【正文】 、功率、轉(zhuǎn)速車(chē)速圖線，結(jié)果如下圖所示：圖22 扭矩、功率、轉(zhuǎn)速車(chē)速圖線在加速工況仿真實(shí)驗(yàn)中，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速時(shí)間圖線如下圖所示：圖23 轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速時(shí)間圖線 可知電機(jī)最大扭矩為40N我們選擇比較具有代表性的ECE標(biāo)準(zhǔn)下的循環(huán)工況、最大爬坡度實(shí)驗(yàn)和加速試驗(yàn)進(jìn)行仿真。電池的充放電特性曲線是來(lái)自于筆者對(duì)說(shuō)明書(shū)中的充放電外特性曲線的再現(xiàn)，僅具有一定的參考價(jià)值。設(shè)置完成后，檢查無(wú)錯(cuò)后即可運(yùn)行，得到仿真結(jié)果。然后進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的環(huán)境設(shè)置。Cockpit模塊是比較重要的模塊，Cruise軟件通過(guò)這個(gè)模塊來(lái)模擬駕駛員和駕駛習(xí)慣。首先設(shè)置整車(chē)模塊“vehicle”，在這個(gè)模塊里，通過(guò)設(shè)置如下選項(xiàng)：空載\半載\滿載重量、質(zhì)心位置、車(chē)身相關(guān)尺寸參數(shù)、相關(guān)動(dòng)力參數(shù)、迎風(fēng)面積即汽車(chē)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(dòng)慣量、效率等參數(shù)。因?yàn)闊o(wú)論是純電動(dòng)汽車(chē)還是混合動(dòng)力車(chē)，其電機(jī)是相同的。電動(dòng)機(jī)模塊可以設(shè)置電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)。模型由電池、電機(jī)、減速器、差速器、車(chē)軸、制動(dòng)器、及整車(chē)模塊等組成。本次仿真過(guò)程中的電池充放電特性數(shù)據(jù)是我們通過(guò)對(duì)電池說(shuō)明書(shū)上曲線的比對(duì)畫(huà)出的。電池充放電特性曲線在電機(jī)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(guò)程中，電機(jī)的效率被設(shè)為恒定值，與轉(zhuǎn)速和輸出扭矩大小無(wú)關(guān)。電機(jī)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(chē)輛開(kāi)發(fā)過(guò)程中的應(yīng)用成為可能，而這是減少開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本的基礎(chǔ)。黑盒子功能可嵌入用戶(hù)自定義的模塊和控制算法模塊化的概念可進(jìn)行各種汽車(chē)和動(dòng)力總成配置的分析Cruise還可以確定：CVT和自動(dòng)變速箱的更換檔位圖；它可優(yōu)化以下內(nèi)容：Cruise對(duì)于研究車(chē)輛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能等方面有著出色的模擬仿真能力，是高級(jí)的模擬仿真軟件。經(jīng)過(guò)初步的計(jì)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(guò)掌握的相關(guān)資料，確定了電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)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(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)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(chē)速關(guān)系圖 電動(dòng)機(jī)加速性能計(jì)算在水平良好路面上，車(chē)輛的行駛加速度表示為： (32)式中：Ft—輛行駛驅(qū)動(dòng)力，計(jì)算公式為： (33)其中：Ttq—電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 ig—變速器傳動(dòng)比i0—主減速器傳動(dòng)比 r—車(chē)輪半徑 η—傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率，包括變速器、傳動(dòng)軸和主減速器 Fw—車(chē)輛行駛的空氣阻力， Ff—車(chē)輛行駛滾動(dòng)阻力 M—總質(zhì)量 δ—轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)量換算系數(shù)則，電動(dòng)汽車(chē)從起步加速到速度為U的加速時(shí)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(shí):G=800，f=，i=，η=，ua=20km/h (25)電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)能夠滿足根據(jù)以上計(jì)算得到的功率。 電機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)的功率必須滿足電動(dòng)汽車(chē)的最高車(chē)速的功率要求，以保證電動(dòng)汽車(chē)在良好路面情況下，能夠獲得較高的行駛車(chē)速。 (20)其中：Famax=mgcosαf+mgsinα =800 (15)其中，類(lèi)比其他車(chē)型，我們確定最大轉(zhuǎn)速nmax=4000。n—電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速(rpm)。即：在車(chē)輛行駛的每一時(shí)刻，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率Pe總是等于機(jī)械傳動(dòng)損失的功率與全部運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率之和。一般道路的坡度均較小，此時(shí)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(chē)輛行駛方向的投影面積；ρ—空氣密度，一般ρ＝。當(dāng)汽車(chē)在坡道上上坡行駛時(shí)，還必須克服坡度阻力。其數(shù)值為： (2)式中：Tt—作用與驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩；r—車(chē)輪半徑。圖6 汽車(chē)行駛過(guò)程中受力示意圖車(chē)輛行駛的驅(qū)動(dòng)力是路面作用在車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪上的，電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過(guò)車(chē)輛傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力矩為T(mén)t，使驅(qū)動(dòng)輪與地面之間產(chǎn)生相互作用，車(chē)輪與地面作用一圓周力F0。