電動(dòng)車設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

....頁(yè)腳...頁(yè)腳....頁(yè)腳.車型設(shè)計(jì)的主要參數(shù)指標(biāo)表1主要參數(shù)參數(shù)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值整車滿載質(zhì)量（kg）7365整備質(zhì)量（kg）4180長(zhǎng)*寬*高(m*m*m)5995*2150*3110軸距（m)3300迎風(fēng)面積（錯(cuò)誤!未找到引用源。）4.65風(fēng)阻系數(shù)0.7滾動(dòng)阻力系數(shù)0.012后橋速比5.833車輪滾動(dòng)半徑m)(0.391重力加速度9.8傳動(dòng)效率0.95滾動(dòng)阻力系數(shù)0.012車型設(shè)計(jì)的計(jì)算方程式電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足車輛對(duì)動(dòng)力性能的要求和續(xù)駛里程的要求。我們得到動(dòng)力性能的要求，即最高車速80km/h，加速性能0~50km/h小于10s，爬坡度不小于20%（20km/h），續(xù)航里程150kw（50km/h）。為此，需要掌握沿汽車行駛方向作用于汽車的各種外力，即驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力。根據(jù)這些力的平衡關(guān)系建立汽車行駛方程式，就可以估算汽車的最高車速、加速度、最大爬坡度和續(xù)航里程。汽車的行駛方程式為：FFt式中：F——驅(qū)動(dòng)力；tΣF——行駛阻力之和。車輛行駛的驅(qū)動(dòng)力是路面作用在車輛驅(qū)動(dòng)輪上的，電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過(guò)車輛傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩為T，同時(shí)，地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪t產(chǎn)生反作用力F，這個(gè)反作用力就是驅(qū)動(dòng)汽車行駛的外力，即驅(qū)動(dòng)力。t其數(shù)值為：FTttr式中：T—作用與驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩；tr—車輪半徑。電動(dòng)汽車中T是由電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到車輪上的。令傳動(dòng)系t統(tǒng)總傳動(dòng)比為i，傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率為η。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為T，則有： t tqTTi t tq t汽車在水平道路上等速行駛時(shí)，必須克服來(lái)自地面的滾動(dòng)阻力和來(lái)自空氣的空氣阻力。當(dāng)汽車在坡道上上坡行駛時(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。因此汽車行駛過(guò)程中的總阻力為：FFFFF f w i j式中：F—滾動(dòng)阻力fF—空氣阻力wF—坡度阻力iF—加速阻力j其中：（1）滾動(dòng)阻力：F可以等效的表示為：fFWff式中：W—作用于車輛上的法向載荷；ｆ—滾動(dòng)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(dòng)阻力系數(shù)，按經(jīng)驗(yàn)公式取值。(2)空氣阻力：F1CAu2 w2D r式中：Ｃ—空氣阻力系數(shù)；ＤＡ—迎風(fēng)面積，即車輛行駛方向的投影面積；ρ—空氣密度，一般ρ＝1.2258Ns2m-4。ｕ—相對(duì)速度，在無(wú)風(fēng)時(shí)即車輛的行駛速度。ｒ在無(wú)風(fēng)條件下汽車的運(yùn)動(dòng)，ｕ即為汽車的行駛速度u。如u以km／h計(jì)， ｒ a aA以m2計(jì)，則空氣阻力(N)為：FCDAur2 w 21.15(3)坡度阻力：FGsini式中：α—坡度。一般道路的坡度均較小，此時(shí)sinα=tanα=i。(4)加速阻力：Fmdu j dt式中：δ—車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。m—車輛質(zhì)量；du—行駛加速度。