【正文】 CAN 總線在諸多現(xiàn)場總線中獨(dú)占鰲頭，成為汽車總線的代名詞，現(xiàn)已被列入 ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)，稱為 ISO11898。 駕駛員所能控制的是鑰匙開關(guān)、加速踏板、制動(dòng)踏板、變速箱擋位等，整車控制器則是將鑰匙開關(guān)、加速踏板、制動(dòng)踏板、變速箱檔信息及 CAN 網(wǎng)絡(luò)上其它控制系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)、車輛傳感器數(shù)據(jù)、車輛運(yùn)行狀 態(tài)數(shù)據(jù)等進(jìn)行采集處理，同時(shí)將其處理結(jié)果以控制消息的方式通過 CAN 總線發(fā)布，其它控制系統(tǒng)的中央處理單元根據(jù)從 CAN 總線接收的信息進(jìn)行相應(yīng)的操作處理。純電動(dòng)客車整車控制系統(tǒng)以整車控制器為中心，通過 CAN 通信建立起來的控制通信網(wǎng)絡(luò)。 為了保證整車的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和安全可靠，在對純電動(dòng)客車動(dòng)力總成控制的設(shè)計(jì)上，要以整車性能為目標(biāo)，主要從能量協(xié)調(diào)管理、驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)等 方面入手。為以下章節(jié)中的電機(jī)電池的具體選擇做了較充分的前期工作，為控制策略的制定做了鋪墊。依據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩以及動(dòng)力電池的容量等要求，項(xiàng)目組選擇了電機(jī)和電池，并對選擇的電機(jī)和電池性能進(jìn)行了臺架試驗(yàn)驗(yàn)證。 由于電池的能量計(jì)算公式為 1 0 0 0/CUW essess ?? （ ） 式中， esW 為電池組的實(shí)際能量 (kwh)， esU 為電池組的平均工作電壓 (v)， C 為電池塊的能量(Ah)。 由于電動(dòng)機(jī)不但調(diào)速范圍大，而且具有基速以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，基速以上為恒功率區(qū)的輸出特性，因此其轉(zhuǎn)矩特性曲線比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性曲線更理想。 動(dòng) 力 傳動(dòng)系參數(shù) 確定 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)比的選擇對汽車的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性有很大影響。電動(dòng)機(jī)的額定功率可根據(jù)峰值功率 由下式求出 ?maxP?額P （ ） 式中， ? 為過載系數(shù)， 額P 為電機(jī)額定功率。 根據(jù)上述由動(dòng)力性三項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算的各自最大功率，動(dòng)力源總功率 max?allP 必須滿足上述所有的設(shè)計(jì)要求， ? ?3m a x2m a x1m a xm a x ,m a x PPPPP t o t a l ?? （ ） 整車通過改型為純電動(dòng)客車后，質(zhì)量估算如下所示， p a s g rmce s sgba c cfcc o mev MMMMMMMM ??????? （ ） 式中代表 : 新車質(zhì)量 =原車整備質(zhì)量一發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量一變速器質(zhì)量一發(fā)動(dòng)機(jī)附件質(zhì)量 +電池質(zhì)量十電機(jī)質(zhì)量 +乘員質(zhì)量 通過計(jì)算新車質(zhì)量估計(jì)為 6000kg。 首先，根據(jù)最高車速 確定最大功率 為，?????? ??????? 2m a xm a x1m a x vACfgmvP Dt? （ ） 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 共 65 頁 式中， t? 為整車動(dòng)力傳動(dòng)系效率， f 為滾動(dòng)阻力系數(shù)。最大爬坡度 30%。 SR 為定子相電阻 。就定子的結(jié)構(gòu)而論，有分布繞組和集中繞組以及定子有槽和無槽的區(qū)別。同時(shí)對于大功率的 PMSM 要做到體積小、質(zhì)量輕尚存在一定的技術(shù)難度。 (4)永磁同步電機(jī)交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。目前純電動(dòng)車有較多采用交流感應(yīng)電機(jī)作為驅(qū) 動(dòng)電機(jī)。其控制器通常采用斬波器控制方式，它具有控制較簡單、效率較高、成本低、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)。