純電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)傳動機構(gòu)參數(shù)的設(shè)計

純電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)傳動機構(gòu)參數(shù)的設(shè)

計純電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)傳動機構(gòu)參數(shù)設(shè)

計ParametersDesignationoftheTransmissionMechanism

SysteminBatteryElectricVehiclewithMotorDriving學院名稱： 專業(yè)班級： 學生姓名： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 講師 2011年6月目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章緒論 51.1引言 51.2國內(nèi)外電動汽車進展現(xiàn)狀 51.3本文研究的意義 71.4本文研究的要緊內(nèi)容 8第二章電動汽車的差不多結(jié)構(gòu) 8電動汽車的差不多組成 8\o"CurrentDocument"2.1.1電源 82.1.2電池治理系統(tǒng) 82.1.3電機驅(qū)動系統(tǒng) 82.1.4底盤和車身 9\o"CurrentDocument"2.1.5輔助設(shè)施 102.2本章小結(jié) 10\o"CurrentDocument"第三章傳動系參數(shù)設(shè)計 10\o"CurrentDocument"3.1概述 10\o"CurrentDocument"3.1.1驅(qū)動力 11\o"CurrentDocument"3.1.2行駛阻力 12\o"CurrentDocument"3.2傳動比 133.3電機參數(shù)設(shè)計 143.1.1電動機額定功率 143.1.2電動機額定轉(zhuǎn)矩 143.1.3電動機加速性能 143.4電池參數(shù)的確定 15\o"CurrentDocument"第四章建立整車仿真模型 16\o"CurrentDocument"Cruise簡介 16電機模型的建立 17電池模型的建立 18整車模型的建立 19\o"CurrentDocument"第五章仿真及結(jié)果分析 205.1整車仿真及結(jié)果分析 215.2電機仿真及結(jié)果分析 225.3電池仿真及結(jié)果分析 22\o"CurrentDocument"第六章全文總結(jié)及以后展望 23致謝 25\o"CurrentDocument"參考文獻 26純電動汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)傳動機構(gòu)參數(shù)設(shè)計專業(yè)班級：運輸0701學生姓名：張期望

指導(dǎo)老師：盤朝奉職稱：講師摘要隨著石油等能源短缺與環(huán)境污染問題的日益突出，進展具有零排放、高能源效率的純電動汽車顯得尤為重要?，F(xiàn)在，我國電動汽車技術(shù)飛速進展，涌現(xiàn)出一批具有國際競爭力的公司和產(chǎn)品。然而電動汽車走進我們的生活，還存在專門多亟待解決的問題。本文對動力傳動系部件的設(shè)計參數(shù)進行研究，依照純電動汽車性能要求進行要緊參數(shù)的設(shè)計及匹配，通過對具體車型的運算，建立仿真模型，并在cruise軟件下進行仿真實驗，模擬得到其動力性能，驗證該模型車輛動力性能的可行性。分析阻礙續(xù)駛里程、最高車速和最大爬坡度的各種因素，提出能夠?qū)ｉT好地提高電動汽車動力性能的措施和方法。進一步探討要緊參數(shù)的確定，選擇并設(shè)計出一種切實可行的純電動汽車的動力傳動系設(shè)計方案。關(guān)鍵詞：純電動汽車傳動系參數(shù)匹配關(guān)鍵詞：純電動汽車傳動系參數(shù)匹配cruise仿真ParametersDesignationoftheTransmissionMechanismSysteminBatteryElectricVehiclewithMotorDrivingAbstractWithoilandotherenergyshortageandenvironmentalpollutionproblemshavebecomeincreasinglyprominent,DevelopmentofEVwhichpossesszeroemissions,highenergyefficiencyisparticularlyimportant.Nowadays,inourChina,electricvehicletechnologydevelopingrapidly,anumberofinternationallycompetitivecompaniesandproductsemergence.Butweneedtosolvemanyproblems,forthepurposethatElectricvehiclescomeintoourlives.KeywordsEVKeywordsEVtransmissionpower-trainmatchingCruisesimulation第一章緒論引言由于經(jīng)濟的連續(xù)快速進展，我國對能源的需求急速增長。2011年2月25日我國能量研究會公布，去年，我國一次能源消費量為32.5億噸標準煤，同比增長了6%，中國已成為全球第一能源消費大國。