dt這樣，汽車行駛阻力為：FWfCDAua2Gsinmdu 21.15 dt在車輛行駛的每一時(shí)刻，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率P總是等于機(jī)械傳動(dòng)損失的功率e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，P為電動(dòng)機(jī)的輸出功率。e車輛運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率有滾動(dòng)阻力功率P，空氣阻力功率P,坡度阻力功率 f wP以及加速阻力功率P。即：i jP1(PPPP) ef w i j根據(jù)以上的推導(dǎo)，可得車輛行駛過(guò)程中的平衡方程如下：TnPtqe95501WfuCAu3Guimudu P( aD a a a) e3600 76140 3600 3600dt對(duì)純電動(dòng)汽車而言，式中：P—電動(dòng)機(jī)輸出功率(kW)。en—電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速(rpm)。傳動(dòng)系主要參考設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，動(dòng)力性要求如表2所示：表2動(dòng)力性要求最高車速80km/h加速性能0—50km/h小于10S爬坡度不小于20%（20km/h）續(xù)航里程不小于150km三、車型設(shè)計(jì)的參數(shù)計(jì)算3.1傳動(dòng)比的確定(1)傳動(dòng)比的選擇首先應(yīng)滿足車輛最高車速的要求，由最高車速v與電機(jī)的最max大轉(zhuǎn)速n確定傳動(dòng)比的上限。maxi0.377nmaxr 0 vmax其中，類比其它車型的配置參數(shù)，我們確定最大轉(zhuǎn)速n=3500。通過(guò)該車max外形設(shè)計(jì)參數(shù)，可得車輪半徑r=0.391m,v=80km/h，則：max..頁(yè)腳...頁(yè)腳...頁(yè)腳..動(dòng)力系統(tǒng)的額定功率必須滿足車輛以最高車速行駛；動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足車輛加速性的要求；動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足車輛以最大爬坡度爬坡的要求；動(dòng)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(dòng)力性指標(biāo)選擇最適合的驅(qū)動(dòng)電機(jī)3.2.1電動(dòng)機(jī)的功率確定根據(jù)最高車速計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率在計(jì)算最高車速勻速行駛功率時(shí)忽略加速阻力功率與坡度阻力功率。Pe1(GfuaCDAua3) 3600 76140滿載時(shí)：G=7365×9.8N，f=0.012，C=0.7，A=4.65m2，η=0.95，u=80km/h D a（此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速為3600r/min）Pe(73659.80.012800.74.65803) 0.95 3600 7614043.31kW根據(jù)最大爬坡度計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率在計(jì)算最大爬坡度行駛功率時(shí)時(shí)忽略加速阻力功率。1GfuCAu3GiuPe( aD a a)3600 76140 3600滿載時(shí):G=7365×9.8N，f=0.012，i=0.2，η=0.95，u=20km/ha173659.80.012200.74.6520373659.80.220Pe()0.95360076140360090.90kW根據(jù)以上計(jì)算并考慮車輛實(shí)際載貨的余量，選擇額定功率為60kw，峰值功率為100kw的電機(jī)。.3.2.2電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算根據(jù)電動(dòng)汽車的最大爬坡度要求，可得電動(dòng)汽車需求的最大轉(zhuǎn)矩。由公式：FFFFF f w i j 在電動(dòng)汽車進(jìn)行慢速勻速爬坡時(shí)，空氣阻力F以及加速阻力F可以忽略。所 w j以： FFF f i 其中，F(xiàn)=m·g·f·cosα；F=m·g·sinα，所以： f iTiiFFtqg0t r代入i=1，i=5.833，η=0.95，m=7365kg，g=9.8m/s2，f=0.012，α=tan-1 g 0（0.2）=11.3°，綜上可得：(mgfcosmgsin)rTtq ii g0 (73659.80.273659.80.980.012)0.3915.8330.95=1078.5N.m根據(jù)以上計(jì)算可得電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩須大于1078.5N.m。