【正文】 、功率、轉(zhuǎn)速車速圖線，結(jié)果如下圖所示：圖22 扭矩、功率、轉(zhuǎn)速車速圖線在加速工況仿真實驗中，電機的轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速時間圖線如下圖所示：圖23 轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速時間圖線 可知電機最大扭矩為40N我們選擇比較具有代表性的ECE標準下的循環(huán)工況、最大爬坡度實驗和加速試驗進行仿真。電池的充放電特性曲線是來自于筆者對說明書中的充放電外特性曲線的再現(xiàn)，僅具有一定的參考價值。設(shè)置完成后，檢查無錯后即可運行，得到仿真結(jié)果。然后進行相關(guān)實驗項目的環(huán)境設(shè)置。Cockpit模塊是比較重要的模塊，Cruise軟件通過這個模塊來模擬駕駛員和駕駛習(xí)慣。首先設(shè)置整車模塊“vehicle”，在這個模塊里，通過設(shè)置如下選項：空載\半載\滿載重量、質(zhì)心位置、車身相關(guān)尺寸參數(shù)、相關(guān)動力參數(shù)、迎風(fēng)面積即汽車行駛方向的投影面積等參數(shù)。在差速器模塊中，需要設(shè)置差速器是否為自鎖差速器、轉(zhuǎn)動慣量、效率等參數(shù)。因為無論是純電動汽車還是混合動力車，其電機是相同的。電動機模塊可以設(shè)置電動汽車驅(qū)動電機的相關(guān)參數(shù)。模型由電池、電機、減速器、差速器、車軸、制動器、及整車模塊等組成。本次仿真過程中的電池充放電特性數(shù)據(jù)是我們通過對電池說明書上曲線的比對畫出的。電池充放電特性曲線在電機設(shè)置界面的第二界面完成輸入。s，合160A如下圖所示。在設(shè)置過程中，電機的效率被設(shè)為恒定值，與轉(zhuǎn)速和輸出扭矩大小無關(guān)。電機的工作電壓是80V，最大轉(zhuǎn)速為3100rpm/min，此集成化方案使并行工程在車輛開發(fā)過程中的應(yīng)用成為可能，而這是減少開發(fā)時間和成本的基礎(chǔ)。黑盒子功能可嵌入用戶自定義的模塊和控制算法模塊化的概念可進行各種汽車和動力總成配置的分析Cruise還可以確定：CVT和自動變速箱的更換檔位圖；它可優(yōu)化以下內(nèi)容：Cruise對于研究車輛的動力性、經(jīng)濟性、排放性能等方面有著出色的模擬仿真能力，是高級的模擬仿真軟件。經(jīng)過初步的計算，其加速性和最大爬坡度能夠滿足需要。m，額定轉(zhuǎn)矩為32 N 本章小結(jié)本章通過掌握的相關(guān)資料，確定了電動汽車傳動系的相關(guān)參數(shù)。m70額定轉(zhuǎn)矩，Nm。綜上所述，本文所選用的無刷直流電動機應(yīng)為：額定功率5kW，最大功率15kW，可以滿足功率要求。m速度,km/h圖7 平定勻速情況下，阻力矩和車速關(guān)系圖 電動機加速性能計算在水平良好路面上，車輛的行駛加速度表示為： (32)式中：Ft—輛行駛驅(qū)動力，計算公式為： (33)其中：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 η—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， Ff—車輛行駛滾動阻力 M—總質(zhì)量 δ—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： (34)由公式： (31)代入P=5kW，n=1500r/min可得，額定轉(zhuǎn)矩T=32Ncosα，所以： (28)代入ig=1，i0=，η=，m=800kg，g=，f=，α=tan1（）=176。g (24)滿載時:G=800，f=，i=，η=，ua=20km/h (25)電動機的功率應(yīng)能夠滿足根據(jù)以上計算得到的功率。 電機的參數(shù)設(shè)計電動機的功率必須滿足電動汽車的最高車速的功率要求，以保證電動汽車在良好路面情況下，能夠獲得較高的行駛車速。 (20)其中：Famax=mgcosαf+mgsinα =800 (15)其中，類比其他車型，我們確定最大轉(zhuǎn)速nmax=4000。n—電動機輸出轉(zhuǎn)速(rpm)。即：在車輛行駛的每一時刻，電動機發(fā)出的功率Pe總是等于機械傳動損失的功率與全部運動阻力所消耗的功率之和。一般道路的坡度均較小，此時sinα=tanα=i。(2) 空氣阻力： (7)式中：ＣＤ—空氣阻力系數(shù)；Ａ—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＝。當汽車在坡道上上坡行駛時，還必須克服坡度阻力。