【正文】 能的采用高電壓、高轉(zhuǎn)速，可以減小電機的尺寸，同時可以降低逆變器的成本。 ④ 電機應(yīng)具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較大范圍的調(diào)速性能，以滿足啟動、加速、行駛、減速、制動等所需的功率與扭矩。 從以上比較結(jié)果 可知 ， 感應(yīng)電機 成本低，可靠 性好，調(diào)速范圍寬，控制器較成熟，制造技術(shù)較成熟，轉(zhuǎn)矩波動小，噪聲小，不需要 位置 傳感囂，因此 作 為電動 汽車驅(qū)動電機，目前選用較多；無刷直流電機結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，效率高，控制性能好，因此也 有一定選用；開關(guān)磁阻電機可靠性好，成本低，簡單，高速潛力大，越來越受到人們的重視。它們都是采用通過橡膠輪胎來與地面相接觸，相互作用，從而產(chǎn)生驅(qū)動力驅(qū)動車輛前進，在力學(xué) 原理上不存在本質(zhì)的區(qū)別。車輛傳動系傳遞到驅(qū)動輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 Mt，產(chǎn)生一個對地面的圓周力 Fo，在它的作用下，地面對驅(qū)動輪產(chǎn)生一個反作用力 Ft，這個 反作用力就是車輛受到的驅(qū)動力。 ? 一電動汽車機械傳動效率 。 圖 21 電動汽車行駛受力圖 電動汽車的驅(qū)動力要與行駛總阻力平衡，因此有： ijwft FFFFF ???? （ 23） 公式 (23)又可以具體寫為： dtdumGuACGfF aaDt ??? ???? s o s 2 （ 24） 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 18 其中： G 表示車輛總重力 (N)， f 表示滾動阻力系數(shù)， ? 表示坡道與水平面的夾角(176。這樣就得到電動汽車行駛功率平衡方程式 [10]： )(1 jiwfte PPPPP ???? ? （ 25） 經(jīng)過單位換算整理得電動汽車功率平衡方程式為： )3 6 0 07 6 1 4 03 6 0 0s i n3 6 0 0c o s(1 3 aaDaate udtdumuACuGuGfP ???? ???? （ 26） 動力傳動系統(tǒng)參數(shù)選擇與匹配方法 動力傳動系統(tǒng)是電動汽車最主要的系統(tǒng)，電動汽車運行性能主要由其動力傳動系統(tǒng)的性能決定。取值 ，由此初定整備質(zhì)量為 10***0． 12= t，取整為 11000kg。電動機功率越大，電動汽車的后備功率也越大，加速性和最大爬坡度越好。 根據(jù)最高車速 hkmv /100m ax ? 確定的最大功率 1maxP 為 ： )(36 00 2m a xm a x1m a x mgAvCfm gvP D?? ? （ 7） 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 20 式中， m — 汽車總質(zhì)量， 14000kg； g — 重力加速度； f — 滾動阻力系數(shù)，取 ； DC — 風(fēng)阻系數(shù)，取 ； A — 汽車迎風(fēng)面積， 2m ； ? — 機械傳動效率，取 。驅(qū)動電機最大轉(zhuǎn)速的選擇要結(jié)合傳動系減速比、驅(qū)動電機效率和連續(xù)轉(zhuǎn)動特性來考慮。 因此，根據(jù) maxP 選擇驅(qū)動電機的峰值功率，根據(jù)設(shè)計要求選擇驅(qū)動電機額定功率為 150kW，峰值功率 230 kW。而高速電機成本高、制造工藝復(fù)雜而且對配套使用的軸承、齒輪等有特浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 22 殊要求，一般適用于電動轎車。 根據(jù)上面確定的額定功率、峰值功率、最低轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)速的值可以根據(jù)公式 25求得電機的額定轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩分別為 和 。