3.2.3電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩計(jì)算當(dāng)電動(dòng)汽車以額定車速在平地上勻速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩即為額定轉(zhuǎn)矩。本文涉及車型常規(guī)車速為50km/h，所以有Ti CAu20MgfD r 21.15.20()21.15DCAuMgfrTi20.74.6550(73659.80.012)0.39121.155.8330.95T88.26mTN根據(jù)以上計(jì)算可得選擇的電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)速下的阻力扭矩，即可滿足電動(dòng)車車輛行駛條件。由以上理論計(jì)算，再同驅(qū)動(dòng)電機(jī)生產(chǎn)廠商進(jìn)行技術(shù)交流，通過(guò)對(duì)具體電機(jī)MAP效率圖、成本、制造工藝要求、廠商的現(xiàn)有電機(jī)產(chǎn)品及檢測(cè)報(bào)告等多種因素綜合對(duì)比，最終選型tDriver-MD15電機(jī)，其外形圖、特性曲線和參數(shù)如下所示。電機(jī)電動(dòng)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性曲線.電機(jī)電動(dòng)功率-轉(zhuǎn)速特性曲線表3性能參數(shù)電機(jī)參數(shù)數(shù)值峰值轉(zhuǎn)矩，N·m1300額定轉(zhuǎn)矩，N·m358峰值功率，kw100額定功率，kw60tDriver-MD15電機(jī)所匹配電機(jī)控制器DKQ101參數(shù)如下：型號(hào)DKQ101型式轉(zhuǎn)矩控制重量（kg）23.5直流側(cè)工作電壓圍（V（DC））250～720直流側(cè)額定工作電壓（V（DC））384最大容量（kVA）110冷卻方式水冷.13.89201.0173659.78130015.8330.950.74.6573659.80.0120.39121.15tdusu因此，選擇最大轉(zhuǎn)矩為1300N·m的電機(jī)，可以滿足速度u由0～50km/h的時(shí)間為10s。3.3動(dòng)力電池選型設(shè)計(jì)3.3.1電池性能比較對(duì)傳統(tǒng)電動(dòng)車三種電池性能進(jìn)行比較見(jiàn)表4。表4三種動(dòng)力電池的技術(shù)性能根據(jù)電池的性能比較，鋰離子電池具有較高的使用壽命、比能量大（同等的能量?jī)?chǔ)存，其質(zhì)量最輕）同時(shí)無(wú)污染符合新能源政策要求，故選擇鋰離子電池做為動(dòng)力電池。通過(guò)對(duì)鋰離子電池行業(yè)分析和同類車型類比，選用的LG單體電池為三元聚合物鋰電池，外形如下圖。.參數(shù)如下：序號(hào)項(xiàng)目容序號(hào)項(xiàng)目容1型號(hào)L39標(biāo)稱電壓3.73V2容量/C343Ah10工作電壓圍3.0V~4.2V3充電電流持續(xù)：1C最大：3C（10s）11放電電流持續(xù)：1C最大：C3（10s）4阻＜2mΩ12循環(huán)壽命>200090DOD%@25℃,0.3C5自放電率（月）＜%12個(gè)月@45℃13適應(yīng)溫度-20--55℃6尺寸297*167*11.3mm14重量966g7殼體材料鋁塑膜15比能量166Wh/Kg8功率密度1800W/Kg3.3.2電池電量計(jì)算設(shè)計(jì)要求以50km/h時(shí)速均勻行駛時(shí)的續(xù)航里程，電動(dòng)汽車以50km/h時(shí)速均勻行駛時(shí)：.FGf73659.8*0.012866.124Nf CAu2FFFF(mgfD )f w f 21.150.74.65502866.1241250.86N 21.15 滿足續(xù)航里程所需要的電量為：SFEB10336000.9T1501250.8660.96kwh36000.950.9 根據(jù)以上計(jì)算可得滿足續(xù)航里程的電量須大于60.96kwh。3.3.3電池模組選型根據(jù)所選電機(jī)、電機(jī)控制器的參數(shù)和車架具體布置空間，確定電池模組為4并96串以及電池箱體的尺寸。動(dòng)力電池系統(tǒng)方案序號(hào)項(xiàng)目 容 序號(hào)項(xiàng)目 容額定電壓 358.08V 15 容量 172Ah成組方案 4P96S 16 總重量 ＜610Kg3 全車包數(shù) 3 17 總電量 61.6kwh冷卻方式 自然傳導(dǎo)散熱 18 母線連接方式 快速連接器防護(hù)等級(jí) IP54（除出風(fēng)口） 19 電池包安裝位置 詳見(jiàn)甲方圖紙控制電源電壓 24V 20 BMS（含絕緣檢測(cè)）有工作電壓圍 18V~30V 21 SOC工作圍 10%~90% 電池組充電能力 電池組放電能力 額定：≤1C0.3C 22 （0~45℃） （-20~55℃） 最大：2C（三分鐘） 額定回饋電流及1CA -20℃~55℃（放電）23 工作環(huán)境溫度 最大回饋電流 1.5CA10S -20℃~45℃（充電）該型電池單體20℃的放電曲線.