【正文】 決方案，而軟硬件協(xié)調(diào)工作方案由于實(shí)現(xiàn)更靈活、功能更完善，被廣泛采用。該方案在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的靈活性上占有一定優(yōu)勢(shì)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車輪，其功用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。 目前電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要分為4類：1）、直流電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電磁轉(zhuǎn)矩控制特性優(yōu)良，在城市無軌電車上廣泛應(yīng)用但重量和體積也較大；2）、感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)低、低噪聲、不需要位置傳感器、轉(zhuǎn)速極限高、矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟，但驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，成本高；3）、永磁無刷電機(jī)系統(tǒng)，這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)功率密度較高、電機(jī)尺寸小、體積小、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好；4）新一代牽引電機(jī)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)即開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有高密度、高效率、低成本、寬調(diào)速。 底盤和車身 電動(dòng)汽車的車身與傳統(tǒng)汽車基本相同，底盤中的傳動(dòng)系比內(nèi)燃機(jī)汽車有所簡(jiǎn)化。在底盤的布置上還要有足夠的空間存放動(dòng)力電池組，并且要求線路連接方便，充電方便，檢查方便和裝卸方便。能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)力電池組的整體機(jī)械化裝卸。這就要求在電動(dòng)汽車的底盤的布置上，打破傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車底盤布置模式，加大承載空間的跨度和承載結(jié)構(gòu)件的剛度，并且充分考慮防止動(dòng)力電池組滲出的酸或堿液對(duì)底盤結(jié)構(gòu)件的腐蝕侵害。車身采用輕質(zhì)材料如鎂、鋁、優(yōu)質(zhì)鋼材及復(fù)合材料，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，可使汽車自身質(zhì)量減輕30%50%；實(shí)現(xiàn)制動(dòng)、下坡和怠速時(shí)的能量回收；采用高彈滯材料制成的高氣壓子午線輪胎，使汽車的滾動(dòng)阻力減少50%；汽車車身特別是汽車底部更加流線型化，可使汽車的空氣阻力減少50%。 輔助設(shè)施 輔助系統(tǒng)包括輔助動(dòng)力源、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、空調(diào)器、照明及除霜裝置、刮水器和收音機(jī)、安全保護(hù)裝置等，借助這些輔助設(shè)備來提高汽車的操縱性、安全性和乘員的舒適性。 本章小結(jié) 電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車差別較大，傳統(tǒng)汽車是由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。而電動(dòng)汽車是由電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。 本章詳細(xì)討論電動(dòng)汽車的5大系統(tǒng)，即電源、電池管理系統(tǒng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車身及底盤、輔助設(shè)施。對(duì)于電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)研發(fā)，有一定的綜合指導(dǎo)作用。第三章 傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì) 概述電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足車輛對(duì)動(dòng)力性能的要求和續(xù)駛里程的要求。確定汽車的動(dòng)力性，就是確定汽車沿行駛方向的運(yùn)動(dòng)狀況。我們得到動(dòng)力性能的要求，即最高車速50km/h，加速性能0~45km/h小于10s，爬坡度不小于20%。為此，需要掌握沿汽車行駛方向作用于汽車的各種外力，即驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力。根據(jù)這些力的平衡關(guān)系建立汽車行駛方程式，就可以估算汽車的最高車速、加速度和最大爬坡度。汽車的行駛方程式為： (1)式中：Ft——驅(qū)動(dòng)力；ΣF——行駛阻力之和。 驅(qū)動(dòng)力 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，經(jīng)傳動(dòng)系傳至驅(qū)動(dòng)輪上。此時(shí)作用于驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩Tt產(chǎn)生一對(duì)地面的圓周力F0，地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的反作用力Ft（方向與F0相反）即是驅(qū)動(dòng)汽車的外力，此外力稱為汽車的驅(qū)動(dòng)力。其數(shù)值為： （2）式中：Tt—作用與驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩；r—車輪半徑。 圖 汽車的驅(qū)動(dòng)力由于電動(dòng)汽車采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以在電動(dòng)汽車中Tt是由電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到車輪上的。令傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比為Σi，主減速器的傳動(dòng)比i0，變速器的傳動(dòng)比ig，傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率為ηt，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為Ttq，則有： (3) (4) 行駛阻力汽車在水平道路上等速行駛時(shí)，必須克服來自地面的滾動(dòng)阻力和來自空氣的空氣阻力。當(dāng)汽車在坡道上上坡行駛時(shí)，還必須克服坡度阻力。汽車加速行駛時(shí)還需要克服加速阻力。因此汽車行駛的總阻力為： （5） 式中：Ff—滾動(dòng)阻力；Fw—空氣阻力；Fi—坡度阻力；Fj—加速阻力其中：(1) 滾動(dòng)阻力：Ff可以等效的表示為： （6） 式中：W—作用于車輛上的法向載荷；ｆ—滾動(dòng)阻力系數(shù)，與路面種類，行駛車速以及輪胎的結(jié)構(gòu)、材料、氣壓等有關(guān)。研究中滾動(dòng)阻力系數(shù)，按經(jīng)驗(yàn)公式取值。(2) 空氣阻力： （7）式中：ＣＤ—空氣阻力系數(shù)；Ａ—迎風(fēng)面積，即車輛行駛方向的投影面積；ρ—空氣密度，一般ρ＝。ｕｒ—相對(duì)速度，在無風(fēng)時(shí)即車輛的行駛速度。在無風(fēng)條件下汽車的運(yùn)動(dòng)，ｕｒ即為汽車的行駛速度ua。如ua以km／h計(jì)，A以m2計(jì)，則空氣阻力(N)為： (8)(3) 坡度阻力： (9)式中：α—坡度。一般道路的坡度均較小，此時(shí)sinα=tanα=i。(4) 加速阻力： (10)式中：δ—車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；m—車輛質(zhì)量；—行駛加速度。這樣，汽車行駛阻力為： (11)車輛行駛時(shí)，不僅驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力相互平衡，電動(dòng)機(jī)功率和車輛行駛阻力功率也總是平衡的。即：在車輛行駛的每一時(shí)刻，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率Pe總是等于機(jī)械傳動(dòng)損失的功率與全部運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率之和。在純電動(dòng)汽車中，Pe為電動(dòng)機(jī)的輸出功率。車輛運(yùn)動(dòng)阻力所消耗的功率有滾動(dòng)阻力功率Pf，空氣阻力功率Pw,坡度阻力功率Pi以及加速阻力功率Pj。即： (12)根據(jù)以上的推導(dǎo)，可得車輛行駛過程中的平衡方程如下： (13) (14)對(duì)純電動(dòng)汽車而言，式中：Pe—電動(dòng)機(jī)輸出功率(kW)；n—電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速(rpm)。 傳動(dòng)比 (1) 傳動(dòng)比的選擇首先應(yīng)滿足車輛最高車速的要求，由最高車速vmax與電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速nmax確定傳動(dòng)比的上限，即 (15)已知最高車速vmax=50km/h，電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速nmax=3100，車輪半徑r=，則：(2) 由電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax，和最高車速對(duì)應(yīng)的行駛阻力Fmax確定速比的下限，即 (16) 已知f=，r=，CD=，A=，m=800kg，則(3) 由電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax和最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力Famax確定，即 (17) 其中：Famax=mgcosαf+mgsinα =800+800= N，r=。 原車型主減速比不滿足要求 電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則：動(dòng)力系統(tǒng)的額定功率必須滿足車輛以最高車速行駛、動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足車輛加速性的要求、動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足車輛以最大爬坡度爬坡的要求、 動(dòng)力系統(tǒng)必須滿足車輛以額定轉(zhuǎn)矩在額定車速行駛的要求、根據(jù)汽車的動(dòng)力性指標(biāo)選擇最適合的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 電動(dòng)機(jī)額定功率 所選擇的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)不小于在平坦良好路面上車輛以最高車速行駛時(shí)阻力功率之和，即 （18）滿載時(shí)：G=800，f=，CD=，A=，η=，ua=50km/h 式中，Pe為電動(dòng)機(jī)額定功率；M為整車總質(zhì)量；g為重力加速度；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)；Umax為最高車速；Cd為空氣阻力系數(shù)；A為車輛迎風(fēng)面積；ηt為傳動(dòng)系效率。 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 當(dāng)電動(dòng)汽車以額定車速在平地上勻速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩即為額定轉(zhuǎn)矩。 (19)已知車型常規(guī)車速為20km/h，根據(jù) (20)將P=5kw，n=3100帶入，得T=，額定轉(zhuǎn)矩（）大于額定轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩（），因此此車型滿足行駛條件。 電動(dòng)機(jī)加速性能 在水平良好路面上，車輛的行駛加速度表示為： (21) (22)式中：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： (23) 根據(jù)電動(dòng)汽車的最大爬坡度要求，可得電動(dòng)汽車需求的最大轉(zhuǎn)矩。Ff=mgfsinα；Fi=mgcosα；ig=1，i0=，η=，m=800kg，g=，f=，α=tan1（）=176。