【文章內(nèi)容簡介】 決環(huán)境污染的重要可行途徑, 得到快速發(fā)展。當(dāng)代融合多種高新技術(shù)而興起的純電動汽車、混合電動汽車、燃料電池汽車，尤其是立足于氫能基礎(chǔ)上的燃料電池汽車正在引發(fā)世界汽車工業(yè)的一場革命，展現(xiàn)了汽車工業(yè)新能源、新動力發(fā)展的光明前景。 本文將通過了解純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)，性能特點和關(guān)鍵部件性能的要求，設(shè)計出純電動汽車合理的動力系統(tǒng)，并基于 ADVISOR 建模仿真，分析設(shè)計所得的各項參數(shù)的正確性 電動汽車國內(nèi)外研究狀況 電動汽車國外研究狀況目前，電動汽車的設(shè)計主要有以下兩種方法：即改裝設(shè)計和全新設(shè)計。改裝設(shè)計：選擇一輛與目標(biāo)設(shè)汁的電動汽車在載客量和載質(zhì)量方面都近似的傳統(tǒng)汽車來進行改裝。移除內(nèi)燃機，換成電機。充分利用車架上部和下部以及原油箱和座椅下的一些空間來安放電池。為盡量擴大車廂內(nèi)的有效空間。在布置和安裝電動機和傳動系統(tǒng)時，根據(jù)傳動系統(tǒng)設(shè)計的要求可以選用內(nèi)燃機汽車的部分傳動裝置，也可以完全不用原有的傳動裝置而重新設(shè)計，由于通過齒輪傳動會降低傳動效率，可根據(jù)需要采用原有變速箱。為保證續(xù)時里程和在現(xiàn)有的電池技術(shù)條件下，電池組的質(zhì)量會很大。電池組的質(zhì)量很大，增加了電動汽車的整備質(zhì)量和總質(zhì)量，從而降低了電動汽車的整車性能。因此必須對電動汽車的各種性能進行計算匹配。包括對載荷分配的計算，電機功率，蓄電池性能，傳動系統(tǒng)的匹配、制動系等的強度和剛度的核算等，根據(jù)計算的結(jié)果對一些不足的部件進行修改。一般是用仿真軟件進行仿真。全新設(shè)計：國外電動車發(fā)展比較早，新研制的電動汽車大部分是采用全新設(shè)計。即采用新的外形，新的造型、底盤設(shè)計用于減小風(fēng)阻，提高續(xù)時里程。對車身、底盤和電池采取輕量化措施減輕車身質(zhì)量。用間接驅(qū)動式或直接驅(qū)動式或電動輪式驅(qū)動。再用百度 ID：永遠的楊辰 ：531301991，很高興為您服務(wù)，有問題歡迎討論為汽車工業(yè)之崛起而奮斗2仿真軟件進行仿真修改。 [1,2] 電動汽車國內(nèi)研究狀況國內(nèi)現(xiàn)今電動汽車主要是改裝設(shè)計的。在上世紀(jì) 60 年代，我國就開始了純電動汽車的研發(fā)工作，于上世紀(jì) 90 年代掀起了一股研發(fā)熱潮，部分相關(guān)高校、科研院所以及汽車企業(yè)聯(lián)合開發(fā)充電電池和純電動汽車，相繼研制出電動汽車功能樣車、性能樣車和產(chǎn)品樣車，并開始著力推廣其示范運行。 。電動車的發(fā)展在潛移默化地影響消費者的同時，也帶動了國內(nèi)動力電池、電機等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。雖然我國在傳統(tǒng)汽車的研發(fā)上與世界先進水平相比還有相當(dāng)大的距離，但在純電動汽車技術(shù)開發(fā)上卻幾乎是站在同一起跑線上，隨著相關(guān)技術(shù)的積累，我國也在逐步縮小與世界先進水平的差距，甚至在某些領(lǐng)域，我國已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平。[3] 純電動車基本結(jié)構(gòu)和重要部件 [4,5] 基本結(jié)構(gòu)電動汽車的動力傳動系統(tǒng)是電動汽車的核心部分，其性能決定著電動汽車運行性能的好壞。目前，電動汽車的動力傳動系統(tǒng)具有以下四種布置方式: (1)第一種與傳統(tǒng)汽車傳動系統(tǒng)的布置方式一致，可由傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車改裝得到。