該型電池4并模組20℃的放電曲線.動(dòng)力電池側(cè)箱外形尺寸動(dòng)力電池尾箱外形尺寸整車數(shù)模布置.4.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)計(jì)算汽車在行駛過(guò)程中，經(jīng)常需要換車道和轉(zhuǎn)彎。駕駛員通過(guò)一套專門的機(jī)構(gòu)－－汽車轉(zhuǎn)向系，使汽車改變行駛方向。轉(zhuǎn)向系還可以修正因路面傾斜等原因引起的汽車跑偏。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)不僅關(guān)系到汽車行駛的安全，還關(guān)系到延長(zhǎng)輪胎壽命、降低燃油油耗等。伴隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展而不斷進(jìn)步，高速公路和高架公路的出現(xiàn)，同向并行車輛的增多和行駛速度的提高及道路條件的變化，要求更加精確靈活的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)發(fā)展經(jīng)歷了純機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)三個(gè)基本發(fā)展階段，線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為其發(fā)展趨勢(shì)。機(jī)械液壓助力的方向盤與轉(zhuǎn)向輪之間全部是機(jī)械部件連接，操控精準(zhǔn)，路感直接，信息反饋豐富；液壓泵由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)向動(dòng)力充沛，大小車輛都適用；技術(shù)成熟，可靠性高，平均制造成本低。因此選擇使用液壓助力轉(zhuǎn)向器4.1轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)性能要求.1）汽車轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)，全部車輪應(yīng)繞瞬時(shí)轉(zhuǎn)向中心旋轉(zhuǎn)，任何車輪不應(yīng)有側(cè)滑。不滿足這項(xiàng)要求會(huì)加速輪胎磨損，并降低汽車的行駛穩(wěn)定性。2）汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，在駕駛員松開(kāi)轉(zhuǎn)向盤的條件下，轉(zhuǎn)向輪能自動(dòng)返回到直線行駛位置，并穩(wěn)定行駛。3）汽車在任何行駛狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向輪都不得產(chǎn)生自振，轉(zhuǎn)向盤沒(méi)有擺動(dòng)。4）轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和懸架導(dǎo)向裝置共同工作時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)使車輪產(chǎn)生的擺動(dòng)應(yīng)最小。5）保證汽車有較高的機(jī)動(dòng)性，具有迅速和小轉(zhuǎn)彎行駛能力。6）操縱輕便。7)轉(zhuǎn)向輪碰撞到占該物以后，傳給轉(zhuǎn)向盤的反沖力要盡可能小。8)轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的球頭處，有消除因磨損而產(chǎn)生間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。9)在車禍中，當(dāng)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向盤由于車架或車身變形而共同后移時(shí)，轉(zhuǎn)向系應(yīng)有能使駕駛員免遭或減輕傷害的防傷裝置。10)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核，保證轉(zhuǎn)向輪與轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致。