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6 汽車行駛過程中受力示意圖車輛行駛的驅(qū)動力是路面作用在車輛驅(qū)動輪上的，電動汽車的電動機輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過車輛傳動系傳遞到驅(qū)動輪的驅(qū)動力矩為Tt，使驅(qū)動輪與地面之間產(chǎn)生相互作用，車輪與地面作用一圓周力F0。驅(qū)動系統(tǒng)的動力輸出應(yīng)該滿足車輛的動力性要求。第四章 參數(shù)計算與設(shè)計 概述在純電動汽車行駛時，電池為電機提供運行能量，電機動力輸出經(jīng)傳動系而到達車輪。而且電動輪方案由于使用了多電機驅(qū)動的模式，在這個方案中應(yīng)用的電機的性能要求顯然要小于差速半軸方案，便于電機的設(shè)計和生產(chǎn)。差速半軸方案類似于傳動動力汽車的傳動系布置方法，即動力通過減速增扭后，經(jīng)由差速器傳遞到左右半軸上。目前的市場上，也很難見到采用電動輪技術(shù)的成熟的車型。它把電動機直接耦合或者通過單級減速裝置耦合到車輪上，不需要車軸和差速裝置。即電機動力輸出后，直接到達減速器，或通過差速器和車軸，傳送到車輪上。但是由于控制系統(tǒng)變得復(fù)雜，增加了設(shè)計時的難度。汽車直線行駛時，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)角為，兩側(cè)電動輪等速旋轉(zhuǎn)。圖4 差速半軸方案3. 2電動輪設(shè)計方案該設(shè)計方案比較新穎，因為它取消了傳統(tǒng)汽車上必然存在的差速器和半軸，取而代之的是將電動機直接和車輪連接，并且是單一驅(qū)動輪對應(yīng)單一電動機。采用此種方案的電動汽車，其控制方式和傳統(tǒng)汽車是一致的。本章對于電動汽車必須的5大系統(tǒng)進行了詳盡的闡述，對于電動汽車的設(shè)計研發(fā)，有一定的綜合指導(dǎo)作用。電動汽車主要由5大系統(tǒng)組成，即為車載電源、電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動電動機和驅(qū)動系統(tǒng)、車身及底盤、安全保護系統(tǒng)。因此必須設(shè)置安全保護系統(tǒng)，確保駕駛員、乘員和維修人員在駕駛、乘坐和維修時的安全。能夠?qū)崿F(xiàn)動力電池組的整體機械化裝卸。也使得電動汽車的車身的空氣阻力系數(shù)大大的降低了。電動汽車除裝備現(xiàn)代內(nèi)燃機汽車的一些先進的電子設(shè)備外，電動輪、四輪轉(zhuǎn)向、再生制動和太陽能的利用等，都可以在電動汽車上有其獨特的作用。由于電動汽車的高度電氣化，因此更加有條件實現(xiàn)機電一體化和采用自動化的控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，一般用中央控制器中的計算機來進行控制和管理。電動汽車的控制系統(tǒng)主要是對于動力電池組的管理和對電動機的控制，隨著車輛行駛工況的變化。輪轂電機的出現(xiàn)改變了汽車的傳動形式，每個車輪都是由獨立的電動機來驅(qū)動，這與內(nèi)燃機汽車有著截然的不同。電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)有電動輪方案（輪邊驅(qū)動系統(tǒng)）和差速半軸方案（集中驅(qū)動系統(tǒng)）兩種方案。再生制動能量是電動汽車節(jié)能和延長續(xù)駛里程的重要措施之一。與此同時，還應(yīng)該建立蓄電池回收和報廢工廠，使電動汽車廢舊電池對環(huán)境的污染降到最低。一般常見的充電裝置有地面充電器、車載充電器、接觸式充電器和感應(yīng)式充電器等。 電池管理系統(tǒng)對動力電池組的管理包括：對動力電池組的充電與放電時的電流、電壓、放電深度、再生制動反饋的電流、電池的自放電率、電池溫度等進行控制。飛輪儲能器是電能機械能電能轉(zhuǎn)換裝置，可以瞬間輸出很高的功率。第三代電池是以燃料電池為主的電池，燃料電池直接將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，能量轉(zhuǎn)變的效率高，比能量和比功率高。第二代動力電池的比功率和比能量都要比鉛酸電池高出很多，大大提高了電動汽車的動力性和續(xù)駛里程。動力電池組是電動汽車的關(guān)鍵裝備，它儲存的電能、質(zhì)量和體積，對電動汽車的性能起到?jīng)Q定性的影響。 本研究的主要內(nèi)容本文結(jié)合微型純電動車項目，主要進行如下工作：1．論述純電動汽車的發(fā)展背景和概況，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)的基本構(gòu)成和布置形式，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．