【正文】 對(duì)此，我再一次向盤(pán)老師表示誠(chéng)摯的感謝。不僅在學(xué)習(xí)上，在生活中盤(pán)老師也給予了無(wú)微不至的關(guān)懷和無(wú)私的幫助。首先，向我尊敬的導(dǎo)師——盤(pán)朝奉老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。致 謝時(shí)光荏苒，我即將告別我的本科學(xué)習(xí)生活。 在本文中，筆者通過(guò)對(duì)循環(huán)工況、最大爬坡度、全加速三種工況的仿真結(jié)果的分析，比對(duì)設(shè)計(jì)要求，認(rèn)為研發(fā)小組為該型電動(dòng)汽車選擇的某型電動(dòng)機(jī)最大扭矩沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求。h，及其他相關(guān)參數(shù)。m，額定扭矩為32Nm，最大轉(zhuǎn)速時(shí)的最大扭矩為10N文章首先根據(jù)跟定的車輛基本參數(shù)，如車身總重、外形參數(shù)，以及一些常量，如空氣阻力系數(shù)，地面摩擦系數(shù)等，通過(guò)汽車?yán)碚撓嚓P(guān)計(jì)算公式，計(jì)算電機(jī)的最大扭矩、最大轉(zhuǎn)速時(shí)的最大扭矩、最大功率等參數(shù)。文章認(rèn)為隨著科學(xué)的發(fā)展人類文明的進(jìn)步，安全、環(huán)保的電動(dòng)汽車必將成為人類出行的主要工具，在不久的將來(lái)電動(dòng)汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽車將成為可能。筆者通過(guò)對(duì)當(dāng)代電動(dòng)汽車技術(shù)對(duì)人類社會(huì)的重要意義，以及它可能帶來(lái)的重大影響入手，闡述電動(dòng)汽車在未來(lái)全球汽車工業(yè)中將起到巨大的作用，對(duì)于我國(guó)汽車工業(yè)的崛起，意味著一次巨大的契機(jī)。總之，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類文明的進(jìn)步，電動(dòng)汽車將得到更大的發(fā)展。電動(dòng)汽車是我們民族汽車工業(yè)振興的希望所在。是平衡夜間低谷用電的有效途徑，對(duì)有效利用電力具有重要意義。我國(guó)能源匱乏，加上出產(chǎn)石油國(guó)家地區(qū)政局動(dòng)蕩和戰(zhàn)火不斷，減少對(duì)石化燃料的依賴是我國(guó)的當(dāng)務(wù)之急。但迄今為止，電動(dòng)汽車還未真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作和服務(wù)于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，電動(dòng)汽車在公交客車和旅游客車領(lǐng)域的優(yōu)先發(fā)展優(yōu)勢(shì)還未得到實(shí)現(xiàn)。汽車作為身份象征的這種功效將由顯示豪華富貴轉(zhuǎn)為關(guān)心地球環(huán)生態(tài)的更崇高理念,與之相對(duì)應(yīng)的一部分汽車文化也將發(fā)生重大變化。面臨人口膨脹、資源緊缺、環(huán)境污染的危機(jī),選擇汽車的環(huán)保性、節(jié)能性將成為中產(chǎn)階層購(gòu)車時(shí)更加關(guān)注的指標(biāo)。長(zhǎng)途運(yùn)輸方面有一部分會(huì)仍然留給燃油汽車,但隨著電動(dòng)汽車的逐步普及,長(zhǎng)途公路沿線充電站的增設(shè),燃油汽車在長(zhǎng)途方面的份額也會(huì)逐漸減少,或成為有益的補(bǔ)充。(2) 出行模式在電動(dòng)汽車時(shí)代到來(lái)后初期,一部分習(xí)慣燃油汽車時(shí)代出行方式的人們會(huì)因?yàn)橐粫r(shí)無(wú)法適應(yīng)而放棄開(kāi)車選擇城市公交或騎自行車,如此將促進(jìn)公交事業(yè)快速發(fā)展,城市及城際的公交布局將日趨完善。(1) 充電站以當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上銷售的純電動(dòng)汽車的水平來(lái)看,一次充電續(xù)駛里程只有100 km左右,選擇純電動(dòng)汽車出行的人基本只能在城區(qū)內(nèi)行駛,充電業(yè)務(wù)將部分取代加油業(yè)務(wù)成為加油站(充電站)的主營(yíng)業(yè)務(wù)。如果電池問(wèn)題在10年內(nèi)仍然無(wú)法攻克,隨著社會(huì)的發(fā)展,我國(guó)將迎來(lái)人口最高峰,資源緊缺、環(huán)境惡化等問(wèn)題會(huì)逐漸突顯。以目前的研發(fā)狀況來(lái)看,預(yù)計(jì)在未來(lái)5～7年內(nèi),純電動(dòng)汽車的電池問(wèn)題有望得以解決。h。2008年3月7日,中國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司“電池電容混合電動(dòng)汽車應(yīng)用示范系統(tǒng)研究”項(xiàng)目在上海通過(guò)專家驗(yàn)收,這是我國(guó)純電動(dòng)汽車研發(fā)邁出又一大步。電池成本、一次充電續(xù)駛里程、電池使用壽命、充電時(shí)間等技術(shù)尚無(wú)法完全滿足市場(chǎng)要求,作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力來(lái)源,電池性能幾乎決定了整個(gè)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的命運(yùn)。而以目前電動(dòng)轎車一套鉛酸電池售價(jià)大概7000～8000元,電動(dòng)轎車行駛3萬(wàn)km的使用成本與普通燃料汽車相差無(wú)幾。根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,鉛酸電池的壽命只可重復(fù)充電300～500次之間。h電能, 元,。h,充入電動(dòng)汽車電池, 再釋放出來(lái), 鉛酸電池每提供1kW國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車使用的主要是鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池。