【正文】 13 行駛 阻力 汽車在水平道路上 勻速 行駛時，必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的空氣阻力 ； 當(dāng)汽車在坡道上 進行 上坡行駛時，還必須克服坡度阻力 ； 汽車加速行駛時還需要克服加速阻力。因此汽車行駛的總阻力為 滾動阻力、空氣阻力、坡度阻力和加速阻力之和，為 ： ? ???? jiwf FFFFF (34) 公 式中： Ff為 滾動阻力 ； Fw為 空氣阻力 ； Fi為 坡度阻力 ； Fj為 加速阻力 ， 其中 Ff可以等效的表示為： fWFf ?? (35) 公 式中： W 為 作用于車輛上的法向載荷； f 為 滾動阻力系數(shù)， 它 與路面種類，行駛車速以及輪胎的結(jié)構(gòu)、材料等有關(guān)。 可以根據(jù)不同路面，在經(jīng)驗公式中進行取值； (2) 空氣阻力： 221 rDw uACF ????? ? (36) 公 式中：Ｃ Ｄ 為 空氣阻力系 數(shù)；Ａ 為 迎風(fēng)面積； ρ — 空氣密度，一般 ρ 為。ｕ ｒ 為 相對速度 在無風(fēng)條件下汽車的運動，ｕ ｒ 即為汽車的行駛速度 ua， 則空氣阻力 (N)為： 2rDw uACF ??? (37) (3) 坡度阻力： ?sin?? GFi (38) 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 公 式中： α 為 坡度 ， 此時 sinα =tanα=i 。 (4) 加速阻力： dtdumFj ???? (39) 公 式中： δ — =為 車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) ； m為 車輛質(zhì)量 ； du/dt 為 行駛加速度 。 所以 ，汽車行駛阻力為 四個部分相加之和 ： dtdumGuACfWF aD ??????????? ??s 2 (310) 車輛 在 行駛 的 時 侯 ， 汽車 驅(qū)動力和 路面產(chǎn)生的 行駛阻力 達到 相互平衡 的時候 ，電機 的輸出 功率和車輛行駛 時產(chǎn)生的 阻力功率也 是平衡的 ；所以 在車輛行駛 過程中的 每一時刻，電機 產(chǎn)生 的功率 Pe 等于機械傳動 時 損失的功率與全部運動阻力所消耗的功率之和 ； 在純電動汽車中， Pe為電機的輸出功率 ，而車輛運行時產(chǎn)生的阻力功率為四項阻力功率之和，分別有有 滾動阻力功率 Pf、 坡度阻力功率 Pi、 空氣阻力功率 Pw和 加速阻力功率 Pj； 即： 1 ()e f w i jP P P P P?? ? ? ? ? (311) 根據(jù) 汽車?yán)碚撝?的推導(dǎo)，可 以 得車輛行駛過程中的平衡方程如下： 9550nTP tqe ?? (312) )36003600761403600(1 2 dtduumiuGuACfWP De ????????????? ??? ?? (313) 對 低速 純電動汽車而言， 公 式中： Pe為 電動機輸出功率 ； n 為 電動機輸出轉(zhuǎn)速 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 參數(shù)計算 以普通低速純電動汽車部分參數(shù)為依據(jù)： 已知整車質(zhì)量 =700kg，滿載質(zhì)量 =1000kg（四人），最高車速可以達到 80km/h，滿載最高車速可以達到 60km/h，續(xù)航里程 =80km，車輪滾動半徑 =，在變速 箱傳動比為 1，主減速器為 ： 傳動比 固定時，需要確定在正常載荷和滿載的情況下，其車輪所對應(yīng)的最高轉(zhuǎn)速。 i nru a ??? (314) 已知 最高車速 vmax=80km/h，傳動比 =，車輪半徑 r=，則： 2 4 7 ???? nu a n=3780r/min 已知 市內(nèi)車況復(fù)雜，以額定 車速 v=50km/h，傳動比 =，車輪半徑 r=，則： 2 4 7 ???? nu a n=2835r/min (2) 汽車在正常情況下行駛，驅(qū)動力需要克服行駛阻力才可以進行行駛，因為這是對市內(nèi)平路的環(huán)境下進行研究，即加速阻力和坡度阻力可以忽略不計 )( 2nACfgmrM D ??????? (315) 已知 f=， r=， CD=， A=， m=800kg， 則 M= 電機參數(shù)設(shè)計 電動機額定功率 所選電動機的功率應(yīng)大于等于在平坦良好路面上以最高速度行駛時阻力的功率之和，即： 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 ?????? ?? m a x3m a x 7 6 1 4 03 6 0 01 VACVfMP dgte ? (316) G=700， f=， CD=， A=， η=， ua=80km/h kwP e 1 3 ??????? ??????? 公式中， Pe 為電動機額定功率； Cd為空氣阻力系數(shù)； A 為迎風(fēng)面積；η為傳動系效率； m為整車總質(zhì)量； g為重力加速度； f為滾動阻力系數(shù)； Umax 為最高車速；。 電動機額定轉(zhuǎn)矩 當(dāng)純電動汽車以勻速在平地上行駛時，電機的輸出轉(zhuǎn)矩就是額定轉(zhuǎn)矩。 20 uACfgmriT D ???????? ? (317) 已知該車勻速行駛時的車速為 60km/h， mNiuACfgMrTD.)(02???????? ? 最后電機確定如下表： 表 31 確定電機范圍 電動機加速性能 在水平良好路面上，車輛的行駛加速度表示為： tuDtq ddMuACfgMriT ?????????? ?? 