它的任務(wù)是在駕駛員的控制下，高效率地將蓄電池的能量轉(zhuǎn)化為車輪的動(dòng)能，或者將車輪上的動(dòng)能反饋到蓄電池中。 7)信息監(jiān)控。若某個(gè)參數(shù)超標(biāo)，如單體電池電壓過高或過低，為保證電池組的正常使用及性能的發(fā)揮，系統(tǒng)將切斷繼電器，停止電池的能量供給 。 電池管理系統(tǒng)應(yīng)具有 如下功能 : 1)參數(shù)檢測。 SAFT 公司在 200 年向美國能源部提供的鐳離子電池組的性能與 FreedomCar 項(xiàng)目對儲(chǔ)能電源的目標(biāo)相比，除了成本外其它性能指標(biāo)均已達(dá)標(biāo)。電解質(zhì)通常是有機(jī)溶液或固體聚合物。 ④由于動(dòng)力電池組體積和質(zhì)量較大，電池箱的設(shè)計(jì)、電池的空間布置和安裝問題都需要認(rèn)真研究。圖 為純電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理。能源系統(tǒng)主要由動(dòng)力電池及相關(guān)的管理系統(tǒng)構(gòu)成。電池的成本和循環(huán)壽命直接影響車輛的成本和可靠性，所有影響電池性能的參數(shù)必須得到優(yōu)化。因此智能化的能量管理系統(tǒng)研究與開發(fā)不僅要建立包括蓄電池在內(nèi)的電動(dòng)車的數(shù)學(xué)模型而且要開發(fā)以微處理器為核心的電子控制單元。高速 CAN 每個(gè)節(jié)點(diǎn)為各子系統(tǒng)的 ECU，低速 CAN 按物理位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)。電池、電池箱、電池管理系統(tǒng)、車載充電機(jī)組成的車載能源系統(tǒng)的合理集成和分散，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。 h 直流電機(jī) 交流感應(yīng)電機(jī) 永磁式電機(jī) 開關(guān)阻尼電機(jī) 功率密度 低 中 高 較高 過載能力（ %） 200 300～ 500 300 300～ 500 峰值效率（ %） 85～ 89 94～ 95 95～ 97 90 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 共 65 頁 負(fù)荷效率（ %） 80～ 87 90～ 92 85～ 97 78～ 85 功率因數(shù)（ %） 82～ 85 90～ 93 60～ 65 恒功率區(qū) 1:5 1： 1:3 轉(zhuǎn)速范圍（ r/min） 4000～ 6000 12020～ 20200 4000～ 10000 15000 可靠性 一般 好 優(yōu)良 好 結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固 差 好 一般 優(yōu)良 電機(jī)尺寸 大 中 小 小 電機(jī) 質(zhì)量 重 中 小 小 目前，在電力傳動(dòng)中大約有 90%的機(jī)械使用交流異步電機(jī)。現(xiàn)代電動(dòng)車是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它的理論基礎(chǔ)是將汽車技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電力電子技術(shù)、能源存儲(chǔ)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成優(yōu)化?！叭龣M”是指純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車的整車。并且開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。目前，內(nèi)部使用的電動(dòng)汽車已達(dá) 50 余輛，包括電力營銷服務(wù)車、電力工程車和公務(wù)車等。電動(dòng)小巴在局部地區(qū)開始商業(yè)化運(yùn)營，如武漢市電動(dòng)小巴，株洲田心小區(qū)電動(dòng)小巴、北京云崗小區(qū)電動(dòng)小巴等。法國的雷諾和標(biāo)志雪鐵龍公司長期從事電動(dòng)汽車，特別是純電動(dòng)汽車的研究和開發(fā)工作，早在 90 年代初，就實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng)汽車的批量生產(chǎn)。該車為前輪驅(qū)動(dòng)，采用一臺 102KW 的三相交流感應(yīng)電機(jī)，裝備由 26 個(gè)閥控鉛酸電池組成的電池組。二十世紀(jì)初，隨著內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的不斷發(fā) 展，內(nèi)燃機(jī)汽車的性能得到改進(jìn)和完善，電動(dòng)汽車由于其有限的續(xù)駛罩程和較差的動(dòng)力性能而逐漸為內(nèi)燃機(jī)汽車所代替，其應(yīng)用也僅限于一些特殊領(lǐng)域，但人們對電動(dòng)車的研究、開發(fā)工作并沒有停止。中國目前非常重視這項(xiàng)被稱為 2l 世紀(jì)科技研究之重的產(chǎn)業(yè)，爭取能利用這個(gè)契機(jī)使自己在汽車領(lǐng)域占有一席之地。