中國能源研究會推測，我國能源需求將連續(xù)增長，這將進一步推動能源價格的普遍上漲。此外，國際油價一路上漲。去年我國原油全年平均進口油價為每桶61美元，相當于每天支付4億美元進口原油。最近，倫敦市場上布倫特原油期貨價格達到113美元/桶以上，比調(diào)價時的102美元/桶，漲了10%左右；紐約市場上原油期貨價格也比調(diào)價時上漲了超過10%。假如國際油價上漲10%，就相當于今年每天進口石油需花費5億-6億美元，相比調(diào)價前每天多花5000多萬美元。交通運輸是目前我國能源消耗最大，也是能源消耗增長最快的行業(yè)之一。與此同時，交通所造成的污染日趨嚴峻。汽車尾氣排放已成為我國各大中都市污染的要緊來源之一，交通所造成的污染越來越阻礙到人們的生活質(zhì)量。因此，降低能源消耗、減少環(huán)境污染，以保持交通運輸?shù)目蛇B續(xù)進展，已成為我國交通運輸業(yè)可連續(xù)進展所面臨的首要任務(wù)。純電動汽車作為“綠色的交通工具”，它的投入運行不僅對緩解能源危機以及環(huán)境問題有著重要的作用，關(guān)于我國自身相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進展以及我國汽車業(yè)在國際中的地位也有著及其重要的意義。國內(nèi)外電動汽車進展現(xiàn)狀國外電動汽車進展現(xiàn)狀世界各國聞名的汽車廠商都在加緊研制各類電動汽車，同時取得了一定程度的進展和突破?，F(xiàn)代電動汽車一樣可分為四類：純電動汽車（PEV）、混合動力電動汽車（HEV）、燃料電池電動汽車（FCEV）、外接充電式混合動力電動汽車（PHEV）。美國一直致力于提高乙醇以及生物柴油等可再生資源使用量，同時，美國政府也鼓舞以混合動力車為代表的其他新能源汽車的使用。美國的混合動力汽車在2004年前后進入商業(yè)化推廣時期。規(guī)定消費者購買通用汽車、福特、豐田、日產(chǎn)等公司生產(chǎn)的符合條件的混合動力車，能夠享受到稅款抵免優(yōu)待。推動新能源汽車進展是奧巴馬政府能源政策的組成部分期望通過進展和利用新能源，使美國擺脫對海外石油的過度依靠。奧巴馬總統(tǒng)上任后，美國通過制定進一步嚴格的汽車燃油排放標準和新能源汽車政策，以及通過政府采購節(jié)能汽車，消費者購買節(jié)能汽車減稅，設(shè)立新能源汽車的政府資助項目，投資促進新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等策略，美國政府進一步推動汽車產(chǎn)品朝著“小型化”和“低能耗”的方向進展。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，德國政府就差不多把將電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)，也確實是鋰離子電池列入到“高科技戰(zhàn)略”中。2009年8月19號，德國政府又頒布了《國家電動汽車進展打算》，那個打算的目標是到2020年使德國擁有100萬輛電動汽車。德國政府期望借助這項打算能夠讓德國成為世界電動汽車市場的領(lǐng)軍者。德國在研發(fā)電動汽車和混合燃料車進行各項技術(shù)攻關(guān)的同時，也沒有不記得相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。包括大眾、奔騰、寶馬和歐寶在內(nèi)的多家德國汽車巨頭都在積極研發(fā)電動汽車。意大利的汽車工業(yè)也專門發(fā)達，意大利是歐盟國家中在汽車新能源技術(shù)方面比較領(lǐng)先的國家之一。第一，這源自政府采取的一系列鼓舞和支持政策，比如為購買環(huán)保新型車的消費者提供一定的補貼，這些補貼都能夠在報廢舊車基礎(chǔ)上進行累加。在金融危機和經(jīng)濟衰退的不利背景下，加大研制開發(fā)新能源汽車產(chǎn)品并取得顯著成績。不僅有菲亞特如此的大型汽車生產(chǎn)集團，一些中型汽車公司或汽車業(yè)界聯(lián)合體也大量涉足新能源汽車的研制與開發(fā)。日本專門重視新能源汽車的開發(fā)。日本混合動力車已形成產(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國內(nèi)熱銷，在國際市場上也令其他國家廠商望其項背。日本為攻克電池方面的關(guān)鍵性技術(shù)，已建立了開發(fā)高性能電動汽車動力蓄電池的最大新能源汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，共同實施2009年度“革新型蓄電池尖端科學基礎(chǔ)研究專項”新項目。為推進新能源汽車以及環(huán)保汽車，日本從2009年4月1日起實施“綠色稅制”，它的適用對象包括純電動汽車、混合動力車、清潔柴油車、天然氣車以及獲得認定的低排放且燃油消耗量低的車輛。此外，日本實施低排放車認定制度，高、中檔轎車和經(jīng)濟型轎車都能夠向國土交通省申請同意低排放車認定。消費者可依照所購車輛的排放水平享受不同的減稅待遇，購置以天然氣為燃料或混合動力車等低公害車輛的地點公共團體，還可得到政府的補助金。日本媒體將2010年稱為電動汽車革命之年，在這一年，從“汽油車轉(zhuǎn)向電動汽車的革命差不多開始”。此外包括韓國、英國、法國等也都在積極開展電動汽車的研發(fā)工作。