【正文】 rent machine）是指能將直流電能轉(zhuǎn)換成機械能（直流電動機）或?qū)C械能轉(zhuǎn)換成直流電能（直流發(fā)電機）的旋轉(zhuǎn)電機。 按運轉(zhuǎn)速度可劃分：高速電動機、低速電動機、恒速電動機、調(diào)速電動機。 2）控制用電動機又劃分：步進電動機和伺服電動機等。 按用途可劃分：驅(qū)動用電動機和控制用電動機。 2）異步電機可劃分：感應(yīng)電動機和交流換向器電動機。 按結(jié)構(gòu)和工作原理可劃分：可分為直流電動機、異步電動機、同步電動機。 1） 直流電動機 按結(jié)構(gòu)及工作原理可劃分： 無刷直流電動機 和有刷直流電動機。它的主要作用是利用 機械能轉(zhuǎn)化為電能，目前最常用的是，利用熱能、水能等推動發(fā)電機轉(zhuǎn)子來發(fā)電。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機械的動力源。 具體車身相關(guān)信息見下表： 長 4533mm 寬 1705mm 高 1520mm 劉文 慶：混聯(lián)式電動汽車整車匹配與無刷直流電機驅(qū)動該系統(tǒng)設(shè)計 Page 13 of 47 軸距 2600mm 前輪距 1480mm 后輪距 1460mm 最小離地間隙 170mm 整備質(zhì)量 1560kg 滿載質(zhì)量 1935kg 最高車速 150km/h 最大爬坡度 30% 加速時間 (0— 100 km/h) 最小轉(zhuǎn) 彎半徑 5m 驅(qū)動方式 前輪驅(qū)動 乘員人數(shù)（含司機） 5 車門數(shù) 4 車身型式 三廂 變速箱類型 CVT無級變速 制動類型 盤式 前懸掛類型 麥弗遜式獨立懸架 前輪胎規(guī)格 195/60 R15 綜合工況油耗 市區(qū)工況油耗 市郊工況油耗 百公里等速油耗 (綜合 ) 表 24 車身主要參數(shù) 劉文 慶：混聯(lián)式電動汽車整車匹配與無刷直流電機驅(qū)動該系統(tǒng)設(shè)計 Page 14 of 47 第 3 章：混合動力電動汽車無刷直流電機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計 電機（英文： Electric machinery，俗稱 “ 馬達 ” ）是指依據(jù) 電磁感應(yīng) 定律實現(xiàn) 電能 轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置。 其電池的詳細參數(shù)見下表： 電池類型 ETPOWER 磷酸鋰鐵電池 額定電壓 330V 電池容 量 60Ah 電池質(zhì)量 200kg 電池數(shù)量 100（塊） 循環(huán)充電次數(shù) 4000 次左右 表 23 電池主要參數(shù) ：車身設(shè)計匹配 根據(jù)官網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)可以清楚的得到比亞迪 F3DM 車型車身的相關(guān)數(shù)據(jù)，該車配備CVT 無級變速，前輪驅(qū)動，含司機在內(nèi) 5 座，三廂 4 門車型。充滿電后最長續(xù)航能力在 100km，最高時速可達到 150km/h。 ：電池 該車型采用的是比亞迪自主研發(fā)的 ETPOWER 磷酸鋰鐵電池，功率達到 75kw。 電動機部分參數(shù)間下表： 電動機類型 無刷直流電動機 電動機 M1 50kw 電動機 M2 25kw 電動機總功率 75kw 轉(zhuǎn)速 40004500rpm 轉(zhuǎn)矩 140Nm 表 22 電動機主要參數(shù) 注：為了后續(xù)的簡化模型，以便其他工作的順利進行，電動機總功率暫時定為兩電動機功率之和。當(dāng)汽車需要快速提速時，兩臺電動機和汽油發(fā)動機都協(xié)同工作，動力總成為 125kw。轉(zhuǎn)矩為140Nm，轉(zhuǎn)速為 4000 至 4500rpm。 