另外，國(guó)外的仿真軟件中的個(gè)別部件參數(shù)的單位及標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)還有較大差異，在使用過(guò)程中有些困難，如何利用現(xiàn)有的仿真軟件中的電動(dòng)汽車模型搭建出符合國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)要求的電動(dòng)汽車模型，這也是今后的一個(gè)研究方向。通過(guò)對(duì)Cruise軟件的研究，可使我們更深入地理解電動(dòng)汽車仿真技術(shù)，更好地利用該軟件進(jìn)行電動(dòng)汽車的性能仿真。綜上所述，選擇的該款電機(jī)遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即使是對(duì)傳動(dòng)比進(jìn)行優(yōu)化（犧牲最大車速），也無(wú)法達(dá)到電動(dòng)汽車的動(dòng)力性設(shè)計(jì)要求。而轉(zhuǎn)速升高之后，電機(jī)扭矩有較大下降，在中高轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，電機(jī)扭矩不足。同時(shí)，其也不可以滿足最大爬坡度要求，但是和設(shè)計(jì)要求差距不是非常大。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如下表所示：表6 Cruise仿真結(jié)果項(xiàng)目名稱數(shù)值是否合格最大速度,km/h合格爬坡度%不合格45km/h加速時(shí)間，s不合格續(xù)駛里程,km 本章小結(jié)本章主要列出了Cruise軟件的仿真結(jié)果，Cruise軟件主要提供各種曲線作為結(jié)果的展現(xiàn)形式。結(jié)果如下圖所示。在最大爬坡度試驗(yàn)中，我們得到電壓、充電電量、電流、SOC速度曲線，結(jié)果如下如所示：圖25爬坡工況的電池電壓、電流、充電電量、SOC時(shí)間曲線 最大爬坡度試驗(yàn)中，電池的最大電流可以達(dá)到99A，而最大電壓可以達(dá)到68V左右。：在循環(huán)工況試驗(yàn)中，我們得到了如下圖所示的電池電壓、電流、充電電量、SOC時(shí)間曲線，如下圖所示： 圖24 循環(huán)工況下的電池電壓、電流、充電電量、SOC時(shí)間曲線我們可知，該型電動(dòng)汽車運(yùn)行時(shí)，最大電流可以達(dá)到134A左右，而輸出電壓最大可達(dá)到70V左右。在最大爬坡度試驗(yàn)中，我們得到如下圖所示扭矩、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(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在加速試驗(yàn)中，我們得到最大車速和加速時(shí)間等相關(guān)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如下圖所示：圖21 加速度（綠）、速度(藍(lán))、距離（紅）—時(shí)間關(guān)系曲線 可知，加速到45km/。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。這對(duì)于掌握cruise軟件的功用，具有一定的幫助。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。隨后，本章介紹了某型電動(dòng)汽車在cruise軟件中的建模流程和部分參數(shù)。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?？刂菩盘?hào)的連接由四個(gè)部分組成，即零部件（需求端）、信號(hào)輸入（信號(hào)源）、路徑、信號(hào)輸出。然后進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的環(huán)境設(shè)置。這個(gè)模塊的設(shè)置必須和整車其他模塊的設(shè)置相符合否則系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)報(bào)錯(cuò)。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。通過(guò)對(duì)Monitor的總線設(shè)置，我們可以在軟件輸出結(jié)果中得到相關(guān)的結(jié)果輸出。首先設(shè)置整車模塊“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)面積即汽車行駛方向的投影面積等參數(shù)。車輪模塊主要可以設(shè)置車輪靜態(tài)和動(dòng)態(tài)半徑、車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及輪胎摩擦力系數(shù)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)。電機(jī)模塊之后，需要對(duì)減速器模塊進(jìn)行設(shè)置。因?yàn)闊o(wú)論是純電動(dòng)汽車還是混合動(dòng)力車，其電機(jī)是相同的。一個(gè)是“electric machine”，這個(gè)是汽車內(nèi)電氣系統(tǒng)的電機(jī)，如驅(qū)動(dòng)雨刷、風(fēng)扇等的電機(jī)以及起動(dòng)電機(jī)。電動(dòng)機(jī)模塊可以設(shè)置電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的相關(guān)參數(shù)。驅(qū)動(dòng)循環(huán)整車控制傳動(dòng)系車身電池組電機(jī)時(shí)鐘圖17 整車建模電池是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源，在Cruise軟件中，通過(guò)設(shè)置，可以確定電動(dòng)汽車仿真模型的電池的相關(guān)參數(shù)，如電池重量、電池組電池?cái)?shù)、單體電池電壓、最大電壓、最低電壓、充放電特性曲線等參數(shù)。模型由電池、電機(jī)、減速器、差速器、車軸、制動(dòng)器、及整車模塊等組成。