在選擇變速器和主減速器時，除了考慮加工工藝和成本外，變速浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 23 傳動裝置體積要盡量小、質(zhì)量要盡量輕，同時不能有過多的擋位數(shù)，因為這樣會增加體積和質(zhì)量，從而影響電動汽車的整車性能。為了實現(xiàn)上述要求，可以通過對傳動系速比進行優(yōu)化，使電動汽車經(jīng)常運行的速度區(qū)域落在電動汽車的高效區(qū)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，圖 23 為通過速比優(yōu)化電機高效區(qū)的調(diào)節(jié)路線，從圖中可以看出，在需求功率一定的情況下，電動機的工作點隨著速比的變化沿著電機等功率曲線移動，因此可以通過 優(yōu)化傳動系速比使電機更多地工作在高效區(qū)域內(nèi)。但是，由于電機具有較好的調(diào)速特性，電動汽車傳動系的擋位數(shù)不宜過多，一般不超過三個擋位，否則會使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，增大體積，從而使整車的質(zhì)量增加，影響整車的性能。傳動系的總傳動比 ti 是各部件傳動比的乘積，即： 0iii gt ?? （ 215） 式中： gi — 變速器的傳動比： 0i 一主減速器的傳動比 。）； r 一客車輪胎半徑（ ）； maxT 一電機最大輸出扭矩（ ）。最后提出了根據(jù)車輛動力性能需求對動力傳動系統(tǒng)參數(shù)中的電動機功率、變速器傳動比、電池組數(shù)量等主要參數(shù)的選擇與匹配方法。電池的形狀、體積和技術(shù)參數(shù)影響電動汽車的行駛性能，是電動汽車最重要的子系統(tǒng)之一。因此，要使電動汽車 真正進入消費市場，研究和開發(fā)高性能動力電池、改進相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)就顯得十分重要。但是其能量密度小、過充電和過放電性能差、易自放電、壽命短加上鉛對人體有毒等缺點，正逐漸被性能高的蓄電池所取代。 ③ 鎳鎘蓄電池 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 27 鎳鎘電池是一種堿性電池，是 EV、 FCEV和 HEV首選電池之一。循環(huán)使用壽命長，可達到2020 次或 7 年以上，是鉛酸電池的兩倍。在能量密度、放電率、充放電壽命及密封性等方面均滿足了 USABC（美國先進電池聯(lián)合體）的中期目標(biāo)，具備優(yōu) 良的電動汽車車用電池的性能。電動汽車要求動力電池具有較高的比能量和比功率，以使得滿足設(shè)計要求的動力蓄電池系統(tǒng)做到盡可能小浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 28 和輕，從而增加整車布置的靈活性和提高整車能耗經(jīng)濟性，與此同時，還希望動力蓄電池系統(tǒng)的充放電循環(huán)壽命與汽車使用壽命相當(dāng)，擁有高效率、良好的性價比以及免維護特性。電池容量與其功率成正比，容量越大，其輸出的功率越大，所以其輸出功率均能滿足整車電力系統(tǒng)的要求，因此主要是根據(jù)其續(xù)駛里程來確定電池容量，并且確定的電池容量還須符合 市場現(xiàn)有產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，并通過對現(xiàn)有產(chǎn)品反復(fù)驗證進行設(shè)計。鎳鎘電池由于具有很好的充放電倍率特性，出現(xiàn)后也得到一定發(fā)展，但是由于其具有記憶效應(yīng)、含重金屬存在環(huán)境污染等問題而沒有被限制使用。 對于純電動汽車而言，蓄電池是整車唯一的能量來源，一方面蓄電池攜帶的能量要滿足續(xù)駛里程設(shè)計要求以及各種附件的能耗需求；另一方面蓄電池所攜帶的能量越多，又意味著電池的重量越大，從而會影響整車的質(zhì)量，這會對整車能耗經(jīng)濟性不利，因此，綜合考慮以上兩方面因素，對蓄電池容量和組數(shù)作出合理匹配，對整車輕量化設(shè)計和能耗經(jīng)濟性有著很大影響；此外，在不同行駛工況下純電動汽車 SOC 變動范圍相對較大，而 SOC 對蓄電池的輸出功率有明顯影響，因此，確保在蓄電池 SOC 設(shè)定范圍內(nèi)其功率輸出能力能夠覆蓋整車功率總需求，也 是蓄電池參數(shù)匹配時必須考慮的 [28]。