4.2方向機(jī)的選擇整車部分基本參數(shù).4.2.1原地轉(zhuǎn)向阻力矩Mr(N.m)計(jì)算根據(jù)半經(jīng)驗(yàn)公式pGfMr313式中f－輪胎和路面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，一般取0.7G1－前軸負(fù)荷（N）p－輪胎充氣壓力(Pa)mNMr.84210770)8.92200(37.033轉(zhuǎn)向器最大輸出扭矩T應(yīng)滿足T≥Mr，一般取T=1.25Mr，T=1.25×842=1052.5N.m，因此選用如下表所示參數(shù)的方向機(jī)：最大輸出扭矩為1630N.m,大于1052N.m4.2.2轉(zhuǎn)向直拉桿受力F(N)F=Mr/L2=842/0.2=4210N式中L2為前橋轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)，L2=200mm4.2.3轉(zhuǎn)向搖臂軸受到的力距M（N.m）M=F×L1=4210×0.23=968.3N.m式中L1為前橋轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)，L2=230mm4.2.4作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力FhiDLMLFSWRh212.式中,L1為轉(zhuǎn)向搖臂長(zhǎng)，L2為轉(zhuǎn)向節(jié)臂長(zhǎng)；DSW為轉(zhuǎn)向盤直徑；iω為轉(zhuǎn)向器角傳動(dòng)比，η+為轉(zhuǎn)向器正效率,L1為230mm，L2為200mm，DSW為420mm，ig=21.3，η+=85%20.2842F192.6N h 0.230.4221.30.85 此轉(zhuǎn)向盤手力小于250N，滿足使用要求4.2.5作用在轉(zhuǎn)向盤上的手力矩（N.m）M=Fh×D/2=192.6×0.42÷2=40.4N.m4.2.6汽車最小轉(zhuǎn)彎半徑計(jì)算 L 3.3 R C0.040376.1 min sin sin33 其中：L＝3300mm，汽車軸距；α＝33°，汽車最大外輪轉(zhuǎn)角；167074746,5746,58°40,373911°通過(guò)作圖，得主銷觸地點(diǎn)到車輪對(duì)稱面的距離C=40.37mm；由于在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)輪胎有偏離現(xiàn)象，故實(shí)際轉(zhuǎn)彎半徑會(huì)有所增大，但估計(jì)不會(huì)大于10m，能夠滿足整車的要求。汽車實(shí)際的轉(zhuǎn)彎半徑要通過(guò)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。4.2.7轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比轉(zhuǎn)向傳動(dòng)裝置角傳動(dòng)比：i'≈L2/L1=0.2/0.23=0.8696轉(zhuǎn)向系角傳動(dòng)比:i=i'×ig=0.8696×21.3=18.5204.2.8轉(zhuǎn)向盤總回轉(zhuǎn)圈數(shù)ni()18.52(4033) nw0 max max3.76 360 360 總?cè)?shù)小于方向機(jī)設(shè)定的4.5圈，符合要求.4.3轉(zhuǎn)向系匹配計(jì)算4.3.1方向機(jī)需求流量Q162110460TNDQ式中N表示方向盤轉(zhuǎn)速，T表示方向機(jī)螺桿螺距，D方向機(jī)油缸直徑，代入式中得min/67.85.25.11)08.0(6021LQ方向機(jī)泄油量泄Qmin/3.167.815.015.01LQQ泄轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要的總流量總Qmin/97.93.167.81LQQQ泄總方向機(jī)流量為10-12L/min,滿足要求電動(dòng)液壓轉(zhuǎn)向泵的參數(shù)如下表所示轉(zhuǎn)向泵排量為10ml/r,在轉(zhuǎn)速為1420r/min時(shí)，流量為14.2L/min,大于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)需要的流量9.97L/min，所選轉(zhuǎn)向泵滿足要求4.3.2轉(zhuǎn)向管路通徑計(jì)算管通徑計(jì)算公式vQd64.4吸油管管徑1d.1d14.64Q/v1式中V1≤0.5～1.5m/s,一般取1m/s,計(jì)算d1=14.65mm,選用吸油管通徑為16mm；壓油管通徑d2d4.64Q/v21式中V2=3～3m/s，取4m/s計(jì)算,計(jì)算d2=7.33mm,選用高壓鋼絲管有效直徑徑為8mm；回油管通徑d3d34.64Q/v3式中V3=1.5～2.5m/s，取2m/s計(jì)算,計(jì)算d3=10.36mm,選用回油管通徑為10mm；5再生制動(dòng)系統(tǒng)控制策略計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）在滿足GB12676-1999法規(guī)制動(dòng)分配力下最大利用回收制動(dòng)系統(tǒng)再生能量；（2）緊急制動(dòng)符合理想制動(dòng)分配系數(shù)；（3）機(jī)械模式與電控模式制動(dòng)踏板相同行程整車制動(dòng)強(qiáng)度相同；（4）安全性電控系統(tǒng)失效時(shí)可自動(dòng)切換為機(jī)械系統(tǒng)控制模式。