發(fā)動機換成電動機，帶有變速器或者使用新的減速器。這種布置電動汽車的起動扭矩較高，低速時電動汽車的后備功率大。 (2)第二種取消了離合器和變速器。電動機通過行星齒輪減速器或單級式減速器直接連接到傳動軸，通過電動機的控制實現(xiàn)變速功能。這種方式對電動機的要求較高，不僅要求電動機具有較高的起動轉(zhuǎn)矩，而且要求具有較大的后備功率，以保證電動汽車的起動、爬坡、加速超車等動力性。低速，大扭矩要求較高。 (3)第三種布置方式將電動機裝到驅(qū)動半軸上，直接控制電動機實現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。這種傳動方式同樣對電動機和控制系統(tǒng)有較高的要求。 (4)第四種布置為輪轂電機型，將電動機直接裝到了驅(qū)動輪上，由電動機直接驅(qū)動車輪行駛。結(jié)構(gòu)最為簡單，有最大的空間利用率，無傳動損失，但對驅(qū)動電機本身的強度及其控制精度要求很高，要求左右輪的轉(zhuǎn)速之差滿足汽車行駛特別是轉(zhuǎn)彎時的要求。目前，我國設(shè)計的電動汽車大都建立在改裝設(shè)計的基礎(chǔ)上，改裝后高性能的獲得并不是簡單地將內(nèi)燃機汽車的發(fā)動機和油箱換成電動機和蓄電池便可以實現(xiàn)的，它必須對蓄電池、電動機、變速器、減速器和控制系統(tǒng)等參數(shù)進行合理的匹配，在總體方案布置時必須保證連接可靠、軸荷分配合理等等才能獲得。本論文的研究仍然建立在傳統(tǒng)汽車傳動系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，按照改裝車進行部件的選擇和參數(shù)匹配。百度 ID：永遠的楊辰 ：531301991，很高興為您服務(wù)，有問題歡迎討論為汽車工業(yè)之崛起而奮斗3 重要部件驅(qū)動電機電機自身的性能將直接影響電動汽車的最高車速、加速性能及爬坡性能等，所以在開發(fā)整車之前初步確定電機類型及其參數(shù)進而對電機進行選擇是至關(guān)重要的。電動車用驅(qū)動電機通常要求能夠頻繁啟動/停車、加速 /減速，低速和爬坡時要求高扭矩，高速行駛時要求低扭矩，要求變速范圍大。其主要參數(shù)包括:電動機類型、額定電壓、機械特性、效率、尺寸參數(shù)、可靠性和成本等。另外為電動機所配置的電子控制系統(tǒng)和馭動系統(tǒng)也會影響驅(qū)動電動機的性能。驅(qū)動電機的種類按電機的類型來劃分，電動車驅(qū)動系統(tǒng)可分為直流驅(qū)動系統(tǒng)和交流驅(qū)動系統(tǒng)兩大類。早期時由于直流電機控制比較簡單，電動汽車多數(shù)采用直流電機。然而，目前隨著現(xiàn)代交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，其動態(tài)性能己經(jīng)達到或者超過直流電機的水平，并且交流電機本身具有體積小、功率大、效率高、結(jié)構(gòu)簡單、易于維護。由于交流電機沒有了電刷和滑環(huán)等，克服了直流電機因換向器帶來的缺點，因此交流驅(qū)動系統(tǒng)將逐漸成為電動汽車的主流驅(qū)動系統(tǒng)。在交流驅(qū)動中，驅(qū)動電機主要采用異步電機、永磁同步電機(包括無刷直流電機) 以及開關(guān)磁阻電機。直流有刷電動機直流電機控制方法和結(jié)構(gòu)簡單，不需檢測磁極位置，只需要用電壓控制，并且小容量系統(tǒng)造價低，技術(shù)也成熟，它所擁有電磁轉(zhuǎn)矩控制特性是交流電動機所不可比擬的，因此電動汽車廣泛的采用直流電機；但是直流電動機價格高、體積和質(zhì)量大，目前電動汽車已經(jīng)很少應(yīng)用，交流感應(yīng)電動機（三相異步電機）三相異步電機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，與定子無直接接觸部件，運行可靠，轉(zhuǎn)速高，成本低，在蓄電池供電的條件下，可以實現(xiàn)四象限運行，所以目前在電動汽車中交流異步電機應(yīng)用較多。電動汽車用感應(yīng)電動機系統(tǒng)的研究重點主要是控制方面。