同時，由于電動空調(diào)、電動真空泵和電動轉(zhuǎn)向助力泵等附件也消耗一定的電能，所以電池組的總電壓要大于電動機的額定電壓。 這幾種蓄電池的主要性能指標(biāo)如表 31 所示。低溫性能較好，能夠長時間存放。極板強度高，工作電壓平穩(wěn)，能夠帶電充電，并可以快速充電。因其具有很強的吸引力，鎳氫電池正逐步取代鎳鎘電池。目前電動汽車上常用的幾種動力蓄電池有：鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池、鎳鎘蓄電池、鋰離子蓄電池 [ 12]。 電動車動力電池技術(shù) 多年的研究和使用表明，電動汽車的性能在很大程度上取決于其所使用的儲能動力源。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 26 第 三 章 純電動旅游客車的動力電池的匹配 上一章主要從整車的動力性要求對驅(qū)動電機以及變速器的參數(shù)進行了初步的確定，本章將對純電動汽車的能量源 — 蓄電池進 行匹配。最終，選取變速器三個前進擋的傳動比分別比為 、 和。 (2)變速器最大傳動比的選擇 確定傳動系最大傳動比時，應(yīng)考慮兩方面問題：最大爬坡度以及地面附著率，確定最大傳動比也就是確定變速器 L 擋傳動比。具體包括 P（駐車檔）、 L（低速檔）、 M（中速檔）、 H（高速檔）、 N（空擋）和 R（倒檔）。 圖 23 電機工作效率提高原理圖 傳動系速比的設(shè)計必須遵守以下原則：必須保證車速不低于設(shè)計的最高車速；必須保證汽車的最大爬坡度要求；當(dāng)汽車以最常用的速度行駛時，應(yīng)盡可能地使電機 T作于高效率區(qū)。 傳動系速比選擇是否合適，對整車的續(xù)駛里程有著重要的影響。 表 23 交流異步感應(yīng)電動機的主要參數(shù) 額定功率 （轉(zhuǎn)速） 峰值功率 （最高轉(zhuǎn)速） 額定轉(zhuǎn)矩 峰值轉(zhuǎn)矩 額定電壓 150kw （ 2020r/min） 230kw （ 5000r/min） 480V 變速器傳動比的選擇 在電動機參數(shù)一定的情況下，為了進一步提高汽車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)矩， 達到純電動汽車的動力性要求，并能夠調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和汽車車速之間的關(guān)系，往往使用變速傳動裝置。 電機額定轉(zhuǎn)速的選擇很重要，如果額定轉(zhuǎn)速取值過小，則功率擴大因數(shù)過大，雖然電機的最大扭矩增大，但低速時穩(wěn)定性很差，且恒扭矩范圍很窄；如果取值過大， 則功率擴大因素過小，會造成恒功率區(qū)調(diào)速范圍很窄，最大扭矩很小，要滿足整車動力性能，會導(dǎo)致傳動系統(tǒng)復(fù)雜。轉(zhuǎn)速在 6000r/min 以下的為普通電機，以上的為高速電機。 圖 22 電動機轉(zhuǎn)矩 外特性與功率外特性示意圖 根據(jù)動力系統(tǒng)控制策略，通常從保證汽車預(yù)期最高車速的驅(qū)動電機功率來初步選擇電動機最大功率，最高車速雖是動力性中的一個指標(biāo)，但它實質(zhì)上也反映了汽車的加速和爬坡能力。 代入具體參數(shù)可得 kwP 962max ? （ 210） 根據(jù)最大爬坡度的要求確定的最大 功率 3maxP 為（在這里，該旅游客車的設(shè)計目標(biāo)是最大爬坡度 25%（約 14176。因此，在進行電機功率參數(shù)設(shè)計時通常按照電動汽車的最高車速、加速時間和最大爬坡度來確定電動機的功率。由基本參數(shù)和設(shè)計經(jīng)驗給出該旅游客車的其他基本參數(shù)如表 22 所示。 在進行動力選型 之前，先對旅游客車的主要參數(shù)進行確定。 (3)電動汽車功率平衡方程 電動汽車行駛時，不僅驅(qū)動力和行駛阻力互相平衡，電動機的功率和電動汽車行駛的阻力功率也總是平衡的。 