5.1整車參數(shù)整車參數(shù)：項(xiàng)目項(xiàng)目代號(hào)單位數(shù)值空載質(zhì)量m1kg3650滿載質(zhì)量m2kg7365軸距（空載/滿載）Lmm3300/3308空載質(zhì)心高Hg1mm612滿載質(zhì)心高Hg2mm946空載前軸軸荷mo1kg1840.空載后軸軸荷mo2kg1810滿載前軸軸荷mf1kg2350滿載后軸軸荷mf2kg5015空載前軸到質(zhì)心水平距離Lf1mm1540空載后軸到質(zhì)心水平距離Lr1mm1760滿載前軸到質(zhì)心水平距離Lf2mm2090滿載后軸到質(zhì)心水平距離Lr2mm1218車輪滾動(dòng)半徑Rmm383電機(jī)參數(shù)額定功率kw60額定轉(zhuǎn)矩N·m358額定轉(zhuǎn)速r/min3600峰值功率kw100峰值轉(zhuǎn)矩N·m6005.1.2地面對(duì)前后車輪的法向反作用力如下圖所示：.5.2滿足GB12676-1999法規(guī)下的制動(dòng)力分配與再生控制策略：5.2.1、GB12676-1998法規(guī)N2類車型制動(dòng)分配力法規(guī)確定制動(dòng)分配系數(shù)。變換不等式得到：當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度z≥0.1時(shí)，制動(dòng)分配系數(shù)必須滿足β≥（b+z*hg）/L。變換不等式得到：當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度0.15＜z＜0.3,空載制動(dòng)分配系數(shù)必須滿足β＞1-(z+0.08)*(a-z*hg)/(z*L)，重載制動(dòng)分配系數(shù)必須滿足：β＞（z-0.08）*(b+z*hg)/(L*z)當(dāng)制動(dòng)強(qiáng)度z≥0.3,制動(dòng)分配系數(shù)必須滿足β≥1-（z-0.0188）*(a-z*hg)/(0.74*z*L)得到制動(dòng)強(qiáng)度與制動(dòng)分配系數(shù)關(guān)系圖5.2.1：.整車采用后置驅(qū)動(dòng)方式，為了提升再生制動(dòng)利用率應(yīng)盡可能滿足法規(guī)的情況下采用較小的制動(dòng)分配系數(shù)，加大后橋的制動(dòng)分配力。所以按下表取空載、重載不同狀態(tài)取制動(dòng)分配系數(shù)。5.2.2再生制動(dòng)控制策略（1）法規(guī)未對(duì)制動(dòng)強(qiáng)度Z＜0.1,前后輪制動(dòng)關(guān)系進(jìn)行要求，可全部由后輪進(jìn)行電機(jī)再生制動(dòng)與后輪氣壓制動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)特性曲線： .電機(jī)制動(dòng)強(qiáng)度在0.15＜z＜0.3時(shí),空載：前輪制動(dòng)力Ff1=（1-(z+0.08)*(a-z*hg)/(z*L）)*G*z .后輪制動(dòng)力Fr1=G*z-Ff1氣壓制動(dòng)力Fr11=Fr1-FtFt:電動(dòng)機(jī)制動(dòng)扭矩重載：前輪制動(dòng)力Ff2=（z-0.08）*(b+z*hg)/(L*z)*G*Z后輪制動(dòng)力Fr2=G*z-Ff1氣壓制動(dòng)力Fr22=Fr2-FtFt:電動(dòng)機(jī)制動(dòng)扭矩制動(dòng)強(qiáng)度在0.3≤z≤0.511前輪制動(dòng)力Ff1=1-（z-0.0188）*(a-z*hg)/(0.74*z*L)*G*z后輪制動(dòng)力Fr1=G*z-Ff1氣壓制動(dòng)力Fr11=Fr1-FtFt:電動(dòng)機(jī)制動(dòng)扭矩制動(dòng)強(qiáng)度z＞0.511,制動(dòng)減速度：j=a*g=5.008屬于緊急制動(dòng)頻次少再生制動(dòng)利用率低不介入。考慮高速制動(dòng)的危險(xiǎn)性，制動(dòng)分配系數(shù)按前后輪同時(shí)抱死最佳制動(dòng)分配系數(shù)的制動(dòng)分配系數(shù)計(jì)算。以上各制動(dòng)強(qiáng)度下再生制動(dòng)策略前后軸制動(dòng)分配系數(shù)值見(jiàn)下表附表5.2.2.1...頁(yè)腳..