開關(guān)磁阻電動機開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)和控制簡單、出力大，可靠性高，成本低，起動制動性能好，運行效率高，但電機噪聲高，轉(zhuǎn)矩脈動嚴(yán)重，非線性嚴(yán)重，在電動汽車驅(qū)動中有利有弊，目前電動汽車應(yīng)用較少。它的主要研究方向是模型研究。無刷直流電動機及永磁同步電機永磁同步電機體積小、重量輕、功率密度大、低速輸出轉(zhuǎn)矩大，精度高、效率高、噪聲小、維護簡單。因此在各個國家都有應(yīng)用。但是他在高速運行時比異步電機復(fù)雜，需要檢測轉(zhuǎn)子磁極位置，另外永磁體還有退磁問題，造價也較高。主要研究重點是位置檢測、換向和控制。百度 ID：永遠的楊辰 ：531301991，很高興為您服務(wù)，有問題歡迎討論為汽車工業(yè)之崛起而奮斗4蓄電池蓄電池是純電動汽車的能量源，其性能直接影響整車動力性，是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。其性能指標(biāo)主要包括比能量、能量密度、比功率、功率密度、循環(huán)充放電次數(shù)及成本等。蓄電池是日前電動汽車產(chǎn)業(yè)化最大的瓶頸。電動汽車要求電池具有較高的比能量以滿足續(xù)駛單程的要求，較高的比功率滿足動力性的要求，較強的大電流充電接受能力滿足電動汽車快速充電的要求，較長的大電流放電時間滿足電動汽車大功率行駛的要求，還要求電池具有與車輛使用壽命相當(dāng)?shù)难h(huán)壽命、較高的性價比和免維護等。目前能夠在純電動汽車上使用的蓄電池主要有以下幾種：鉛酸電池。每個電池單體的額定電壓是 2V。鉛酸電池技術(shù)成熟、性能可靠、價格低廉，能量密度太低、過充電和過放電性能差、循環(huán)壽命短、快速充電困難。鎳氫電池。一種堿性蓄電池，單體額定電壓為 。鎳氫電池比能量較大、循環(huán)壽命長、過充電和過放電性能好、無記憶效應(yīng)、無污染、可靠性高，其成本很高。鋰聚合物電池。單體電壓 3V。埋聚合物電池比能量和能量密度高、但其對溫度敏感、低溫性能較差，目前技術(shù)不夠成熟，是純電動車用動力電池的發(fā)展方向之一。鋰離子電池。單體電池電壓高達 4V 以上。自放電率稍高，但其單體電壓高、比能量和比功率高、循環(huán)壽命長、可靠性高。其成本高。雖然鉛酸電池的比能量和比功率要比鎳氫電池和鋰離了電池低，但是其技術(shù)成熟度，在安全性、價格和使用壽命等方面均有優(yōu)勢。它仍然是當(dāng)今大部分純電動汽車的能量源選擇方案。 基本內(nèi)容和技術(shù)方案本論文的基本內(nèi)容是通過了解純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)，性能特點和關(guān)鍵部件性能的要求，設(shè)計出純電動汽車合理的動力系統(tǒng)，基于 ADVISOR 的建模仿真，分析設(shè)計所得的各項參數(shù)的正確性。具體來說，研究內(nèi)容包括以下幾點：（1） 查閱文獻了解純電動汽車的基本結(jié)構(gòu)和各部件的重要參數(shù)；（2） 基于所查得的文獻對電動車的電機和傳動系進行設(shè)計；（3） 學(xué)習(xí) MATLAB/ ADVISOR 的相關(guān)知識，進行仿真建模；（4） 利用 ADVISOR 仿真系統(tǒng)進行仿真，分析設(shè)計所得數(shù)據(jù)，從而對所設(shè)計純電動微型客車動力系統(tǒng)的合理性進行驗證?；谝陨涎芯績?nèi)容，具體技術(shù)方案如下：通過對電動汽車的基本結(jié)構(gòu)，性能特點和關(guān)鍵部件性能的要求的了解，以及對 ADVISOR 軟件的學(xué)習(xí)，設(shè)計純電動微型客車的動力系統(tǒng)，并用 ADVISOR 進行建模仿真，分析仿真所得數(shù)據(jù)，從而驗證所建微型客車動力系統(tǒng)模型的正確性。若仿真結(jié)果與實際要求不一致，則不斷修改所建模型，直至仿真結(jié)果與百度 ID：永遠的楊辰 ：531301991，很高興為您服務(wù)，有問題歡迎討論為汽車工業(yè)之崛起而奮斗5實際要求基本一致為止。