2)電動汽車行駛方程 電動汽車行駛受力如圖 21 所示。 gi 一減速器或變速器傳動比 。 (1)電動汽車驅(qū)動力 車輛行駛的驅(qū)動力是路面作用在車輛驅(qū)動輪上的，它不僅與車輛驅(qū)動系統(tǒng)提供的牽引力有關(guān)，而且與路面與輪胎之間的接觸狀態(tài)有關(guān)。在本文的設(shè)計中，經(jīng)過綜合比選，決定采用交流感應(yīng)電機作為純電動旅游 客車的驅(qū)動電機。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 16 ⑥電機應(yīng)具有高的可靠性、耐溫和耐潮性，并且運行時噪聲低，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作。包括電機、控制器和傳動裝置的綜合效率，以延長電動汽車的一次充電續(xù)駛里程和提高制動能量回收的能力，而且在寬功率變化范圍內(nèi)具有較高效率。電動汽車用電機的要求具有比一般工業(yè)用電機更為嚴(yán)格的技術(shù)規(guī)范。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)論文 15 表 21電動汽車用電機性能比較 電機類型 優(yōu)點 缺點 應(yīng)用前景 直流電機（ DC） 結(jié)構(gòu)簡單，具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性 有刷，易產(chǎn)生電火花，引起電磁干擾， 維護困難； 價格高，體積和重量大。 在普通直流電機的基礎(chǔ)上，使用永磁體代替勵 磁繞 圈和磁極，就構(gòu)成了永磁直流電機。但目前，它的噪聲和轉(zhuǎn)矩波動比較大，在電動汽車上的應(yīng)用還不很廣泛。 20 世紀(jì)80 年代，研究者們就開始設(shè)計用作電動汽車驅(qū)動電機的開關(guān)磁阻電動機。 現(xiàn)代控制算法在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)電機調(diào)速中也得到了應(yīng)用?，F(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，為交流感應(yīng)電機調(diào)速性能的改善提供了硬件條件。 相對于直流電動機 而言，交流感應(yīng)電動機的調(diào)速系統(tǒng)比較復(fù)雜。最初由于電力電子技術(shù)以及調(diào)速方法的限制，它在電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)中的應(yīng)用并不被看好。 直流電機的缺點是效率較低、質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積大、價格高、可靠性差等。因此，旅游客車的電機與變速器的選型匹配至關(guān)重要，將直接影響到車輛的行駛動力性能。 目前純電動旅游客車一次充電能量有限，需要反復(fù)充放電，那么如何充分利用車載蓄電池有限的能量提高續(xù)駛里程，如何縮短充電時間，如何進行驅(qū)動系統(tǒng)參數(shù)匹配從而獲得最佳的整車動力性能以及降低車輛的成本，很大程度上決定了純電動旅游客車開發(fā)能否獲得成功、能否實用化。電動汽車除本身具有再生制動性能外，與內(nèi)燃機的制動性能也是相同的。它們之間的主要差別是采用了不同的動力源。 總的來說，我國電動汽車發(fā)展具備了產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和有利條件。 基礎(chǔ)設(shè)施后發(fā)優(yōu)勢。 市場優(yōu)勢 。我國稀土產(chǎn)量自 1988 年以來均居世界首位，多年來產(chǎn)品產(chǎn)量和供應(yīng)量達到世界總量的 80％以上，是世界稀土第一出口大國。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 資源優(yōu)勢 。據(jù)有關(guān)專家分析，我國的汽車工業(yè)幾乎沒有結(jié)構(gòu)調(diào)整的沉重包袱，完全可以充分利用后發(fā)優(yōu)勢，以電動車為新契機 ，