ββ1-（z-0.0188）*(a-z*hg)/(0.74*z*L)0.3080.3340.368..頁(yè)腳...頁(yè)腳...頁(yè)腳...頁(yè)腳..5.3前后軸制動(dòng)力的確定5.3.1根據(jù)滿足法規(guī)的再生控制策略確定的制動(dòng)分配系數(shù)（5.2.2.1）計(jì)算空載與重載前后軸所需制動(dòng)力。根據(jù)牛頓第二定律,整車制動(dòng)力：F=m*j=m*z*g前橋所需制動(dòng)力：Ff=F*β后橋所需制動(dòng)力：Fb=F-Ff不同情況下所需前后橋制動(dòng)力如下表：5.3.1...頁(yè)腳.....頁(yè)腳...頁(yè)腳....頁(yè)腳.3.2選擇原則:根據(jù)所需的前后橋制動(dòng)力及現(xiàn)有可利用的資源。2.1選擇前軸制動(dòng)器規(guī)格：?310×100mm，鑄造底板，采用無(wú)石棉摩擦片。制動(dòng)氣室：16英寸。當(dāng)工作壓力為P=6×105Pa時(shí)，前制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力：鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)器橋與地面制動(dòng)力(N)F=2*p*(Π*D^2/4)*（i/2)*η*C*(R/r)36621.51948828.692制動(dòng)氣室氣壓p（Pa）600000800000氣室有效直徑D(m）0.1150.115制動(dòng)凸輪傳動(dòng)比i=l/a9.16666679.1666667調(diào)整臂長(zhǎng)l0.110.11凸輪軸基圓半徑a0.0120.012傳動(dòng)效率（0.87-0.92）η0.90.9效能因數(shù)C1.761.76制動(dòng)器工作半徑R(m）0.1550.155輪胎滾動(dòng)半徑r（m）0.3830.383前橋制動(dòng)器額定制動(dòng)力大于滿載下制動(dòng)強(qiáng)度0.8時(shí)前軸制動(dòng)力需求，可以選用；5.3.2.2后橋制動(dòng)器規(guī)格：制動(dòng)器規(guī)格：?310×100mm，鑄造底板，采用無(wú)石棉摩擦片。制動(dòng)氣室：20英寸。當(dāng)工作壓力為P=6×105Pa時(shí)，后制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)力：鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)器橋與地面制動(dòng)力(N)F=2*p*(Π*D^2/4)*（i/2)*η*C*(R/r)53364.6771152.894制動(dòng)氣室氣壓p（Pa）600000800000氣室有效直徑D(m）0.12817510.1281751制動(dòng)凸輪傳動(dòng)比i=l/a10.41666710.416667調(diào)整臂長(zhǎng)l0.1250.125凸輪軸基圓半徑a0.0120.012傳動(dòng)效率（0.87-0.92）η0.90.9效能因數(shù)效能因數(shù)C1.761.76制動(dòng)器工作半徑R(m）0.160.16輪胎滾動(dòng)半徑r（m）0.3830.383后橋制動(dòng)器額定制動(dòng)力大于滿載下制動(dòng)強(qiáng)度0.8下的后軸制動(dòng)力需求，可以選用。但同樣氣壓下不符合制定分配系數(shù)，需要加裝感載閥調(diào)節(jié)輸出后橋氣壓，控制后橋制動(dòng)力輸出。制動(dòng)踏板行程與制動(dòng)力控制策略。設(shè)計(jì)目標(biāo):再生制動(dòng)與原車制動(dòng)制動(dòng)感覺(jué)相同;5.4.1整車制動(dòng)控制器不介入時(shí),空、滿載前后分配系數(shù)確定。設(shè)計(jì)目標(biāo)：保持純氣路制動(dòng)（機(jī)械模式）與電控模式在相同的制動(dòng)踏板行程下具有相同的制動(dòng)強(qiáng)度。參數(shù)選擇：參照附圖5.2.1，由于原機(jī)械模式制動(dòng)分配比是通過(guò)控制后橋制動(dòng)力輸出實(shí)現(xiàn)的，前軸制動(dòng)力在電控模式下只能減小。因此選擇的制動(dòng)分配系數(shù)必須滿足符合法規(guī)還要電控制動(dòng)系統(tǒng)能夠技術(shù)實(shí)現(xiàn)，所以選擇空、滿載的機(jī)械模式下的分配系數(shù)等于在0.8制動(dòng)強(qiáng)度時(shí)制動(dòng)分配系數(shù)?？蛰d取β=0.682，滿載取β=0.597，通過(guò)控制后橋制動(dòng)的感載閥實(shí)現(xiàn)。根據(jù)機(jī)械模式制動(dòng)分配系數(shù)前后橋制動(dòng)力如下表：...頁(yè)腳..