業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，發(fā)展電動(dòng)汽車是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要官、產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)調(diào)配合，大力協(xié)同，應(yīng)盡快建立開放、競爭、規(guī)范的運(yùn)行機(jī)制和管理體制，調(diào)動(dòng)社會(huì)各方面力量，共同推進(jìn)電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化。電動(dòng)汽車將是 21 世紀(jì)的主要交通工具之一，電動(dòng)汽車是與汽車、電力、電子、控制技術(shù)、 機(jī)械和材料等工業(yè)密切相關(guān)的新興產(chǎn)業(yè)。汽車已給人類的生活帶來了不可估量的巨大變化，推動(dòng)了科技和社會(huì)的進(jìn)步，大大的提高了人民的生活水平。汽車在其生命的全周期內(nèi)對公共環(huán)境和公眾健康甚至生命產(chǎn)生了一系列危害，即汽車的環(huán)境公害。世界各大國家、各大汽車公司、研究部門和大學(xué)，從 20 世紀(jì) 70 年代起就投入了大量的人力、財(cái)力和物力來開展 EV 的研究和開發(fā)，并且研制出多種多樣的 EV，其中有的達(dá)到或接近內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力性能，有的已經(jīng)批量生產(chǎn)和投入運(yùn)營。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 共 65 頁 純電動(dòng)汽車電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 冉 茂 銀 （ 陜西理工學(xué)院 機(jī)械工程 系 熱能與動(dòng)力工程 汽車 082 班 ，陜西 漢中 723003） 指導(dǎo)老師 : 孟 欣 【 摘要 】 ： 環(huán)境惡化和能源緊張使得當(dāng)今汽車行業(yè)面臨著前所未有的考驗(yàn)，隨著環(huán)保和節(jié)能意識的逐漸深入人心，人們對汽車這一同常交通工具也提出了環(huán)保和節(jié)能的要求，為解決這些問題，電動(dòng)汽車正呈獻(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢，純電動(dòng)汽車作為電動(dòng)汽車家族中的重要一員，正受到越來越多的關(guān)注。 我國將 EV 的研究和開發(fā)列為“十五”期間、“國家 865 計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，由科技部領(lǐng)導(dǎo)和組織了多個(gè)研究院所、企業(yè)、大 專院校，來開展 EV 的研究和制造，是我國EV 的開發(fā)和制造技術(shù)有了飛速的進(jìn)展。汽車環(huán)境公害包括環(huán)境大氣污染、水質(zhì)污染、噪聲污染、電磁輻射等。但隨著內(nèi)燃機(jī)汽車的保有的不斷增長，汽車給人類帶來的問題也日益突出，已嚴(yán)重危害到人類今后的生活，主要表現(xiàn)在環(huán)境污染問題和石油資源危機(jī)問題上。大力發(fā)展電動(dòng)汽車既符合我國當(dāng)前的國情，也有利于推動(dòng)我國汽車產(chǎn)業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其具體意義主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1)、實(shí)現(xiàn)交通能源的多元化，維護(hù)國家的能源安全 我國從 1994 年開始成為石油的純進(jìn)口國， 2020 年我國進(jìn)口石油 7000 萬噸，成品油 3000 萬噸，據(jù)國際石油組織 (IEA)和中國能源研究所預(yù)測，到 2020 年我國的石油產(chǎn)量為 1． 7 億噸，需進(jìn)口石油1． 3 億噸。 上個(gè)世紀(jì)開始，世界上著名的汽車公司都開始對電動(dòng)汽車的研制投入力量。因此，對純電動(dòng)汽車的研究是完全必要和迫切的。二十世紀(jì) 70 年代丌始人們普遍關(guān)注的環(huán)境保護(hù)問題及 80 年代出現(xiàn)的石油危機(jī)又引發(fā)了人們對電動(dòng)汽車的興趣，從此，世界各國特別是歐美等發(fā)達(dá)國家開始投入大量的人力、物力、財(cái)力對電動(dòng)汽車進(jìn)行研發(fā)，并取得了一定的成就。電池組可以使用 的非車載感應(yīng)充電器或 的車載感應(yīng)充電器進(jìn)行充電。雷諾公司推出的帶有里程延長器的 KANG00 轎車采用纏繞式轉(zhuǎn)子同步電動(dòng)機(jī)，最大功率為 27kW，持續(xù)功率 22kW；電池采用 Saft NiCadl00Ah 型蓄電池，車載能量為 ，并備有車載充電器，該車在配有里程延長器的情況下續(xù)駛里程可大于 200公里，最大車速為 l00km/h， 0～ 50km/h 加速時(shí)間不大于 秒， 0～ 80km/h 加速時(shí)間不大于 25 秒。