【文章內(nèi)容簡介】 電動客車的整備質(zhì)量，再考慮到純電動旅游客車的電池組重 量，所以最終選取本次設(shè)計整車的整備質(zhì)量為 14000kg。 最大總質(zhì)量：本次設(shè)計的純電動旅游客車的乘客數(shù)是 40個，所以最大總質(zhì)量設(shè)計為17000kg。 迎風(fēng)面積：在后面的設(shè)計中用 CAXA繪制出整車的前視圖，不妨利用 CAD軟件的面域功能直接清楚的計算出其迎風(fēng)面積。圖 21就是迎風(fēng)面積圖。 圖 21 整車迎風(fēng)面積圖 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 最終得出迎風(fēng)面積為 8㎡。 滾動阻力系數(shù)：滾動阻力系數(shù)的選取是參考了《汽車?yán)碚摗返?9頁的滾動阻力系數(shù)的數(shù)值這個表格。純電動旅游客車一般行駛的路面是在良好的瀝青或混凝土 路面，所以選取滾動阻力系數(shù)為 。 表 21 滾動阻力系數(shù) f的數(shù)值 路面類型 滾動阻力系數(shù) 路面類型 滾動阻力系數(shù) 良好的混凝土路面或瀝青 ～ 泥濘土路 ～ 一般的混凝土路面或瀝青 ～ 干砂 ～ 碎石路面 ～ 濕砂 ～ 良好的卵石路面 ～ 結(jié)冰路面 ～ 坑洼的卵石路面 ～ 壓緊雪道 ～ 壓緊土 路 干燥的 ～ 雨后的 ～ 風(fēng)阻系數(shù)：參考《汽車?yán)碚摗返?14頁各車型的風(fēng)阻系數(shù)，現(xiàn)截取部分制作表格 22。最終選定風(fēng)阻系數(shù)為 表 22 汽車的風(fēng)阻系數(shù) 車型 風(fēng)阻系數(shù) 典型轎車 ～ 貨車 ～ 客車 ～ 輪胎半徑： 根據(jù) GBT29772022載重輪胎，選取 315/75R 。 傳動效率：選取 。 主減速器傳動比：參考目前客車用主減速器傳動比與指導(dǎo)教師的意見，設(shè)計為 。 整車基本參數(shù)繪成表格 23。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 表 23 整車基本參數(shù) 參數(shù) 名稱 數(shù)值 0m 整備質(zhì)量 14000㎏ m 最大總質(zhì)量 17000㎏ A 迎風(fēng)面積 8㎡ f 滾動阻力系數(shù) dC 風(fēng)阻系數(shù) r 輪胎半徑 η 傳動效率 0i 主減速器傳動比 整車目標(biāo)性能的確定 整車目標(biāo)性能參數(shù)見表 24。 表 24 目標(biāo)性能指標(biāo) 名稱 數(shù)值 最高車速 100km/h 常規(guī)車速 75km/h 050km/h加速時間 ≤ 25s 最大爬坡度 25% 續(xù)駛里程 200km 補充說明：常規(guī)車速取的是 75km/h，之所以取這么高是考慮到純電動旅游客車經(jīng)常會在高速道路上行駛，不像一般的城市公交車的行駛道路是在城市內(nèi)的。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 驅(qū)動電機參數(shù)計算與匹配 驅(qū)動電機為純電動汽車提供了所有的功率，所以電動機功率的選擇必須滿足加速時間、汽車的最高車速、最大爬坡度的要求。對純電動旅游客車而言，需要大功率 的情況主要體現(xiàn)在急加速、爬坡和高速行駛，在中低速勻速行駛階段需克服的阻力功率很小，因此在設(shè)計時要充分利用電動機的過載輸出特性提高車輛的加速性能與爬坡能力，同時也要保證在長時間連續(xù)工況下的阻力功率在電機額定功率范圍以內(nèi)。因此，純電動旅游客車驅(qū)動電機的動力參數(shù)選型的要求有如下四點： （ 1） 電機的最大功率必須滿足車輛加速性能、爬坡能力和最高車速的要求。 （ 2） 電機的額定功率應(yīng)該覆蓋車輛長時間連續(xù)運行工況需要的功率范圍，且有一定的余量。 （ 3） 電機的最大扭矩取決于車輛最大爬坡度的要求。 （ 4） 車輛常用工況電機的轉(zhuǎn)速必須盡量靠近電機運行的高 效率區(qū)，并且電機盡量處于或接近滿負(fù)載。 在驅(qū)動電機選型時，本文還未設(shè)計變速器（變速器傳動比設(shè)計在第三章提到），所以計算時按驅(qū)動電機直接與主減速器連接來考慮。 電動機額定功率與最大功率的匹配 （ 1） 由最高車速來計算所需的功率 1P =（ m179。 g179。 f+ 2maxVACd ?? ）179。 maxV /(3600179。η ) (21) 式中 1P — 最高車速所需功率 ,kw； m— 最大總質(zhì)量 ,kg； f— 滾動阻力系數(shù)； dC — 風(fēng)阻系數(shù)； A— 迎風(fēng)面積 ,㎡； maxV — 最高車速 ,km/h； η — 傳動效率 計算得 1P =164kw 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 (2)爬坡情況下來計算所需功率 2P =（ m179。 