【正文】 3 ?cosrr MgfF ? (23) 坡道阻力： ?sinMgFi ? (24) 空氣阻力： ? (25) 加速阻力： gdtGdvFj ?? (26) 行駛速度： 00377. iNrV ? (27) 最高車速可以根據(jù)最終選擇電動機確定： 0maxmax 30i rNV d?? (28) maxN 為電機最高轉(zhuǎn)速。 能量消耗率是指電動汽車在規(guī)定的實驗條件下，對電池重新充電，充電所需要電能與行駛距離的比值。 比能量消耗率是指電動汽車能量消耗率與整車質(zhì)量的比值。 滾動阻力與空氣阻力之和： rMdtdVgGFF mwf ??? (217) 式中 mM 為傳動系對驅(qū)動輪的力矩 電動汽車消耗的阻力功率： 1 112 2100 ??? ???????nnnnnnwf tt VVVVMPPP (218) 化簡得： 15 12 ??? ????nnnn tt VVMP (219) 式中 M 為整車質(zhì)量， V為行駛速度， t為時間 電動汽車克服滾動阻力和空氣阻力行駛單位里程消耗功率： ?????? ????????? ??? ??? 151 nnnn VVMVVMe (220) 電動汽車續(xù)駛里程是指電動車消耗掉電池中的電能所能行駛的最大距離 ，是電動汽車的一個重要指標，降低電動車質(zhì)量，提高能量利用效率，對電動車發(fā)展極其重要。 16 3 電動汽車關鍵技術 電動機技術 電動機作為電動汽車的動力輸出，應該高效的將電池中的電能轉(zhuǎn)換為驅(qū)動車輛行駛的機械能，此外為了增加汽車的續(xù)航能力，電動機還應該盡量高效的將制動時產(chǎn)生的能量存儲的電池中 [10]。直流電機可以在重載工況下實現(xiàn)均勻、平滑的無級調(diào)速，而且調(diào)速范圍廣，此外直流電動機起動力矩大適用于重負載機械，但是它質(zhì)量、體積比較大，與輕量化設計理念不一致，同時效率低經(jīng)濟性不好，所以在汽車上應用受限。 圖 31 直流電動機及控制器 交流感應電動機：交流感應電動機是轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下獲得一個轉(zhuǎn)矩，將電能轉(zhuǎn)換為機械能。感應電動機可以再生制動實現(xiàn)車輛制動時的能量回收，因此在電動汽車上得以廣泛應用。因為感應電動機使用 三相電，所以需要使用逆變器將電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電供給感應電機。交流感應電動機及控制器如圖 32 所示。具有結構簡單、體積小、可靠性高和成本低的有點，轉(zhuǎn)速比較高。開關磁阻電動機及控制器如圖 33所示。永磁無刷直流電機的優(yōu)點是便于控制和轉(zhuǎn)矩大，缺點是工作轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定。永磁同步電動機及控制器如圖 34 所示。因此，蓄電池對整車性能影響重大。根據(jù)電動汽車工作需要，平衡五個方面的取舍，獲得最優(yōu)方案。 市場存在的蓄電池主要有三種：鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池。 表 31 不同類型蓄電池性能比較 電池類型 鉛酸電池 鎳氫電池 鋰離子電池 正極 PbO2 NiOOH LiCoO2 電解液 H2SO4 KOH LiPF6 負極 Pb MH C 能量密度（ Wh/kg） 30 6080 100 基本電壓 2V 自我放電率（月） 5% 30% 10% 可充電次數(shù) 200500 500 1000 容忍過充電率 高 低 非常低 最佳放電率 30%50% 80% 60% 容許負載 高 最低 低 最快充電 8H 2H 3H 工作溫度 20600C 20600C 20600C 估計成本 25 70 100 鉛酸電池：電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種 蓄電池 。其缺點是質(zhì)量中，體積大，不能滿足汽車續(xù)駛里程長的要求，其次壽命較其他電池短，更換次數(shù)頻繁。鎳氫電池的缺點是價格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。它曾是電 19 動汽車發(fā)展過程中的主要能源，隨著技術發(fā)展逐漸被替代。在充放電過程中， Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時， Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。其具有電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長、安全性好、自放電率小和充電速度快的特點。 電池管理系統(tǒng) 系統(tǒng)管理 在電動汽車正常使用時，電池組會不斷的放電、充電，電池組中電壓，電流，溫度都會有不同程度的變化。 