國內(nèi)電動汽車進展現(xiàn)狀與世界其他國家一樣，電動汽車研發(fā)工作在我國也正在如火如荼的進行著，而且我國電動汽車的研發(fā)與國外在技術(shù)水平與產(chǎn)業(yè)化方面差距較小。新的中國汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃中稱，將實施新能源汽車戰(zhàn)略，推動純電動汽車、充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)能和新能源汽車示范工程，由中央財政安排資金給予補貼，支持大中都市示范推廣混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車等節(jié)能和新能源汽車。我國于20世紀70年代曾開展蓄電池汽車的研究。90年代“八五”期間蓄電池電動汽車被列為國家重點攻關(guān)項目，以清華大學為主，開發(fā)出我國第一代蓄電池汽車?！熬盼濉逼陂g，將電動汽車項目確定為國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程項目加以實施，同期國內(nèi)推出了若干種電動汽車樣車。“十五”和“863”打算中，專門設(shè)立電動汽車重大項目，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，力爭在電動汽車關(guān)鍵單元技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及整車技術(shù)上取得重大突破。“十一五”將電動汽車單列出來并納入國家規(guī)劃，將“新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃”更名為“新興能源的進展規(guī)劃”，擴大新能源的研發(fā)范疇。我國電動汽車重大科技專項實施4年來，通過200多家企業(yè)、高校和科研院所的2000多名技術(shù)骨干的努力，目前已取得重要進展：燃料電池汽車差不多成功開發(fā)出性能樣車，在整車操控性能、行駛性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到較大提高。一汽、東風、長安、奇瑞等汽車公司對混合動力汽車的開發(fā)投入了較大的人力、物力。各車型均已完成功能樣車開發(fā)。純電動轎車和純電動客車均已通過國家質(zhì)檢中心的型式認證試驗，各項指標均滿足有關(guān)國家標準和企業(yè)標準的規(guī)定，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力。1.3本文研究的意義電動汽車是集汽車技術(shù)、電子及運算機技術(shù)、電化學技術(shù)、能源與新材料技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，是人類新一代的清潔交通工具。純電動汽車具有零污染、零排放、低噪聲等特點，無疑是最為理想的新能源汽車。對動力傳動系部件的設(shè)計參數(shù)進行研究是提高純電動汽車性能的重要手段之一。本文將運算機仿真技術(shù)應(yīng)用到純電動汽車設(shè)計和研發(fā)，建立仿真模型，確保實驗結(jié)果的準確性和可行性。本文研究的要緊內(nèi)容1．簡述電動汽車的進展狀況，明確本文研究的目的和意義；2．分析純電動汽車動力傳動系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和布置形式，并研究傳動系統(tǒng)的類型、特點、工作特性，電池電機的工作特性及傳動系統(tǒng)特性；3．運算傳動系速比和電機參數(shù)，及其對整車性能的阻礙。應(yīng)用電動汽車仿真軟件Cruise，針對某型號驅(qū)動電機，建立仿真模型，進行整車動力性運算；4．對純電動汽車的動力性進行分析，重點分析最高車速、爬坡度和加速性數(shù)據(jù)；以及結(jié)合被選擇電機的臺架試驗數(shù)據(jù)，分析仿真結(jié)果。第二章電動汽車的差不多結(jié)構(gòu)電動汽車的差不多組成關(guān)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車，純電動汽車的結(jié)構(gòu)有專門大差別，具體組成包括：電力驅(qū)動及操縱系統(tǒng)、驅(qū)動力傳動等機械系統(tǒng)、完成既定任務(wù)的工作裝置等。電力驅(qū)動及操縱系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。電力驅(qū)動及操縱系統(tǒng)由驅(qū)動電動機、電源和電動機的調(diào)速操縱裝置等組成。電動汽車的其他裝置差不多與內(nèi)燃機汽車相同。電源電源為電動汽車的驅(qū)動電動機提供電能，電動機將電源的電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過傳動裝置或直截了當驅(qū)動車輪和工作裝置。電動汽車內(nèi)應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，但隨著電動汽車技術(shù)的進展，鉛酸蓄電池由于比能量較低，充電速度較慢，壽命較短，逐步被其他蓄電池所取代。正在進展的電源要緊有鈉硫電池、鎳鉻電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等，這些新型電源的應(yīng)用，為電動汽車的進展開創(chuàng)了寬敞的前景。