(qū)的2000家中外汽車廠商齊聚車展，

36、為歷屆車展之最，也是今年全球規(guī)模最大、最具影響力的車展。數(shù)百款新車真的是一場汽車行業(yè)的盛宴，車展規(guī)模已經(jīng)躍居世界第一，這意味著我們可以在中國看到世界上最大的車展。各大汽車制造商都推出了自己的新型電動汽車。在低碳經(jīng)濟(jì)的政策背景下，國家對純電動汽車的支持力度越來越大。消費(fèi)者對這種零污染、零排放、低噪音的純電動汽車也非常關(guān)注。在本次車展上，有7個自主品牌的純電動汽車亮相，分別是奔奔MINI、比亞迪E6、江淮同悅純電動汽車、奇瑞睿祺M1-EV、海馬丘比特純電動汽車、伊藤C20 EV、力帆620 EV。可以看出，國內(nèi)各大汽車企業(yè)也非常重視電動車的研發(fā)。石油資源短缺是一個世界性的問題，而石油的主要消費(fèi)者是汽車。為汽車尋找替代能源勢在必行。電動汽車的前景是光明的，但要想達(dá)到規(guī)模，需要社會各界的幫助和支持。中國發(fā)展電動汽車首先是政府支持的。借鑒國外電動車的發(fā)展，不難發(fā)現(xiàn)國家政策起到的關(guān)鍵和決定性作用。令人欣慰的是，國家對純電動汽車的研發(fā)和推廣投入很大。中國擁有世界上最大的煤炭儲量，其電力主要依靠燃煤電廠。所以，用純電動汽車代替燃油汽車，相當(dāng)于用煤代替石油。如果燃油車每年耗油1 t，就是1。53當(dāng)用汽油換算成標(biāo)準(zhǔn)煤。純電動汽