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出應(yīng)該滿足車(chē)輛的動(dòng)力性要求。第四章 參數(shù)計(jì)算與設(shè)計(jì) 概述在純電動(dòng)汽車(chē)行駛時(shí)，電池為電機(jī)提供運(yùn)行能量，電機(jī)動(dòng)力輸出經(jīng)傳動(dòng)系而到達(dá)車(chē)輪。而且電動(dòng)輪方案由于使用了多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模式，在這個(gè)方案中應(yīng)用的電機(jī)的性能要求顯然要小于差速半軸方案，便于電機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。差速半軸方案類(lèi)似于傳動(dòng)動(dòng)力汽車(chē)的傳動(dòng)系布置方法，即動(dòng)力通過(guò)減速增扭后，經(jīng)由差速器傳遞到左右半軸上。目前的市場(chǎng)上，也很難見(jiàn)到采用電動(dòng)輪技術(shù)的成熟的車(chē)型。它把電動(dòng)機(jī)直接耦合或者通過(guò)單級(jí)減速裝置耦合到車(chē)輪上，不需要車(chē)軸和差速裝置。即電機(jī)動(dòng)力輸出后，直接到達(dá)減速器，或通過(guò)差速器和車(chē)軸，傳送到車(chē)輪上。但是由于控制系統(tǒng)變得復(fù)雜，增加了設(shè)計(jì)時(shí)的難度。汽車(chē)直線行駛時(shí)，轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)角為，兩側(cè)電動(dòng)輪等速旋轉(zhuǎn)。圖4 差速半軸方案3. 2電動(dòng)輪設(shè)計(jì)方案該設(shè)計(jì)方案比較新穎，因?yàn)樗∠藗鹘y(tǒng)汽車(chē)上必然存在的差速器和半軸，取而代之的是將電動(dòng)機(jī)直接和車(chē)輪連接，并且是單一驅(qū)動(dòng)輪對(duì)應(yīng)單一電動(dòng)機(jī)。采用此種方案的電動(dòng)汽車(chē)，其控制方式和傳統(tǒng)汽車(chē)是一致的。本章對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)必須的5大系統(tǒng)進(jìn)行了詳盡的闡述，對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)研發(fā)，有一定的綜合指導(dǎo)作用。電動(dòng)汽車(chē)主要由5大系統(tǒng)組成，即為車(chē)載電源、電池管理系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)身及底盤(pán)、安全保護(hù)系統(tǒng)。因此必須設(shè)置安全保護(hù)系統(tǒng)，確保駕駛員、乘員和維修人員在駕駛、乘坐和維修時(shí)的安全。能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力電池組的整體機(jī)械化裝卸。也使得電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)身的空氣阻力系數(shù)大大的降低了。電動(dòng)汽車(chē)除裝備現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的一些先進(jìn)的電子設(shè)備外，電動(dòng)輪、四輪轉(zhuǎn)向、再生制動(dòng)和太陽(yáng)能的利用等，都可以在電動(dòng)汽車(chē)上有其獨(dú)特的作用。由于電動(dòng)汽車(chē)的高度電氣化，因此更加有條件實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化和采用自動(dòng)化的控制系統(tǒng)和管理系統(tǒng)，一般用中央控制器中的計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行控制和管理。電動(dòng)汽車(chē)的控制系統(tǒng)主要是對(duì)于動(dòng)力電池組的管理和對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，隨著車(chē)輛行駛工況的變化。輪轂電機(jī)的出現(xiàn)改變了汽車(chē)的傳動(dòng)形式，每個(gè)車(chē)輪都是由獨(dú)立的電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，這與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)有著截然的不同。電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有電動(dòng)輪方案（輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）和差速半軸方案（集中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）兩種方案。再生制動(dòng)能量是電動(dòng)汽車(chē)節(jié)能和延長(zhǎng)續(xù)駛里程的重要措施之一。與此同時(shí)，還應(yīng)該建立蓄電池回收和報(bào)廢工廠，使電動(dòng)汽車(chē)廢舊電池對(duì)環(huán)境的污染降到最低。一般常見(jiàn)的充電裝置有地面充電器、車(chē)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(duì)動(dòng)力電池組的管理包括：對(duì)動(dòng)力電池組的充電與放電時(shí)的電流、電壓、放電深度、再生制動(dòng)反饋的電流、電池的自放電率、電池溫度等進(jìn)行控制。飛輪儲(chǔ)能器是電能機(jī)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(dòng)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(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性和續(xù)駛里程。動(dòng)力電池組是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵裝備，它儲(chǔ)存的電能、質(zhì)量和體積，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)車(chē)項(xiàng)目，主要進(jìn)行如下工作：1．論述純電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成和布置形式，并研究傳動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型、特點(diǎn)、工作特性，電池電機(jī)的工作特性及傳動(dòng)系統(tǒng)特性；3．計(jì)算傳動(dòng)系速比和電機(jī)參數(shù)，及其對(duì)整車(chē)性能的影響，并選擇一款驅(qū)動(dòng)電機(jī)，建立其仿真模型，獲得傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配在仿真模型中，對(duì)動(dòng)力性的影響結(jié)果；4．