g179。 f179。 cosα +m179。 g179。 sinα + 2VACd ?? ）179。 V/(3600179。η ) (22) 式中 2P — 最高車速所需功率 ,kw； m— 最大總質(zhì)量 ,kg； f— 滾動阻力系數(shù)； dC — 風(fēng)阻系數(shù)； A— 迎風(fēng)面積 ,㎡； V— 爬坡速度 ,20km/h； η — 傳動效率； α — 在 20km/h速度下的爬 坡度 計算得 2P =265kw (3)滿足加速性能情況下，車輛所需的功率 此次設(shè)計的客車的加速性能的要求是指客車從 0到 50km/h的加速時間小于 25秒。 3P =（δ179。 m179。 t2au +m179。 g179。 f179。 179。 t+ 3??? ad uAC 179。 t） /(3600179。η 179。 t) (23) 式中 3P — 滿足加速性能情況下所需功率 ,kw； m— 最大總質(zhì)量 ,kg； dC — 風(fēng)阻系數(shù)； A— 迎風(fēng)面積 , 2m ； η — 傳動效率； f— 滾動阻力系數(shù)； au — 加速末速度，為 50km/h； t— 加速時間，為 25s； δ — 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，其經(jīng)驗計算公式： 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 δ =+179。 2gi 179。 20i = 計算得 3P =86kw 綜合上述計算，可知電動機的額定功率由最高車速決定，即電動機額定功率 NP =1P =164kw 電動機的峰值功率由最大 爬坡度決定，即電動機峰值功率 21 PPN ? =265kw 電動機額定轉(zhuǎn)速與最大轉(zhuǎn)速的選擇 驅(qū)動電機的額定轉(zhuǎn)速由常規(guī)車速確定， 即 rviin ege ???? 0 （ 24） 式中 en — 電動機額定轉(zhuǎn)速， r/min； gi — 變速器傳動比； 0i — 主減速器速比： ev — 常規(guī)車速， km/h； r— 輪胎半徑， m 此時是初步設(shè)計，即未用變速器， gi =1 計算得 en =2212r/min 電動機的最高轉(zhuǎn)速一般取額定轉(zhuǎn)速的 24倍，本設(shè)計初步取 ，所以 maxn =7077r/min 電動機的額定轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩的計算 （ 1）電動機 的額定轉(zhuǎn)矩由額定功率／額定轉(zhuǎn)速確定． 即 eM =9550179。eNnP =708 N178。 m （ 25） (2) 電動機的最大轉(zhuǎn)矩由最大爬坡度確定， 即 M=????0ii rFg t （ 26） 式中 r— 輪胎半徑， m； gi — 變速器傳動比； 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 0i — 主減速器速比： η — 傳動效率； tF — 在爬坡情況下客車受到的力 ?? s i i n 2 ?????????? gmVACfgmF dt 計算可得 M=4103 N178。 m 經(jīng)過上述各參數(shù)的計算，現(xiàn)初步得到如下表 25的參數(shù)數(shù)據(jù)。 表 25 初步設(shè)計電機基本參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 額定功率 164kw 峰值功率 265kw 額定轉(zhuǎn)速 2212r/min 最大轉(zhuǎn)速 7077r/min 額定扭矩 708N178。 m 最大扭矩 4103N178。 m 驅(qū)動電機的選擇 選擇純電動汽車驅(qū)動電機類型的關(guān)鍵是驅(qū)動電機的機械特性。 當(dāng)前純電動汽車很大一部分是選用感應(yīng)電動機作為驅(qū)動電機的。感應(yīng)電動機的效率高，可以達(dá)到 90%，功率較大 ,功率因數(shù)變化大，鼠籠型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，具有適合于高速運轉(zhuǎn)的特點。另外，感應(yīng)電動機便于維修，價格便宜，可靠性高。隨著功率變換器和功率電子器件的快速發(fā)展，逆變器和變頻器采用了矢量控制的方法并被應(yīng)用到感應(yīng)電動機的控制器上，這一切使感應(yīng)電動機具有更好的可控性與寬廣的調(diào)速范圍 。目前已經(jīng)能在市場買到不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)出的不用規(guī)格的效率高、技術(shù)性能可靠的感應(yīng)電動機及其變頻器和逆變器，并且可以直接為純電動汽車所用。