詳細參數(shù)見下表： 發(fā)動機型號 BYD371QA 排量 998mL 燃料類型 油電混合動力 供油方式 多點電噴 燃油箱容積 50L 最大功率 — 功率值 50kW 最大功率 — 轉(zhuǎn)速 7500r/min(rpm) 最大扭矩 — 扭矩值 90Nm 最大扭矩 — 轉(zhuǎn)速 4000— 4500r/min(rpm) 氣缸排列型式 L型 發(fā)動機位置 前置 進氣型式 自然吸氣 汽缸數(shù) 4 每缸氣門數(shù) 4 壓縮比 :1 缸體材料 鋁合金 環(huán)保標(biāo)準(zhǔn) 國 4 最大馬力 68Ps 表 21 發(fā)動機主要參數(shù) ：電動機 比亞迪 F3DM 配備兩臺電動機，電動機一為主電動機，輸出功率為 50KW；電動機二為副電動機，輸出功率為 25KW，必要的時候可以變成發(fā)電機，以滿足供電需求。除容量高、安全性好外，該款車的鐵電池還大大降低了材料成本，進一步加快其商業(yè)化步伐。據(jù)介紹，搭載鐵電池的比亞迪 DM 雙模電動車純電動續(xù) 航里程達 100 公里。如深圳，國家補貼 5 萬，深圳市政府補貼 3萬，那么這個車就賣 萬 劉文 慶：混聯(lián)式電動汽車整車匹配與無刷直流電機驅(qū)動該系統(tǒng)設(shè)計 Page 11 of 47 ：整車動力系統(tǒng)匹配設(shè)計 比亞迪 F3DM 輸出功率為 125KW，并達到排量為 發(fā)動機 的動力輸出水平。其實不然。 從另外一個方面來說，價格也是一個優(yōu)勢。 在混合動力模式下，其排放優(yōu)于歐 Ⅳ 。而且相關(guān)調(diào)查顯示，超過 90%的人每天用車不超過 100 公里，這意味使用比亞迪 DM雙模電動車，絕大部分人將遠離油價高企的困 擾。 在燃油經(jīng)濟性方面， F3DM 雙模電動車純電動狀態(tài)下百公里耗電僅為 14 度，電費按 元 /kwh計算，其行使 100 公里的花費約為 。 比亞迪 F3DM為 F3 所屬系列下的最新車系 。 作為全球新能源汽車領(lǐng)導(dǎo)者，比亞迪在電動車領(lǐng)域動作頻頻。綜合各方面的原因考慮，要求出租車發(fā)展的趨勢不僅要滿足人們?nèi)粘５慕煌ㄐ枨?，更要符合國家的?biāo)準(zhǔn)，甚至要做到表率作用。 現(xiàn)在，出租車作為人們出行必不可少的交通工具，在人們的生活中扮演著舉足輕重的地位。廣州市汽車公司從香港市民 “ 打的 ” 中得到啟發(fā)，毅然決定結(jié)束歷年來“ 路上空駛的士不載人 ” 的怪現(xiàn)象，在 1978 年 4 月春交會期間用中英文印制的近萬張《告來賓信》送到了國內(nèi)外乘客的手中： “ 在沒有汽車服務(wù)點的地方需要用車時，如遇空車可招手示意叫車。上世紀(jì) 70年代 中后期，隨著人民生活水平的逐步改善，市民對出租車的需求也日益增長。上世紀(jì)六七十年代，出租汽車的經(jīng)營方式發(fā)展為定點候客，乘客到站找車，司機接單載客。 早 在 20 世紀(jì)四五十年代，出租車并不是誰都可以隨便乘坐的。 在此基礎(chǔ)上利用 ADVISOR 軟件對混聯(lián)式混合動力電動汽車進行整車性能仿真模擬研究，校驗核對各設(shè)計數(shù)據(jù)是否符合實際工況需求，在取得的成果的基礎(chǔ)上撰寫畢業(yè)論文。 3） 混合電動汽車主要部件的特性分析。 2） 基于 環(huán)境下 advisor 軟件對整車主要部件建模。 Fuel Engine Generator Battery Power Converter Motor Transmission Fuel Engine Motor Battery Power Converter Motor Power Converter FT RT 劉文 慶：混聯(lián)式電動汽車整車匹配與無刷直流電機驅(qū)動該系統(tǒng)設(shè)計 Page 9 of 47 ：本課題研究的主要內(nèi)容 本課題以一款混聯(lián)式混合動力電動汽車進行匹配研究，開發(fā)一款適合市區(qū)混合電動的出租車。