滿載后軸滿載后軸制動(dòng)力（N）0288029094334436358188698872711636148641489417453203622327126180..頁(yè)腳.....頁(yè)腳...頁(yè)腳...頁(yè)腳.5.4.2.2電控模式下的踏板行程與制動(dòng)輸出力關(guān)系安裝制動(dòng)踏板行程傳感器，傳感器模擬機(jī)械踏板與制動(dòng)強(qiáng)度關(guān)系信號(hào)傳送到中央制動(dòng)控制器。中央制動(dòng)控制器控制計(jì)算相對(duì)應(yīng)的制動(dòng)力分配系數(shù)、前后軸需求制動(dòng)力，通過(guò)EP閥控制輸出氣壓。5.5、制動(dòng)原理設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原理皆能滿足以上要求設(shè)計(jì)制動(dòng)原理圖附圖5.5如下：（1）、整車采用雙回路氣路，前后制動(dòng)獨(dú)立；（2）、整車電控系統(tǒng)與機(jī)械控制系統(tǒng)并聯(lián)結(jié)構(gòu)；（3）電控模式設(shè)中央制動(dòng)控制器控制整車電控制動(dòng)力分配，前后制動(dòng)力輸出，后橋制動(dòng)力與再生制動(dòng)力分配；（4）機(jī)械模式采用制動(dòng)總泵+感載閥控制制動(dòng)力分配；（5）安全性:整車制動(dòng)上電自檢后行車制動(dòng)進(jìn)入電控模式，控制機(jī)械控制系統(tǒng)的電磁閥為常開(kāi)式，在電路系統(tǒng)失效下保證能夠進(jìn)行安全可靠的整車制動(dòng)。（6）ABS控制器與中央制動(dòng)控制器相連，如果發(fā)生后輪抱死ABS控制器通過(guò)中央控制器控制電機(jī)解除再生制動(dòng)。5.6、最小制動(dòng)距離因整車報(bào)警氣壓設(shè)為0.54Mpa，為滿足正常的緊急制動(dòng)制動(dòng)氣壓采用0.6Mpa下的最小制動(dòng)距離校核。制動(dòng)距離制動(dòng)距離S=1/3.6*(t1+t2/2)*V1+V1^2/(25.92*jmax)(m)26.04875283機(jī)構(gòu)滯后時(shí)間t1(s)0.4制動(dòng)力增長(zhǎng)時(shí)間t2（s）0.2制動(dòng)初速度V1(km/h)60最大穩(wěn)定制動(dòng)減速度jmax=Fmax/m(m/s2)7.84地面最大制動(dòng)力Fmax（N)57742最大質(zhì)量m（kg）7365制動(dòng)強(qiáng)度z=j/g0.799184506最小制動(dòng)距離s＜36.69m（法規(guī)距離）、制動(dòng)減速度＞MFDD=5m/s^2,符合要求。5.7前、后制動(dòng)失效下制動(dòng)距離與減速度制動(dòng)氣壓取0.6Mpa。應(yīng)急制動(dòng)與部分失效制動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)與部分失效制動(dòng)GB12676-1999N3類要求制動(dòng)初速度（km/h）v50.000制動(dòng)距離（m）S=0.15*v+2*v^2/11550.978制動(dòng)平均減速度MFDD（m/s^2）MFDD2.200整車軸距（m）L3.308質(zhì)心至前軸距離（m）a2.090質(zhì)心至后軸距離（m）b1.218質(zhì)心距離地面高度（m）hg0.946重力加速度g9.800地面附著系數(shù)φ0.700前輪制動(dòng)后輪失效整車質(zhì)量（kg）m7365前輪最大輸出制動(dòng)力（N）Ff36622制動(dòng)減速度（m/s^2）j=Ff/m4.972制動(dòng)減速度（m/s^2）j=g*b*φ/(L-hg*φ)3.158前輪失效后輪制動(dòng)后輪輸出制動(dòng)力（N）Fb24760制動(dòng)減速度（m/s^2）j=Fb/m3.362制動(dòng)減速度（m/s^2）j=g*a*φ/(L+φ*hg)3.611應(yīng)急制動(dòng)應(yīng)急制動(dòng)彈簧氣室輸出制動(dòng)力矩（N.m）Ms7200輪胎滾動(dòng)半徑（m）r0.383彈簧氣室制動(dòng)力Fs=Ms/r18798.95561制動(dòng)減速度（m/s^2）j=Fb/m2.552制動(dòng)距離制動(dòng)距離S=1/3.6*(t1+t2/2)*V1+V1^2/(25.92*jmax)(m)26.34235.63421849.811385機(jī)構(gòu)滯后時(shí)間t1(s)0.4000.40.4制動(dòng)力增長(zhǎng)時(shí)間t2（s）0.2000.20.2制動(dòng)初速度V1(km/h)50.0005050最大穩(wěn)定制動(dòng)減速jmax=Fmax/m(m/s2)4.9723.3618462.25度度6地面最大制動(dòng)力Fm