新式感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，具有調(diào)速范圍寬、控制簡單、動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點。感應(yīng)電動機也存在許多的不足，比如控制系統(tǒng)的復(fù)雜性使得該系統(tǒng)的成本大大提高。 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 永磁電動機的應(yīng)用越來越廣泛了。永磁電動機具有質(zhì)量功率可以超過 1kW/kg，效率更是最高可達(dá) 97%的特點。永磁電動機的轉(zhuǎn)子無勵磁繞組，可以進(jìn)行高速運轉(zhuǎn)，可靠性好，質(zhì)量輕、體積小，便于維修。其采用矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，使永磁電動機具 有寬廣的調(diào)速范圍。永磁電動機的控制系統(tǒng)要比感應(yīng)電動機的控制系統(tǒng)簡單，而且更便宜。永磁電動機的永磁材料強度較差，以致于大功率的永磁電動機所需的永磁材料需要特別加固，因此，永磁電動機的功率一般都較小。永磁材料在高溫作用下發(fā)生材料衰退現(xiàn)象是很常見的，電動機需要采用水冷卻方式來控制溫度在 150攝氏度以下。當(dāng)前永磁材料價格比較高，因此永磁電動機及其控制系統(tǒng)的成本也較高。 開關(guān)磁阻電動機是一種新型的電動機，它在電動機的轉(zhuǎn)子上，沒有滑環(huán)、繞組等轉(zhuǎn)子導(dǎo)體和永磁磁鐵等裝置。它的結(jié)構(gòu)比其他任何一種電動機都簡單，其效率可以達(dá)到 85%93%,轉(zhuǎn)速可以達(dá)到 15000r/min。它的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速特性好，在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩、速度可靈活地控制，并且有高的啟動轉(zhuǎn)矩和低的啟動功率的機械特性； 無勵磁繞組和永久磁鐵的轉(zhuǎn)子，結(jié)構(gòu)簡單、牢固，可靠性好，重量輕，維修方便，成本低。 開關(guān)磁阻電動機的控制系統(tǒng)包括一個微處理器、位置檢測器和電流檢測器等器件，不僅控制系統(tǒng)較復(fù)雜，對控制精度和調(diào)節(jié)性能的要求高。其工作時噪聲較大，轉(zhuǎn)矩脈動大，體積也比同樣功率的感動電動機大一些。目前，正在開發(fā)水冷卻開光磁阻電動機及其控制器和永磁開關(guān)磁阻電動機，其性能將進(jìn)一步提高。 綜上所述，在表 26中列出了電動汽車常用驅(qū)動電機的性能比較 表 26 電動汽車常用驅(qū)動電動機的性能比較 項目 直流電動機 異步電動機 永磁電動機 開光磁阻電動機 過載能力 中 好 較好 好 效率 中 較高 高 中 壽命 中 好 好 好 轉(zhuǎn)速范圍 較寬 較寬 寬 較寬 功率范圍 寬 寬 小 較寬 可靠性 中 好 較好 好 轉(zhuǎn)矩 /電流比 中 中 高 高 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 結(jié)構(gòu)堅固性 差 較好 中 好 電動機外形尺寸 大 中 小 小 電動機質(zhì)量 重 中 輕 輕 電動機成本 高 中 中 低 驅(qū)動控制成本 低 高 高 中 轉(zhuǎn)矩 /慣量比 中 中 較高 高 永磁同步電機具有體積小，省電，節(jié)能減排，工作效率高與轉(zhuǎn)速高等優(yōu)點，比較符合電動汽車所需要的性能好、效率高、體積小、質(zhì)量輕的電機的發(fā)展方向。所以本設(shè)計選取永磁同步電機。永磁同步電機的外形參考圖和內(nèi)部電磁結(jié)構(gòu)簡圖如圖 22和圖 23所示 圖 22永磁同步電機外形參考圖 圖 23內(nèi)部電磁結(jié)構(gòu)簡圖 浙江工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 24驅(qū)動電機轉(zhuǎn)矩特性圖 在參考了上述有關(guān)驅(qū)動電機的知識及電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)對電動機的基本要求： （ 1） 高電壓 （ 2） 小質(zhì)量 （ 3） 較大的起動轉(zhuǎn)矩和較大的調(diào)速范圍 （ 4） 高效率、低損耗 （ 5） 電氣系統(tǒng)的安全性與控制系統(tǒng)的安全性都必須符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定 （ 6） 高可靠性 最后列出最終選定的驅(qū)動電機參數(shù)，詳細(xì)見表 27。 表 27 最終確定驅(qū)動電機的參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 額定功率 185kw