本文討論的對象使用高能鋰電池作為動力源的電動汽車，鋰離子電池由于其比能量大、放電電壓高、循環(huán)壽命長、無經(jīng)歷效應(yīng)、具有快速充電能力、自放電速率小、具有多種安全愛護措施、密封良好，無泄漏現(xiàn)象、環(huán)保等眾多優(yōu)點，使得其在以后電動汽車中的應(yīng)用前景專門寬敞。電池治理系統(tǒng)電池治理系統(tǒng)一直是電動汽車進展中的一項關(guān)鍵技術(shù)，電池組治理系統(tǒng)最差不多的作用是監(jiān)控電池的電池電壓、電流和溫度，通過對這些參數(shù)的測量，推測蓄電池的SOC和相應(yīng)的剩余行駛里程，治理電池的工作情形，幸免顯現(xiàn)過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴峻不平穩(wěn)現(xiàn)象，以便最大限度地利用電池的儲

備能力和循環(huán)壽命。電池治理系統(tǒng)按照實現(xiàn)方式能夠分為兩大類：一類是基于芯片的電池治理系統(tǒng)；另一類是基于分立式器件的電池治理系統(tǒng)。基于芯片的電池治理系統(tǒng)一樣將前端采集電路、均衡電路以及電量計量算法、通訊功能等集成在芯片中，輔以外圍電路完成對電池的治理功能。具有更小的體積、更高的集成度等優(yōu)勢；基于分立器件的電池治理系統(tǒng)，有基于純硬件和基于軟硬件和諧工作的解決方案，而軟硬件和諧工作方案由于實現(xiàn)更靈活、功能更完善，被廣泛采納。該方案在產(chǎn)品設(shè)計的靈活性上占有一定優(yōu)勢。電機驅(qū)動系統(tǒng)電機驅(qū)動系統(tǒng)包括電子操縱器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機、機械傳動裝置和車輪，其功用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機械能，通過傳動裝置或直截了當驅(qū)動車輪和工作裝置。轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子磁鋼轉(zhuǎn)子-轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子磁鋼轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸軸承功率器件主電路~ 散熱器」I母線電容控制電路控制器卜驅(qū)動，保護電路-J__集成電路目前電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)要緊分為4類：1）、直流電動驅(qū)動系統(tǒng)，這種驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、電磁轉(zhuǎn)矩操縱特性優(yōu)良，在都市無軌電車內(nèi)廣泛應(yīng)用但重量和體積也較大；2）、感應(yīng)電機驅(qū)動系統(tǒng)，這種驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、牢固耐用、成本低廉、運行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動低、低噪聲、不需要位置傳感器、轉(zhuǎn)速極限高、矢量操縱調(diào)速技術(shù)比較成熟，但驅(qū)動電路復(fù)雜，成本高；3）、永磁無刷電機系統(tǒng)，這種驅(qū)動系統(tǒng)功率密度較高、電機尺寸小、體積小、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)固性好；4）新一代牽引電機系統(tǒng)，這種系統(tǒng)即開關(guān)磁阻電機驅(qū)動系統(tǒng)，具有高密度、高效率、低成本、寬調(diào)速。底盤和車身電動汽車的車身與傳統(tǒng)汽車差不多相同，底盤中的傳動系比內(nèi)燃機汽車有所簡化。在底盤的布置上還要有足夠的空間存放動力電池組，同時要求線路連接方便，充電方便，檢查方便和裝卸方便。能夠?qū)崿F(xiàn)動力電池組的整體機械化裝卸。這就要求在電動汽車的底盤的布置上，打破傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車底盤布置模式，加大承載空間的跨度和承載結(jié)構(gòu)件的剛度，同時充分考慮防止動力電池組滲出的酸或堿液對底盤結(jié)構(gòu)件的腐蝕侵害。車身采納輕質(zhì)材料如鎂、鋁、優(yōu)質(zhì)鋼材及復(fù)合材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可使汽車自身質(zhì)量減輕30%-50%；實現(xiàn)制動、下坡和怠速時的能量回收；采納高彈滯材料制成的高氣壓子午線輪胎，使汽車的滾動阻力減少50%；汽車車身專門是汽車底部更加流線型化，可使汽車的空氣阻力減少50%。2.1.5輔助設(shè)施輔助系統(tǒng)包括輔助動力源、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)器、照明及除霜裝置、刮水器和收音機、安全愛護裝置等，借助這些輔助設(shè)備來提高汽車的操縱性、安全性和乘員的舒服性。本章小結(jié)電動汽車與傳統(tǒng)汽車差別較大，傳統(tǒng)汽車是由發(fā)動機氣缸的往復(fù)運動，驅(qū)動車輛行駛。