圖14 電池參數(shù)設(shè)置圖15 電池充電曲線設(shè)置圖16 電池放電曲線設(shè)置 對(duì)整車模型的建立首先，要對(duì)整車進(jìn)行建模。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。點(diǎn)擊界面底部標(biāo)簽，也可以獲得3D視圖和等位線視圖。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。起始容量為90%，額定電壓為80V，最小電壓60V。s，合160A將這些參數(shù)輸入到Cruise軟件中，再將電池的充放電特性曲線輸入到軟件中，即可完成電池模型的建立。如下圖所示。Cruise軟件需要使用者手動(dòng)輸入外特性曲線的橫縱坐標(biāo)，完成輸入后，點(diǎn)擊“updata”按鈕，軟件可自動(dòng)繪出電動(dòng)機(jī)外特性曲線圖。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)。m。電機(jī)的工作電壓是80V，最大轉(zhuǎn)速為3100rpm/min，通過(guò)對(duì)可選擇的某型號(hào)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)，我們得到了該型號(hào)電機(jī)的外特性曲線，并把相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及其他相關(guān)數(shù)據(jù)輸入Cruise之中，建立電機(jī)模型。此集成化方案使并行工程在車輛開(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)。和MATLAB/SIMULINK有接口黑盒子功能可嵌入用戶自定義的模塊和控制算法發(fā)動(dòng)機(jī)的冷啟動(dòng)模型考慮了高等摩擦和熱力學(xué)效應(yīng)模塊化的概念可進(jìn)行各種汽車和動(dòng)力總成配置的分析傳動(dòng)系振動(dòng)（動(dòng)載荷、舒適性）。Cruise還可以確定：評(píng)價(jià)控制策略；CVT和自動(dòng)變速箱的更換檔位圖；駕駛性能（加速性能、制動(dòng)性能、爬坡性能）；它可優(yōu)化以下內(nèi)容：它在車輛開(kāi)發(fā)過(guò)程中的傳動(dòng)系匹配、車輛性能預(yù)測(cè)和優(yōu)化中都能有著出色的表現(xiàn)。Cruise對(duì)于研究車輛的動(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。而通過(guò)對(duì)電池的考察，我們選擇了某型鋰鐵動(dòng)力電池作為電動(dòng)汽車的車載動(dòng)力電池，其標(biāo)稱容量達(dá)到了160Ah。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。m，額定轉(zhuǎn)矩為32 N電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速是4000r/min，額定轉(zhuǎn)速是1500r/min。 本章小結(jié)本章通過(guò)掌握的相關(guān)資料，確定了電動(dòng)汽車傳動(dòng)系的相關(guān)參數(shù)。該型電池部分參數(shù)如下：表5 電池參數(shù)標(biāo)稱容量160Ah工作電壓充電放電循環(huán)壽命（80DOD%）≥3000次(70DOD%)≥5000次適應(yīng)環(huán)境充電45~85放電45~85自放電率（月）≤3%單體電池重量177。m70額定轉(zhuǎn)矩，N參照其他電機(jī)，我們獲得電機(jī)的參數(shù)如下表：結(jié)合電機(jī)參數(shù)表，故選擇某型電機(jī)作為該型電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。m。采用的最大轉(zhuǎn)矩70 N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。代入上式得：加速度，m/s2 (35)速度,km/h圖8 最大扭矩平地加速情況下加速度與速度關(guān)系圖因此，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(dòng)機(jī)加速性能計(jì)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(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—車輛行駛的空氣阻力， Ff—車輛行駛滾動(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)汽車從起步加速到速度為U的加速時(shí)間為： (34)額定轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)速下的阻力扭矩，電動(dòng)汽車滿足車輛行駛條件。由公式： (31)代入P=5kW，n=1500r/min可得，額定轉(zhuǎn)矩T=32N本文涉及的某型電動(dòng)汽車的常規(guī)車速為22km/h，所以有 (30)即電動(dòng)汽車在以常規(guī)車速（22km/h）的速度行駛時(shí)，cosα，所以： (28)代入ig=1，i0=，η=，m=800kg，g=，f=，α=tan1（）=176。sinα；Fi=mg由公式： (26)在電動(dòng)汽車進(jìn)行慢速勻速爬坡時(shí)，空氣阻力Fw以及加速阻力Fj可以忽略。 (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。確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)的依據(jù)主要是：1) 動(dòng)力系統(tǒng)的額定功率必須滿足車輛以最高車速行駛； 2) 動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足車輛加速性的要求；3) 動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足車輛以最大爬坡度爬坡的要求；4) 動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足車輛以額定轉(zhuǎn)矩在額