電池充電 在使用過程中必須對電池組進行周期性的充電。 電池管理系統(tǒng)如圖 35 所示。 21 4 電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配 電動機參數(shù)匹配： 為了使電動機更好的匹配整車性能，本文首先列出了車輛的結構參數(shù)和性能要求，部分參數(shù)為設計車輛的期望值。 表 41 整車結構參數(shù)及性能要求 名稱 參數(shù) 單位 整車質(zhì)量 1090 Kg 載貨質(zhì)量 600 kg 空載最高車速 80 Km/h 滿載最高車速 60 Km/h 迎風面積 M2 空氣阻力系數(shù) 滾動阻力系數(shù) + 最大爬坡度 20 % 續(xù)駛里程 100 km 傳動效率 輪胎規(guī)格 165/70R14 車輪滾動半徑 m 電動汽車所需轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都來自于電動機，電動機功率大小直接影響到整車性能。 電動機參數(shù)計算： 電動機功率計算： （ 1）滿足空車最高車速（ 80km/h)要求，電動機需要提供的功率： ???????? ?? 21m a x1m a x1m a x AvCm gfvP Dr? (41) 滿足滿載最高車速（ 60km/h）要求，電動機需要提供功率： 22 ???????? ?? 0 22m a x2m a x2m a x AvCm gfvP Dr? (42) 式中 1maxv 、 2maxv — 電動汽車的車速， r? — 功率效率系數(shù)， m— 電動車質(zhì)量 f— 滾動阻力系數(shù)， DC — 空氣阻力系數(shù)， A— 迎風面積， g— 重力加速度 經(jīng)計算得： kwP ? ， kwP ? （ 2）滿足爬坡性能（ 10km/h,20%）要求 ,電動機需要提供功率： ? ? ? ? ???????? ??? rc t a ns i na rc t a nc os36 00 23ma x AvCmgm gfvP DT??? (43) 式中 v— 電動汽車車速， ? — 最大爬坡度 經(jīng)計算得： kwP ? （ 3）滿足電動汽車加速性能（ 0— 40km/h,10s）要求，電動機需要提供率： ???????? ????? 1 234m a x mmmDmmTmvmtAvCtvm gftP ?? (44) 式中 ? 為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) 經(jīng)計算得： kwP ? 為滿足電動汽車使用性能要求，電動機最大功率應滿足： ? ?4m a x3m a x2m a x1m a xm a x , PPPPP ，? (45) 則電動機的最大功率為： kwP 30max ? 電動機的額定功率為： 23 kwPPrated 15m ax ?? ? (46) 式中 ? 為電機過載系數(shù)，一般選取范圍 2— 4，本文選取 2?? 電動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩計算： 電動汽車傳動系統(tǒng)主要包括固定速比減速器、差速器、半軸、驅(qū)動車輪等。 電動貨車在滿載最大爬坡度工況時所需扭矩最大扭矩： ? ?m a xm a xm a xm a x s inc os1 i rfMgT rrT????? ??? (47) 經(jīng)計算得： mNT * ax ? (48) 考慮電機扭矩余量，故選?。? mNT *160max ? (49) 驅(qū)動電機滿足額定轉(zhuǎn)速： max max9550T Pnr ?? (410) 帶入數(shù)據(jù)計算得： min/1790rnr ? (411) 驅(qū)動電機額定轉(zhuǎn)矩： rnPT 00 9550?? (412) 計算得： mNT *800 ? (413) 最高車速時電機最高轉(zhuǎn)速： rrivn ??? minmaxmax (414) 24 計算得： min/5488m ax rn ? (415) 選取電機最高轉(zhuǎn)速： min/6500m ax rn ? (416) 電機參數(shù)選取： 根據(jù)計算電動貨車功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩需求，結合電動機廠家所提供電機參數(shù)，電機參數(shù)如表 42所示。 表 43 電機控制器參數(shù)表 型號 N110WSA 冷卻方式 水冷 額定輸入電壓（ VDC） 336 最高輸入電壓（ VDC） 420 額定輸出電壓（ VAC） 288 額定輸入電流（ A） 70 額定輸出電流（ A） 210 控制電源（ V） 12 外形尺寸（ mm） 404X249X134 質(zhì)量（ kg） 8 冷卻水箱設計 根據(jù)所選電動機及控制器使用要求，需要對其進行水冷，電動汽車冷卻系統(tǒng)包括散熱器、風扇