而電動汽車是由電機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機。電機驅(qū)動及操縱系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。本章詳細討論電動汽車的5大系統(tǒng)，即電源、電池治理系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)、車身及底盤、輔助設(shè)施。關(guān)于電動汽車的設(shè)計研發(fā)，有一定的綜合指導(dǎo)作用。第三章傳動系參數(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)該滿足車輛對動力性能的要求和續(xù)駛里程的要求。確定汽車的動力性，確實是確定汽車沿行駛方向的運動狀況。我們得到動力性能的要求，即最高車速50km/h，加速性能0~45km/h小于10s，爬坡度不小于20%。為此，需要把握沿汽車行駛方向作用于汽車的各種外力，即驅(qū)動力與行駛阻力。依照這些力的平穩(wěn)關(guān)系建立汽車行駛方程式，就能夠估算汽車的最高車速、加速度和最大爬坡度。汽車的行駛方程式為：F=YF (1)t式中：Ft——驅(qū)動力；LF——行駛阻力之和。3.1.1驅(qū)動力發(fā)動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動系傳至驅(qū)動輪上?，F(xiàn)在作用于驅(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)動輪的反作用力耳(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)F=Tt2)tr由于電動汽車采納電動機驅(qū)動，因此在電動汽車中Tt是由電動機輸出的轉(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Si,主減速器的傳動比i0,變速器的傳動比ig，傳動系統(tǒng)的機械效率為nt，驅(qū)動電動機的輸出轉(zhuǎn)矩為Ttq，則有：(3)???Ll=la0g3.1.2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：工F=F+F+F+F (5)fwij式中：Ff—滾動阻力；Fw—空氣阻力；Fj—坡度阻力；耳一加速阻力其中：fwij滾動阻力：Ff能夠等效的表示為：F二W-f (6)f式中：W—作用于車輛上的法向載荷；f—滾動阻力系數(shù)，與路面種類，行駛車速以及輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、氣壓等有關(guān)。研究中滾動阻力系數(shù)，按體會公式取值。空氣阻力：1TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"F=—?C-A?p?u2 (7)w2Dr式中：C—空氣阻力系數(shù)；A—迎風面積，即車輛行駛方向的投影面積；p—D 1空氣密度，一樣p=1.2258Ns2m-4。u—相對速度，在無風時即車輛的行駛速度。r在無風條件下汽車的運動，u即為汽車的行駛速度ua。如ua以km/h計，Ar a a以m2計，則空氣阻力(N)為：(8)C?A?p?u2(8)—D r-21.15坡度阻力：\o"CurrentDocument"F=G?sina (9)i式中：a一坡度。一樣道路的坡度均較小，現(xiàn)在sina=tana=i。加速阻力：(10)du

m?——(10)dt式中：-車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；m—車輛質(zhì)量；不一行駛加速度。如此，汽車行駛阻力為：C?AC?A?u2——D a—21.15du+G?sina+5?m?——dt(11)車輛行駛時，不僅驅(qū)動力和行駛阻力相互平穩(wěn)，電動機功率和車輛行駛阻力功率也總是平穩(wěn)的。即：在車輛行駛的每一時刻，電動機發(fā)出的功率Pe總是等于機械傳動缺失的功率與全部運動阻力所消耗的功率之和。在純電動汽車中，Pe為電動機的輸出功率。車輛運動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Pj以及加速阻力功率Pi。即：w i j1P=_?(P+P+P+P) (12)e耳fwij依照以上的推導(dǎo)，可得車輛行駛過程中的平穩(wěn)方程如下：(13)(14)T-n(13)(14)P二一e9550c1M-fC-A-u2G-u-i8-m-uduP——?( +D a—+ a+ a?一en3600 76140 3600 3600dt對純電動汽車而言，式中：Pe—電動機輸出功率(kW)；n—電動機輸出轉(zhuǎn)速(rpm)。傳動比某車型的固定減速比為6.3(1) 傳動比的選擇第一應(yīng)滿足車輛最高車速的要求，由最高車速vmax與電機的max最大轉(zhuǎn)速n確定傳動比的上限，即max(15).0.377?n?r(15)lW max 0 vmax已知最高車速v=50km/h，電機的最大轉(zhuǎn)速n=3100，車輪半徑r=0.245，貝V：max max0.377?0.377?0.245?310050—5.7由電機的最高轉(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maxFmax確定速比的下限，即maxF?rlSmax 0n?T'maxFmax—(m?g?f+C?Fmax—(m?g?f+D—21.15已知f=0.01，r=0.245，CD=0.4，A=1.8/m2，m=800kg，則04?18-502F=(800-9.8-0.012+ )=179.2Nmax' C11V.,179.2-0.245 ―i0— =6.50 0.9-7-5由電機最大輸出轉(zhuǎn)矩T和最大爬坡度對應(yīng)的行駛阻力Famax確定，即max amax(17)F-r(17)I'amax 0 2?