對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性進(jìn)行分析，在動(dòng)力性分析過(guò)程中，重點(diǎn)分析最高車(chē)速、爬坡度和加速性數(shù)據(jù)；以及結(jié)合被選擇電機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析仿真結(jié)果。筆者通過(guò)分析，認(rèn)為電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展是汽車(chē)工業(yè)必然需求，而電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)和研發(fā)在許多方面挑戰(zhàn)著傳統(tǒng)動(dòng)力汽車(chē)的設(shè)計(jì)和研發(fā)方法。但如果此兩個(gè)擋位都不能滿足要求,則需要重新設(shè)計(jì)該傳動(dòng)比。但是當(dāng)我們用現(xiàn)代汽車(chē)運(yùn)用眼光審視他們的時(shí)候，并且希望把這些技術(shù)整合到現(xiàn)代的汽車(chē)上時(shí)，卻表現(xiàn)一切不盡如人意?！　〉羌冸妱?dòng)汽車(chē)業(yè)面臨很多困難。有些研究表明，同樣的原油經(jīng)過(guò)粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，其能量利用效率比經(jīng)過(guò)精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)高。圖1 電動(dòng)汽車(chē)的控制流程圖 控制器電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系能量管理系統(tǒng)蓄電池輔助動(dòng)力源動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)冷氣和暖氣充電器車(chē)輪車(chē)輪制動(dòng)踏板加速踏板交流電源方向盤(pán)能源系統(tǒng)輔助系統(tǒng)發(fā)展純電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)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(dòng)汽車(chē)使用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，動(dòng)力輸出到傳動(dòng)系后，其過(guò)程和傳統(tǒng)車(chē)輛相一致，甚至還因?yàn)殡妱?dòng)汽車(chē)的相關(guān)特性而有所簡(jiǎn)化。故電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)身和底盤(pán)不是本文討論的重點(diǎn)。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(dòng)汽車(chē)，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。1997年，法國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)量達(dá)到2000輛左右。通用、已推出3款混合動(dòng)力汽車(chē)概念車(chē)。本田汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力汽車(chē)也投放市場(chǎng)，供不應(yīng)求。豐田的PRIUS混合動(dòng)力轎車(chē)已于2000年開(kāi)始出口北美、歐洲等20多個(gè)國(guó)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(jià)格一覽。毫無(wú)疑問(wèn)，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(shí)方法。從1998年到2008年，我國(guó)的汽油價(jià)格經(jīng)歷了40次調(diào)整，上漲幅度達(dá)到了267%。不僅如此，汽車(chē)尾氣和汽車(chē)噪聲帶來(lái)的巨大污染也越來(lái)越受到人們的重視。據(jù)估計(jì)，到2010年底，世界汽車(chē)保有量將達(dá)到10億輛。 最后，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)發(fā)展進(jìn)行展望，對(duì)于安全、環(huán)保的節(jié)約型社會(huì)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展必將成為發(fā)展的趨勢(shì)。完成環(huán)境建構(gòu)后，便可進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。按照動(dòng)力性能要求，運(yùn)用汽車(chē)?yán)碚撓嚓P(guān)知識(shí)進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)計(jì)與匹配計(jì)算。電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展依賴(lài)于多學(xué)科技術(shù)的進(jìn)步，尤其需要解決的問(wèn)題是進(jìn)一步提高動(dòng)力性能，增加續(xù)駛里程，降低成本。45致謝41第七章 電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)發(fā)展的展望38 電池仿真結(jié)果分析37 整車(chē)仿真結(jié)果分析32 29第五章 整車(chē)仿真模型的建立25 電動(dòng)機(jī)加速性能計(jì)算25 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的計(jì)算24 電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩的計(jì)算24 電動(dòng)機(jī)的功率確定23 電機(jī)參數(shù)的設(shè)計(jì)20 總述12 電池管理系統(tǒng)11第二章 電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)的組成 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)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(dòng)汽車(chē)研發(fā)的意義12 車(chē)載電源14 車(chē)身及底盤(pán)15 本章小結(jié)17 差速半軸設(shè)計(jì)方案17 傳動(dòng)系的選擇20 傳動(dòng)比的定34 本章小結(jié)46參考文獻(xiàn)近些年來(lái)，電動(dòng)汽車(chē)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(jì)出一種切實(shí)可行的純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。建立電機(jī)仿真模型，然后再在Cruise軟件里構(gòu)建了循環(huán)工況試驗(yàn)環(huán)境、最大