百度 ID：永遠的楊辰 ：531301991，很高興為您服務(wù)，有問題歡迎討論為汽車工業(yè)之崛起而奮斗6第 2 章 純電動微型客車動力系統(tǒng)設(shè)計及匹配 微型客車整車參數(shù)及性能指標(biāo)表 1 微型客車整車參數(shù)及性能指標(biāo)項目 具體要求 數(shù)值（目標(biāo)值） 備注整車尺寸 長寬高 388515701860 單位為 mm軸距 2500 單位為 mm前輪距/后輪距 1290/1290 單位為 mm前懸/后懸 575//845 單位為 mm總質(zhì)量（滿載） 1770 單位為 Kg整備質(zhì)量 1200 單位為 Kg前后軸荷分配 595/60650/970 單位為 Kg 從 0Km/h 加速到100Km/h 所需時間≤30s 最高車速 ≥100Km/h HVW 條件下 (整備質(zhì)量+180Kg)爬坡能力 ≥25% 最大總質(zhì)量條件下迎風(fēng)面積 m2風(fēng)阻系數(shù) 輪胎規(guī)格 165/70R13C 電池性能 容量要求百度 ID：永遠的楊辰 ：531301991，很高興為您服務(wù)，有問題歡迎討論為汽車工業(yè)之崛起而奮斗7功率要求 額定/峰值電機性能 扭矩要求 額定/峰值續(xù)駛里程要求 ≥150Km（空載） 百公里耗電量要求 ≤18 度（相當(dāng)于 燃油）60Km/h 等速行駛碰撞星級要求 滿足 CNCAP 四星級評價性能 ,總分不低于 40 分,且各單項不存在罰分項最高配置款參考傳統(tǒng)客車技術(shù)參數(shù)，本項目提出了純電動客車的基本性能指標(biāo)如(1)最高車速大于等于 100km/h 。(2)最大爬坡度大于等于 25% 。(3) 0100km/h 加速時間小于等于 30s。(4)續(xù)駛里程大于等于 150km(空載) 電動機參數(shù)匹配 [4,5,6]電動車用驅(qū)動電機通常要求能夠頻繁啟動/停車、加速 /減速,低速和爬坡時要求高轉(zhuǎn)矩,高速行駛時要求低轉(zhuǎn)矩,并要求變速范圍大。其主要參數(shù)包括:電動機類型、額定電壓、機械特性、效率、尺寸參數(shù)、可靠性和成本等。另外為電動機所配置的電子控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)也會影響驅(qū)動電動機的性能。 電動機峰值功率及額定功率的匹配 以最高車速確定電機的額定功率 max2a*)15.*(3601UACfgmPdTN??? （1）式子中： ——電機額定功率,kW百度 ID：永遠的楊辰 ：531301991，很高興為您服務(wù)，有問題歡迎討論為汽車工業(yè)之崛起而奮斗8T?——傳動系統(tǒng)效率m——最大車重，kgf——滾動阻力系數(shù)，取 ——風(fēng)阻系數(shù)A——車輛迎風(fēng)面積U——最高車速，km/h計算得 PN= 以最大爬坡度確定的最大功率為 max2max1 *)*cos*(360 vACgfgP dTN ????? （2）式中，最大爬坡角 10artnaxmxi?計算得在 20Km/h 速度下的爬坡速度下僅需 31kw 的功率 計算其加速時間假設(shè)車輛在平直路面上加速，車輛加速過程動力學(xué)方程為： wifFt??***uACdtmfg? （3） 式中， ——汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù) 22*1*1riImrITfw?????百度 ID：永遠的楊辰 ：531301991，很高興為您服務(wù)，有問題歡迎討論為汽車工業(yè)之崛起而奮斗9上式： wI——車輪轉(zhuǎn)動慣量 f——飛輪轉(zhuǎn)動慣量 i——電機到車輪的傳動比上式經(jīng)過變形為： ????0 2)*15.*(*vduACfgmFtt? （4）即為加速時間的計算公式汽車速度與電機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系： inrva*?