耳?Tmax其中：Famax=m-gcosaf+m-gsina=800?9.8?0.98?0.012+800?980.2=1628.5N，r=0.245m。.、1628.5?0.245k> =3.690 2?0.9?60原車型主減速比不滿足要求3.3電機參數(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、依照汽車的動力性指標選擇最適合的驅(qū)動電機。3.3.1電動機額定功率所選擇的電動機功率應(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Pe=“Pe=“t1"靄Vmax+需V3max18)滿載時：G=800x9.8N,f=0.012,CD=0.4，A=1.8m2,n=0.9,ua=50km/hPe=丄(80°?9?8?°.012?50+O'4丄8?502)=1.47kw0.9 3600 76140式中，Pe為電動機額定功率；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為車輛迎風面積；nt為傳動系效率。3.3.2電動機額定轉(zhuǎn)矩當電動汽車以額定車速在平地上勻速行駛時，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩即為額定轉(zhuǎn)矩。3二M?g?/+cdAU2r 21.15已知車型常規(guī)車速為20km/h,依照r(M?g?f+CD?A?U2)T= 2115 =4.76ioFt=9554?p

n(20)將P=5kw,n=3100帶入，得T=15.4,額定轉(zhuǎn)矩(15.4)大于額定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩(4.76),因此此車型滿足行駛條件。3.3.3電動機加速性能在水平良好路面上,車輛的行駛加速度表示為：I?l0F二M?g?f+CD?A?u2+8?Mr 21.15d—u

dt(21)rrr ? ?T?l?lfF二 _g_0——tr(22)式中：Ttq—電機額定轉(zhuǎn)矩；ig—變速器傳動比；i0—主減速器傳動比；r—車輪半徑；n—傳動機構(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，F(xiàn)二cd1Af；Ff—車輛行駛滾動阻力F二M?g?f；M—總質(zhì)量;w21.15f f8一轉(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的加速時刻為：tJ(蟲)?duJ“ 「"du0du 0F—F—Ftwf(23)4.3.4依照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。T?i?i?耳F=F+F=—tqg0—tfi rFf=m?g?f?sina；Fj=m?g?cosa；ig=1,i0=6.3,n=°9m=800kg,g=9.8m/s2,f=0.012,a=tan-1(0.2)=11.3°T二（m?g血"m?g?cosu）?r二68.35N?mtq i?i?qg03.4電池參數(shù)的確定結(jié)合確定的電機參數(shù)，參考市面上已有的動力電池，我們選定某型號的鋰鐵動力電池作為我們的動力源。最大電池容量為150Ah，起始容量為90%，額定電壓為72.0V,最大電壓82.2V,最小電壓60V。電池組電池數(shù)量為1,電池組質(zhì)量為120kg。綜上所述，選取車型的額定功率5kW，最大功率15kW，能夠滿足功率要求。電動機的最大轉(zhuǎn)速是3100r/min，額定轉(zhuǎn)速是1500r/min。采納的最大轉(zhuǎn)矩50N?m，最大轉(zhuǎn)速時的轉(zhuǎn)矩為15N?m。額定電壓60V。第四章建立整車仿真模型4.1Cruise簡介AVL是一家在世界汽車、發(fā)動機行業(yè)擁有極高知名度的高科技公司。AVLCruise軟件是用于仿真研究車輛動力性、燃油經(jīng)濟性、排放性能與制動性能的高級仿真分析軟件。該軟件能夠用于車輛開發(fā)過程中的動力傳動系的匹配、車輛性能推測，還能夠?qū)旌蟿恿嚭碗妱悠囘M行建仿照真和性能模擬。AVLCruise軟件界面友好，不但與發(fā)動機性能分析軟件（AVLBoost）有專門好的耦合運算性能，還提供了與Matlab、C、Fortran等通用編程軟件的接口，為用戶建立自定義模塊及操縱元件的模型提供了方便，并擴展了軟件的應(yīng)用范疇。Cruise具有以下特點：1） 靈活的模塊化理念可進行各種車輛和動力總成配置的分析，能夠自由地在所提供的模塊的基礎(chǔ)上建立系統(tǒng)模型；2） 智能化的駕駛員模型可依照人體反應(yīng)真實地再現(xiàn)車輛的行為；3） 發(fā)動機的冷啟動模型考慮了高摩擦和熱力學效應(yīng)；4） 彈性扭轉(zhuǎn)軸單元可用于傳動系統(tǒng)的低頻振動特性研究；5） 黑盒子功能可使用戶自定義模塊和操縱算法；6） 提供了流體動力學軟件Flowmaster、KULI及MATALAB/SIMULINK的接口；7）考慮了轉(zhuǎn)向時車輪和車輛受力；8）有分析CVT的專用模型。