復(fù)合式混合動力電動汽車雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，但驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量輕，因此增加了車輛裝配的靈活性，而且，同時回收四個車輪的制動動能可以大大提高車輛的燃油利用率和燃油經(jīng)濟性。一般采取雙軸驅(qū)動的形式，前軸 采用發(fā)動機和電動機復(fù)合驅(qū)動，后軸采用電驅(qū)動。 Fuel Engine Battery Power Converter Motor Transmission 劉文 慶：混聯(lián)式電動汽車整車匹配與無刷直流電機驅(qū)動該系統(tǒng)設(shè)計 Page 8 of 47 圖 13 混 聯(lián)式混合動力 電動 汽車 驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 注：各符號代表的意思 Fuel:油箱， Engine：內(nèi)燃機， Generator：發(fā)電機， Battery：蓄電池， Power Converter：功率轉(zhuǎn)換器， Motor：驅(qū)動電機， Transmission：傳動裝置（離合器，變速箱等） 4)復(fù)合式混合電動汽車 復(fù)合式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。本系統(tǒng)通過理想地控制二者，可在所有條件下提供高效率的行駛。利用動力分離裝置將發(fā)動機的動力分成兩份，一部分用來直接驅(qū)動車輪，另一部分用來發(fā)電，給電動機供應(yīng)電力和 HV蓄電池充電。另外還安裝有發(fā)電機，所以可以一邊行駛，一邊給 HV 蓄電池充電?；炻?lián)式混合動力利用電動機和發(fā)動機這兩個動力來驅(qū)動車輪，同時電動機在行駛當(dāng)中還可以發(fā)電。動力的流向為并聯(lián)，所以稱為 “ 并聯(lián)式混合動力力系統(tǒng) ” 。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中利用 HV蓄電池的電力來驅(qū)動電動機。由于內(nèi)燃發(fā)動機的動力是以串聯(lián)的方式供應(yīng)到電動機，所以稱為 “ 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng) ” 。其基本結(jié)構(gòu)是由電動機、發(fā)動機、發(fā)電機、 HV 蓄電池、變壓器組成。 ：混合電動汽車分類 1） 串聯(lián)式混合動力 電動 汽車 (SHEV) 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)用電動機驅(qū)動車輪，電動機的電力來自發(fā)動機。為了保護環(huán)境，世界各國都分別制定了嚴(yán)格的法律、法規(guī)來限制汽車尾氣排放．環(huán)境保護法是開發(fā)電動汽 車最直接的原因。 第三次機遇開始于若干年前，世界上除了已存在的能源問題之外，環(huán)境保護問題也逐漸成為了各個方面所關(guān)心重大課題，內(nèi)燃機汽車的排放污染，給全球的環(huán)境以災(zāi)難性的影響，因此開發(fā)生產(chǎn)零污染交通工具成為各國所追求的目標(biāo)，電動汽車的無 (低 )污染優(yōu)點，使其成為當(dāng)代汽車發(fā)展的主要方向”。直到上世紀(jì) 70年代石油危機的爆發(fā)，給世界各國政界一次不小的打擊，開始考慮替代石油的其他能源，包括風(fēng)能、太陽能、電能等可再生能源。到了 1911年，就已經(jīng)有電動出租汽車在巴黎和倫敦的街頭上運營，到了 1912年在美國更有至少 3，4萬輛電動汽車運行。 ：混合電動汽車發(fā)展歷史 早在一百多年前，由于當(dāng)時電池和電機的發(fā)展較內(nèi)燃機成熟，而且 石油的運用還沒有普及，使電動汽車在早期的汽車領(lǐng)域中占有舉足輕重的位置。 ：混合電動汽車簡介 劉文 慶：混聯(lián)式電動汽車整車匹配與無刷直流電機驅(qū)動該系統(tǒng)設(shè)計 Page 6 of 47 所謂混合動力電動汽車汽車，是指擁有兩種不同動力源的汽車。同時，為縮短研究開發(fā)時間，采用計算機仿真技術(shù)，可以降低研究費用，縮短開發(fā)周期，提高 該課題研究的可操作性和成功的幾率。 混合動力電動汽車采用電動機和發(fā)動機同時作為驅(qū)動系統(tǒng)，是汽車的心臟。 而作為 一個當(dāng)代大學(xué)生，深刻意識到從全球環(huán)境的減速惡化到國內(nèi)部分城市的霧靄彌漫，再到我們身邊可利用的自然資源越來越少，都在直接表明著解決能源短缺與環(huán)境危機，環(huán)境的保護和尋求新能源迫在眉睫。 對此，國家出臺了一系列的法律法規(guī)，對生物能源產(chǎn)業(yè)給予扶持，同時號召企業(yè)參與到相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)之中，借助市場經(jīng)濟的力量來幫助生物能源產(chǎn)業(yè)做大做強。因此，開發(fā)新能源成為應(yīng)對能源危機的不二選擇，而能以液態(tài)方式替代化石能源的，又非生物能源莫屬。這種軍事沖突今 后還將更猛烈、更頻繁；在國內(nèi)，也可能出現(xiàn)由于能源基地工人下崗而引發(fā)的許多新的矛盾和沖突?；茉磁c原料鏈條的中斷，必將導(dǎo)致 世界經(jīng)濟危機 和沖突的加劇，最終葬送現(xiàn)代市場經(jīng)濟。鈾的年開采量為每年 6萬噸，根據(jù) 1993 年 世界能源委員會 的估 計可維持到 21 世紀(jì) 30 年代中期。煤的儲量約為 5600 億噸。天然氣儲備估計在 131800 到 152900 兆立方米。然而，這一經(jīng)濟的資源載體將在 21 世紀(jì)上半葉迅速地接近枯竭。 二戰(zhàn)后美蘇兩個超級大國為了爭奪資源與能源展開了 40多年的冷戰(zhàn) ， 中東石油， 南非 的黃金和金剛石， 扎伊爾的銅礦 ?? 石油戰(zhàn)爭 永無寧日！ 世界經(jīng)濟的現(xiàn)代化，得益于化石能源，如石油、天然氣、煤炭與核裂變能的廣泛的投入應(yīng)用。然 而地球上的能源是有限的 ，于是在各個大國之間引發(fā)了一些與石油有關(guān)或純粹是為了石油的戰(zhàn)爭 。等等。在上個世紀(jì)出現(xiàn)了幾次比較大規(guī)模的能源危機。幸于， 人類已經(jīng)開始意識到自己的問題，正在著手解決。種種的跡象都在表明，環(huán)境的惡化正在一步一步地吞噬著我們。環(huán)境惡化是工業(yè)文明給人類造成不可持續(xù)發(fā)展的突出問題，亟待解決。 ：本課題研究的背景及意義 ：背景 環(huán)境惡化： 一般來說，造成生態(tài)環(huán)境的惡化的原因是多方面的，主要是全球生態(tài)面臨的問題越來越多，而且例如像中國這樣的國家正處于大力發(fā)展經(jīng)濟中， 對環(huán)境和生態(tài)的意識比較薄弱，環(huán)境惡化的程度要甚于發(fā)達國家。研制開發(fā)更節(jié)能、更環(huán)保、使用替代能源的新型汽車，成為當(dāng)務(wù)之急。 上個世紀(jì)末人們關(guān) 注的是汽車節(jié)能、排放和安全技術(shù)，而本世紀(jì)初，入們已經(jīng)更多的將目光轉(zhuǎn)向汽車新能源和環(huán)保技術(shù)。 據(jù)統(tǒng)計，目前世界上空氣污染最嚴(yán)重的 10個城市中 7個在中國，國家環(huán)保中心稱，20lO年汽車尾氣排放將占空氣污染源的 64％。今后 50年，世界人口將由 60億增加到 100億，汽車數(shù)量也將會有將由 7千萬增加到 2億 5千萬。這一百多年在人類悠久的歷史上也許只是彈指一揮間，但是對于人類的影 響卻是舉足輕重，甚至說不可或缺。s demand for energys