20 (318) 額定電壓 額定轉(zhuǎn)速 最大轉(zhuǎn)速 額定功率 額定轉(zhuǎn)矩 72V 2835r/min 3780r/min 6kw 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 r iiTF gtqt ????? 0 (319) 公式 中： Ttq為 電機額定轉(zhuǎn)矩 ； igi0 為 傳動比 ； r 為滾動 車輪半徑 ； η為 傳動機構(gòu)效率， ；錯誤 !未找到引用源。 ； Ff 為 車輛行駛滾動阻力 錯誤 !未找到引用源。 ； M— 總質(zhì)量 ； δ 為 轉(zhuǎn)動質(zhì)量換算系數(shù) Fw為 車輛行駛的空氣阻力， 則 ： 電動汽車從起步加速到速度為 u的時間為 duFFF Mdududtt u fwtu ?? ?? ???? 00 )( ? (320) 根據(jù)純電動汽車的最大爬坡度要求，可以計算出電動汽車所需求的最大轉(zhuǎn)矩值。 r iiTFFF gtqift ??????? 0 (321) Ff=mgfsinα； Fi=mgcosα； ig=1， i0=， η=， m=700kg， g=， f=，α=tan1（ ） =176。 mNii rgmgmT gtq ???? ??????? )c o ss in( 0 ? ?? 電池參數(shù)的確定 蓄電池的參數(shù)為： 負載有效功率 * 支持時間 = 電池放出容量 * 電壓 * ups 逆變效率 設(shè)最大行駛里程為 80km，電池放電深度為 ??? UIPeVS （ 322） 則 I= 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 kmWVtS ????? 則 W= 所以電池選擇為 110Ah 的電池（ 12V/110Ah 電池 6塊） 本章小結(jié) 最大電池容量為 110Ah，起始容量為 80%，額定電壓為 72V，最大電壓為 ，最小電壓為 60V。電池組電池數(shù)量為 6，電池組總質(zhì)量為 300kg。 綜上所述，選取車型的額定功率為 6kW，可以滿足功率要求。電動機的最大轉(zhuǎn)速為 3780r/min，額定轉(zhuǎn)速為 2835r/min，電機采用的最大轉(zhuǎn)矩為 Nm ，額定電壓為 72V。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 4 建立整車仿真模型 AVL CRUISE — 車輛動力學(xué)仿真分析平臺 AVL CRUISE 軟件是可以實現(xiàn)對復(fù)雜情況車輛的動力傳動系統(tǒng)進行仿真和分析，通過方便且容易使用的模型元件、直觀簡便的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及基于工程應(yīng)用開發(fā)設(shè)計的建模流程和軟件接口， CRUISE 已經(jīng)在整車生產(chǎn)商和零部件供應(yīng)商之間搭建起了溝通的橋梁，軟件的主要特點簡述如下： 1)靈活的模塊化理念可 以 進行各種車輛和動力 性能 總成配置的分析， 并且 能夠自由地在所提供的模塊的基礎(chǔ)上建立 不同參數(shù)的 系統(tǒng)模型； 2)人工智能 的駕駛員模型 可以 根據(jù)人體 不同 反應(yīng) 而 真實地再現(xiàn)車輛的行為； 3)發(fā)動機的冷啟動模型考慮了高摩擦和熱力學(xué)效應(yīng)； 4)提供了流體動力學(xué)軟件 Flow master、 KUL I 及 MATALAB/SIMUL INK 的接口； 5)考慮了轉(zhuǎn)向時車輪和車輛受力； 6)有分析 CVT 的專用模型。 Cruise 提供了一 種圖形化的交互環(huán)境，只需用鼠標(biāo)操作的方法從模型庫中拖出相應(yīng)的元件放置在工作區(qū)中 ，便能建立起一個系統(tǒng)的框圖，根據(jù)研究的需要添加相應(yīng)的控制模塊，并正確連接數(shù)據(jù)總線，便可很快得到系統(tǒng)模型；用戶能方便地修改動力傳動系的配置，所以用它來對動力傳動系統(tǒng)建模將是一件非常容易的事情，利 用Cruise 軟件可以縮短研發(fā)周期，節(jié)約研發(fā)成本，減少設(shè)計的盲目性。 電機模型的建立 根據(jù)市面上已有 型號 的 電機， 我們 把相 對 應(yīng)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及其他 有 關(guān)數(shù)據(jù)輸入Cruise 的電機模型 之中，建立 所需要的 電機模型。 電機工作電壓 為 72V，最大轉(zhuǎn)速為 2577rpm/min，轉(zhuǎn)動慣量 為 m 2，最大轉(zhuǎn)速 的扭矩 為 m ， 電機質(zhì)量 為 10kg，達到最大功率轉(zhuǎn)速時間 為 10s，最大溫度 為 170℃， 初始工作溫度 為 50℃ ，比熱容 為 1100J/kgK， 將所計算的數(shù)據(jù)輸入電機后得出特征圖，如圖所示： 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 圖 41 電機參數(shù)設(shè)置 圖 42 電機外特性設(shè)置 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 圖 43 電機效率設(shè)置 電池模型的建立 根據(jù)上一章計算，得到的 最大電池容量為 110Ah，起始容量為 90%，額定電壓為，最大電壓 為 ，最小電壓 為 10V。 電池組電池數(shù)量為 6，電池組質(zhì)量