Cruise提供了一種圖形化的交互環(huán)境，只需用鼠標拖動的方法從模型庫中拖出相應(yīng)的元件，便能迅速地建立系統(tǒng)框圖，依照研究的需要添加相應(yīng)的操縱模塊，并正確連接數(shù)據(jù)總線，便可專門快得到系統(tǒng)模型。用戶能方便地修改動力傳動系的配置，因此用它來對動力傳動系統(tǒng)建模將是一件專門輕松的情況。利用Cruise軟件能夠縮短研發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)成本，減少設(shè)計的盲目性。4.2電機模型的建立依照已有型號的電機，把相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及其他有關(guān)數(shù)據(jù)輸入Cruise之中，建立電機模型。電機工作電壓60V，最大轉(zhuǎn)速為3100rpm/min，轉(zhuǎn)動慣量0.15kg?m2，最大轉(zhuǎn)速的扭矩時ON?m。電機質(zhì)量10kg,初始工作溫度50°C，比熱容1000J/kgK,達到最大功率轉(zhuǎn)速時刻10s，最大溫度160C。設(shè)電機效率為恒定值，與轉(zhuǎn)速和輸出扭矩大小無關(guān)。將數(shù)據(jù)輸入電機后得出特點圖。如下圖所示：PcwcrcdtjiPcwcrcdtjiSpeedDi-aqTaiqu?d.SpeedDi-aqTaiqu?d.M-anmL4n￡口你日Up?ofM-achhclPSM二| /ChaiwieftslicMarriC-uives]nwliorrelatttJNominalTOC\o"1-5"\h\zNomiralVdi^t 血°VInwliaMdtteI 015-Motnr| AThefmalModd圖3電機外特性設(shè)置圖4電機效率設(shè)置4.3電池模型的建立最大電池容量為150Ah,起始容量為90%,額定電壓為72.0V,最大電壓82.2V,最小電壓60V。電池組電池數(shù)量為1,電池組質(zhì)量為120kg。如下圖所示：PairedbyNmiinalValucTofCelMakiriurnChaigeNarrinEJVdtageMdwimumVdlaaENimtefcilCdkNun'tieiofDekpeiCeJRow| 1ThermalPairedbyNmiinalValucTofCelMakiriurnChaigeNarrinEJVdtageMdwimumVdlaaENimtefcilCdkNun'tieiofDekpeiCeJRow| 1ThermalModel0口eiclingTemper出u*u|Spcdli匚HealTlandtianj30QDK20U.DW/KInitialCkLaigg[MirimumVotsaeNurrheicifCelkRo^t圖5電池參數(shù)設(shè)置圖6電池充電曲線設(shè)置圖7電池放電曲線設(shè)置4.4整車模型的建立將電池、電機、離合器、變速箱、駕駛員模塊以及車輪等模塊拖入Cruise的工作區(qū)中，建立模型。輸入系統(tǒng)中各個模塊的參數(shù)，如車輛模塊的滿載重量、迎風面積和阻力系數(shù)等；電機的電壓、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速等；車輪的摩擦系數(shù)；主減速器的主減速比等。在CRUISE仿真時，系統(tǒng)會提示所有必須要輸入的參數(shù)，按照那個要求，把參數(shù)一一輸入即可。建立系統(tǒng)的物理連接和信號連接。第一完成物理連接，選定各子系統(tǒng)模型之后，依照汽車配置方案和部件連接關(guān)系，用connect建立模型的物理連接。傳動系各部件之間有直截了當?shù)奈锢磉B接關(guān)系，車輪和制動器之間也有物理連接關(guān)系，但駕駛室與動力傳動系和制動系之間沒有物理連接。在仿真過程中，它們之間是通過信號連接來傳遞信息。了解汽車系統(tǒng)內(nèi)部各部件之間的連接、操縱關(guān)系以及信息傳遞關(guān)系，建立汽車各子模型之間的信號連接關(guān)系。系統(tǒng)需要把所需的信號連接全部定義準確，假如有一個錯誤，那么將無法運行仿真程序。如下圖所IDIII占2131區(qū)■圖8整車模型搭建走hicl匕FrarrtfrartdiscbrahcBecirfcMachinfronttrak^IDIII占2131區(qū)■圖8整車模型搭建走hicl匕FrarrtfrartdiscbrahcBecirfcMachinfronttrak^Ironrtdhob曲i^Hcle.Fn?ntPgFM&nitarC^ckph匸:口呵曰住曲心總:RearLeT第五章仿真及結(jié)果分析依照純電動汽車仿確實要求，選擇和編輯相應(yīng)的任務(wù)及工況，設(shè)置合適的仿真步長和精度進行仿真運算。設(shè)定的運算任務(wù)有：在任務(wù)CycleRun中仿真續(xù)駛