計算傳動系速比和電機參數(shù)，及其對整車性能的影響，并選擇一款驅(qū)動電機，建立其仿真模型，獲得傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配在仿真模型中，對動力性的影響結(jié)果；4．對純電動汽車的動力性進行分析，在動力性分析過程中，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。筆者通過分析，認為電動汽車的發(fā)展是汽車工業(yè)必然需求，而電動汽車的設(shè)計和研發(fā)在許多方面挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)動力汽車的設(shè)計和研發(fā)方法。但如果此兩個擋位都不能滿足要求,則需要重新設(shè)計該傳動比。但是當我們用現(xiàn)代汽車運用眼光審視他們的時候，并且希望把這些技術(shù)整合到現(xiàn)代的汽車上時，卻表現(xiàn)一切不盡如人意?！　〉羌冸妱悠嚇I(yè)面臨很多困難。有些研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動汽車，其能量利用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機驅(qū)動汽車高。圖1 電動汽車的控制流程圖 控制器電動機傳動系能量管理系統(tǒng)蓄電池輔助動力源動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)冷氣和暖氣充電器車輪車輪制動踏板加速踏板交流電源方向盤能源系統(tǒng)輔助系統(tǒng)發(fā)展純電動汽車的優(yōu)點是：它本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少。但是電動汽車使用電動機提供動力，動力輸出到傳動系后，其過程和傳統(tǒng)車輛相一致，甚至還因為電動汽車的相關(guān)特性而有所簡化。故電動汽車的車身和底盤不是本文討論的重點。瑞典的VOLVO公司，意大利的菲亞特公司等都不惜投入巨額資金，研發(fā)新一代電動汽車，力爭早日實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。1997年，法國電動汽車產(chǎn)量達到2000輛左右。通用、已推出3款混合動力汽車概念車。本田汽車公司開發(fā)的混合動力汽車也投放市場，供不應(yīng)求。豐田的PRIUS混合動力轎車已于2000年開始出口北美、歐洲等20多個國家，％。波蘭政府如今也在加速發(fā)展充電設(shè)備，還得到了歐盟的資金支持。表 1 19982008年汽油價格一覽。毫無疑問，尋找一種可再生的并且清潔的能源是我們解決這一矛盾的切實方法。從1998年到2008年，我國的汽油價格經(jīng)歷了40次調(diào)整，上漲幅度達到了267%。不僅如此，汽車尾氣和汽車噪聲帶來的巨大污染也越來越受到人們的重視。據(jù)估計，到2010年底，世界汽車保有量將達到10億輛。 最后，對電動汽車未來發(fā)展進行展望，對于安全、環(huán)保的節(jié)約型社會電動汽車發(fā)展必將成為發(fā)展的趨勢。完成環(huán)境建構(gòu)后，便可進行仿真實驗。按照動力性能要求，運用汽車理論相關(guān)知識進行傳動系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)計與匹配計算。電動汽車技術(shù)的發(fā)展依賴于多學(xué)科技術(shù)的進步，尤其需要解決的問題是進一步提高動力性能，增加續(xù)駛里程，降低成本。45致謝41第七章 電動汽車未來發(fā)展的展望38 電池仿真結(jié)果分析37 整車仿真結(jié)果分析32 29第五章 整車仿真模型的建立25 電動機加速性能計算25 電動機額定轉(zhuǎn)矩的計算24 電動機最大輸出轉(zhuǎn)矩的計算24 電動機的功率確定23 電機參數(shù)的設(shè)計20 總述12 電池管理系統(tǒng)11第二章 電動汽車系統(tǒng)的組成 純電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及性能分析Battery Electric Vehicle Powertrain System Parameters Matching and Performance Analysis目 錄第一章 緒論6 電動汽車研發(fā)的意義12 車載電源14 車身及底盤15 本章小結(jié)17 差速半軸設(shè)計方案17 傳動系的選擇20 傳動比的定34 本章小結(jié)46參考文獻近些年來，電動汽車的研制熱潮在全世界范圍內(nèi)興起，逐步向小批量商業(yè)化生產(chǎn)的方向發(fā)展。選擇并設(shè)計出一種切實可行的純電動汽車的動力系統(tǒng)設(shè)計方案。建立電機仿真模型，然后再在Cruise軟件里構(gòu)建了循環(huán)工況試驗環(huán)境、最大