微型電動(dòng)汽車在山東、河北等北方地區(qū)的一些市縣自發(fā)形成市場，僅山東省就有數(shù)家生產(chǎn)廠和改裝廠，已達(dá)量產(chǎn)規(guī)模。雖然我國已丌展電動(dòng)汽車示范應(yīng)用，但是缺乏有效的、可持續(xù)推動(dòng)電動(dòng)汽車發(fā)展的市場化機(jī)制。 目前我國純電動(dòng)汽車項(xiàng)目尚處于開發(fā)研制階段，還沒有形成生產(chǎn)規(guī)模，在純電動(dòng)汽車的商業(yè)化運(yùn)營模式探討上更處于起步階段，相對于歐洲、美國和日本，還有一定的差距。純電動(dòng)汽車技術(shù)是其他電動(dòng)汽車技術(shù)的基礎(chǔ)?？偨Y(jié)起來純電動(dòng)車開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾個(gè)方面。對于電動(dòng)客車來講，交流感應(yīng)電機(jī)是理想選擇。 kg1? ) 80～ 100 200 比功率（ 80%放電深度）/(W 3)積極采用輕質(zhì)材料，如電池箱的結(jié)構(gòu)框架、箱體封皮、輪毅等采用輕質(zhì)合金材料?；驹瓌t是基于空間位置的區(qū)域自治，即物理位置相近的電器元件連接到一個(gè)節(jié)點(diǎn)控制單元，各元件的信號通過 ECU 與總線進(jìn)行通訊?？梢詺w結(jié)為以下幾個(gè)方面 : 1)故障診斷及高壓點(diǎn)安全管理技術(shù) 故障診斷及安全管理系統(tǒng)對純電動(dòng)車動(dòng)力鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控、故障診斷，并相 應(yīng)啟動(dòng)失效策略和安全保護(hù)功能，確保車輛的安全性和可靠性。電動(dòng)車的電池在使用中發(fā)熱量很大，電池溫度影響電池的電化學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行、循環(huán)壽命和充電可接受性、功率和能量、安全性和可靠性。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、車輪等構(gòu)成。 圖 動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)成 動(dòng) 力蓄 電 池 組 及 其管理系統(tǒng) 純電動(dòng)車行駛完全依賴蓄電池的能量，電池容量越大，可以 實(shí)現(xiàn)的續(xù)駛里程越長，但是相應(yīng)的需要的電池的體積、質(zhì)量也越大，會(huì)增加電動(dòng)車的整車質(zhì)量降低整車的動(dòng)力性，同時(shí)給整車的布置也增加了難度。 基于以上的標(biāo)準(zhǔn)綜合市場電池供給和成本等因素進(jìn)行電池的選擇。 鐳離子電池是 1990 年由日本索尼公司首先推向市場的新型高能蓄電池。該公司開發(fā)的大容量鐳離子電池的主要技術(shù) 性能見表 。實(shí)時(shí)采集電池充放電狀態(tài)。 4)熱管理。電池的主要信息在車載顯示終端進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示 。電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的特性要求主要取決于以下三個(gè)方面 :駕駛員對電動(dòng)汽車的駕駛性能要求、車輛的性能約束以及車載能源系統(tǒng)的性能。 但因?yàn)榫哂须娝?、換向器等易損件，需要定期維護(hù)，同時(shí)使得它的轉(zhuǎn)速、功率密度、使用壽命都受到了限制。 (3)開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。永磁同步電動(dòng)機(jī)根據(jù)輸入電動(dòng)機(jī)接線端的波形不同可分為無刷直流電動(dòng)機(jī) (BDCM)和三相永磁同步電動(dòng)機(jī) (PMSM)。從發(fā)展的角度看，我國是盛產(chǎn)永磁材料的國家， 特別是稀土永磁材料，如釹鐵硼等資源非常豐富，隨著永磁電動(dòng)機(jī)制造技術(shù)不斷發(fā)展、進(jìn)步，成本不斷降低，永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用將最具有前途。從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)看，有凸裝式、嵌入式和內(nèi)埋式三種基本形式，前兩種又統(tǒng)稱為外裝式結(jié)構(gòu)。 dw 為轉(zhuǎn)子電角速度 。050km/h 的加速時(shí)間 15s。 其次，根據(jù)爬坡性能確定的最大功率為 : ???????? ??????????? i nc o s3 6 0 02m a xm a x2m a x iDti vACgmfgmvP ??? （ ） 式中 max? = 1tan? （ maxi /100）。 根據(jù)最高車速指標(biāo) maxv =100km/h，帶入公式 ()，計(jì)算有 1maxP =60kw。 電機(jī)過載系數(shù)一般 ?