里程；在任務(wù)ClimbingPerformance中仿真最大爬坡度；在任務(wù)ConstantDrive中仿真最高速度。選擇singlecalculation的運算方式，運算完成之后在ResultManager中提取運算結(jié)果，并進行相應(yīng)的分析。整車仿真及結(jié)果分析循環(huán)工況實驗：400.DVehicleMuf-3cg>400.DVehicleMuf-3cg>：700.DFront-s.丄Acea'：n.E>:E?BOOLraaCoelClclenc:0.417匚：Ekiui匚ranrsri匚djltjlDi 準口GEiGnt vJ_、二Q000”Q000ilyn.da11-Dfid- : 24S_0Hade;Si.EEiul￡.t-±cnSlip：0tr23.6420.9617.88^UJH.i-ao-鄉(xiāng)14.911.01 14JS322.02対J?TimeM?H3-2.1521.3+51.076D.^07D.406-ZMkD.26Q23.6420.9617.88^UJH.i-ao-鄉(xiāng)14.911.01 14JS322.02対J?TimeM?H3-2.1521.3+51.076D.^07D.406-ZMkD.26Q最大爬坡度實驗：C7s/_t匚.2JEJ>ll->ll:Hy\/felocity[kE』C7s/_t匚.2JEJ>ll->ll:Hy\/felocity[kE』h]CHAFACTER13TICDATACu.rtWei-g-lit :400.CiVahiclaMass <kg,>:700.□FrontalArea 弋Z.SOODrag1Coeff- -<->-:0-417Disp1i.cc：iu.Qn.t :0000-omooCylinderNtuWer<->:□ood.oaooNumdii.□￡Strokes :0000.0CI00stat.Whee1Rad. :245.Odyn. 1D.s.d. :24￡.UMode:S1DLU1at1onSlip:0￡￡該車型最大爬坡度為1.3%，，不滿足要求。加速試驗：

A€ceUratl&n：JVetocttyandk|0C6ItttlU|y|02H4&34]^|DC6iet(lU|JX|HG02341AccEbirtrnrrn/f^]k|105..1SOI.U1冬F(xiàn)D-3M16■■1-3?33|可知，該車最大速度為20km/h，沒有達到設(shè)計要求。電機仿真結(jié)果分析可知電機最大扭矩為40N?m,最大輸出功率為5.88kw，最高轉(zhuǎn)速為1364rpm。電池仿真結(jié)果分析VcltHgs,（：則曲1匕ChgLrst騷ndsoc泗 rIC>l-111 . 1 1 1 . 1 1 LutIDi巾戢 也坍 也曲 笳牌 3i1 歸艱 44H 孔咼 ■鬥 f4;t3341 M：PDE.IE0014IJ|Z?J|173口 上I血膽円* &ip.ffi..ian.i4lf：nma?.i：K?&] - 汕圮』J：犧口閨ap.ffi.1EOliaJj:F147I?.觸波打 -該型電動汽車運行時，最大電流135A,最大電壓79.2V。仿真結(jié)果可知該車型爬坡度、最大車速均不滿足要求，而且差距較大。傳動系統(tǒng)建模復(fù)雜，調(diào)試過程時刻較長，給研究工作帶來了專門大的不便。采納Cruise軟件對其進行建模及仿真研究，不僅能夠節(jié)約大量的時刻，使建模過程簡單化，而且程序運行可靠、調(diào)試方便、結(jié)果準確，利于分析研究。第六章全文總結(jié)及以后展望汽車動力傳動系統(tǒng)設(shè)計的首要任務(wù)是傳動系統(tǒng)各部件之間以及與發(fā)動機之間的匹配，以保證汽車能在不同條件下正常行駛，并具有良好的動力性和燃油經(jīng)濟性。本文對詳細介紹了電動汽車組成，通過對各參數(shù)的分析，建立基于Cruise軟件的傳動系動力仿真模型，同時以某型號電動汽車為研究對象，對動力性能、能耗等進行模擬仿真實驗，運用汽車理論和汽車構(gòu)造知識，對純電動汽車動力性能進行分析、匹配和運算，依照要求選擇合適的電機、電池，選擇差速半軸方案作為某型電動汽車的傳動系布置方案，運算出最大扭矩、最大功率、主減速比等參數(shù)。再對續(xù)駛里程、最大爬坡度、最高車速仿真結(jié)果分析，得出該型電動汽車的動力性能不能夠達到要求，需要對原有車型的一些參數(shù)進行修改。100多年前，電動汽車和汽油車是同時被人類發(fā)明的，甚至福特的第一輛汽車也是電動汽車。然而電動汽車的進展遠遠落后于燃油汽車，緣故除了難以克服的電池問題外，還有確實是經(jīng)濟性。純電動汽車本身投資要貴于燃油汽車，而且電池使用的電量來自發(fā)電廠，國家需要建設(shè)更多的發(fā)電廠；果想要純電動汽車的進展規(guī)模和燃油相當，那么就要建設(shè)與加油站數(shù)量相當?shù)某潆娬?；要建設(shè)蓄電池廠等，這是一筆專門大的投資。電動汽車行業(yè)在中國崛起僅僅幾年時刻，在這短短的幾年時刻內(nèi)，電動汽車業(yè)從無到有，由零星分布到大范疇普及，取得的飛速的進展和十足的進步。創(chuàng)新、以后，第14屆上海國際汽車工業(yè)展覽會于4月21日至28日在上海新國際博覽中心舉行。來自全球20余個國家和地區(qū)2000家中外汽車廠商齊聚上海車展，創(chuàng)歷屆上海車展之最，也是今年全球規(guī)模、阻礙力最大的汽車展會。上百款新車的真可謂是一場汽車界的盛宴，而且上海車展的規(guī)模差不多躍居世界第一，也就意味著我們在國內(nèi)就能看到世界第一的大型車展。各大汽車制造商紛紛推出自己的電動汽車新車型。在低碳經(jīng)濟的政策背景下,國家關(guān)于純電動汽車的扶持力度正在不斷加大。消費者們也專門關(guān)注這種具有零污染、零排放、低噪聲等特點的純電動汽車。在本次車展上亮相了7款自主品牌純電動汽車，分別是奔奔MINI純電動汽車、比亞