電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì)及動(dòng)力性仿真【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)】

《電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì)及動(dòng)力性仿真【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì)及動(dòng)力性仿真【優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)】（32頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

目錄 摘要 ??????????????????????????????????? 2 ??????????????????????????????? 2 第一章 緒論 ????????????????????????????? 3 題研究的目的與意義 ?????????????????????? 3 內(nèi)外電動(dòng)汽車(chē)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) ????????????????? 4 外發(fā)展趨勢(shì) ???????????????????????? 4 內(nèi)發(fā)展趨勢(shì) ???????????????????????? 5 究主要 內(nèi)容 ?????????????????????????? 6 第二章 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系的參數(shù)設(shè)計(jì) ??????????????????? 7 動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)布置方式 ???????????????????? 7 電池?cái)?shù)學(xué)模型 ????????????????????????? 8 流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ??????????????????????? 8 動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ?????????????????????? 10 動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì) ??????????????????????? 11 動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比設(shè)計(jì) ?????????????? ??????? 13 池組容量設(shè)計(jì) ??????????????????????? 14 計(jì)實(shí)例 ???????????????????????????? 15 動(dòng)機(jī)參數(shù)選擇 ??????????????????????? 15 動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì) ???????????????????? 16 電池參數(shù)設(shè)計(jì) ??????????????????????? 16 第三章 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性仿真 ??????????????????????? 17 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo) ???????????????????? 18 件簡(jiǎn)介 ??????????????????????? 18 利用 ?????????????? 18 ????????????????? 19 利用 ?????????? 21 第四章 論文總結(jié) ???????????????????????????? 25 致謝 參考文獻(xiàn) ????????????????? ???????????????? 26 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì)及動(dòng)力性仿真 摘要： 當(dāng)今關(guān)于環(huán)保和能源問(wèn)題備受關(guān)注，為解決這些問(wèn)題，電動(dòng)汽車(chē)呈獻(xiàn)出加速發(fā)展的趨勢(shì)。在汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，如何快速、低成本的開(kāi)發(fā)出技術(shù)指標(biāo)高、符合市場(chǎng)需要的電動(dòng)汽車(chē)，成為了新的課題。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的開(kāi)展，極好地解決了這一難題。根據(jù)課題的要求和客觀條件允許，本文采用了 本文在對(duì)電動(dòng)汽車(chē)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了綜合分析的基礎(chǔ)上，根據(jù) 動(dòng)力電池 、異步電機(jī)和整車(chē)受力情況建立了數(shù)學(xué)模型，主要對(duì)整車(chē)的動(dòng)力性進(jìn)行仿真，設(shè)定以下幾項(xiàng)計(jì)算任務(wù) :工況行駛和續(xù)駛里程計(jì)算、最高車(chē)速、最大爬坡度計(jì)算和加速性能等，在學(xué)習(xí) 立了 進(jìn)行了動(dòng)力性的計(jì)算。仿真結(jié)果表明，車(chē)輛的續(xù)駛里程、車(chē)速、加速性能和爬坡性能等動(dòng)力性能基本滿(mǎn)足性能指標(biāo)要求，說(shuō)明 部件的參數(shù)選擇能夠確保整車(chē)動(dòng)力性能達(dá)到要求的指標(biāo)。 關(guān)鍵詞 :電動(dòng)汽車(chē)，動(dòng)力性能，仿真， of as a of In to a V of a V— In of V, to of of V, be It to in 第一章 緒 論 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車(chē)已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚拇胶瓦\(yùn)輸工 具。汽車(chē)工業(yè)在當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中發(fā)揮了巨大的作用，是當(dāng)今世界最大、最重要的工業(yè)部門(mén)之一，是世界大多數(shù)國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)。但是與此同時(shí)，汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展所帶來(lái)的對(duì)石油資源需求的急劇增加和對(duì)環(huán)境嚴(yán)重的負(fù)面影響也日益引起了人們的關(guān)注，為了適應(yīng)發(fā)展的趨勢(shì)，世界各國(guó)的政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界正在加大對(duì)電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)投入的力度，加速 電動(dòng)汽車(chē)的商業(yè)化步伐。 電動(dòng)汽車(chē)是集汽車(chē)技術(shù)、電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)、電化學(xué)技術(shù)、能源與新材料技術(shù)于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品，是人類(lèi)新一代的清潔交通工具，與普通內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比，具有無(wú)污 染、噪聲低及節(jié)省石油資源的特點(diǎn)。基于以上電動(dòng)汽車(chē)自身特點(diǎn)，它的推廣有著不可估量的意義。電動(dòng)汽車(chē)作為“綠色的交通工具”，它的投入運(yùn)行不僅對(duì)緩解世界能源危機(jī)以及環(huán)境問(wèn)題有著重要的作用，對(duì)于我國(guó)自身相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及我國(guó)汽車(chē)業(yè)在國(guó)際中的地位也有著及其重要的意義。首先，電動(dòng)汽車(chē)是我國(guó)汽車(chē)工業(yè)趕超世界先進(jìn)水平的大好機(jī)會(huì)。中國(guó)在內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)技術(shù)上距國(guó)際先進(jìn)水平有近 20 年的差距，但在電動(dòng)汽車(chē)等環(huán)保型汽車(chē)的生產(chǎn)研發(fā)方面僅有 5年的差距。這意味著中國(guó)有可能在環(huán)保汽車(chē)時(shí)代到來(lái)之前，在談判桌上找到自己的位子。 建立我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)的 網(wǎng)絡(luò)、總成及通訊協(xié)議規(guī)程，開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)基本車(chē)輛控制器模塊，發(fā)展帶有電子管理系統(tǒng)的高性能動(dòng)力蓄電池組和具有數(shù)字控制系統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可大力促進(jìn)我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)零部件產(chǎn)業(yè)的形成。專(zhuān)家人士介紹無(wú)論采取何種類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)作為突破口都將帶動(dòng)新的產(chǎn)業(yè)鏈形成，形成一石多鳥(niǎo)的效應(yīng)。以電子產(chǎn)品為例，據(jù)估計(jì)，由于應(yīng)用的大大提高，電子產(chǎn)品在汽車(chē)造價(jià)的比例將由傳統(tǒng)汽車(chē)的 10%上升到電動(dòng)汽車(chē)的 60%，按照到2030 年我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)規(guī)模為 1000 萬(wàn)輛，平均每輛車(chē)售價(jià)為 10 萬(wàn)元計(jì)算，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化所帶動(dòng)的電子產(chǎn)品市場(chǎng)容量將達(dá)到 6000 億元。與此同時(shí)，由于電動(dòng)汽車(chē)對(duì)材料的輕量化要求還將是新材料、新技術(shù)的試驗(yàn)場(chǎng)，為新材料、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供了用武之地。比較而言，電動(dòng)汽車(chē)作為機(jī)械、冶金、電子、能源、新材料和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品的集成，同時(shí)也是信息技術(shù)、生物技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等多種高新技術(shù)的集成，是典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，其最終目標(biāo)是智能化、數(shù)字化和輕量化。在這一實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，與傳統(tǒng)汽車(chē)相比，其對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)效益將大上幾倍。 早在 19 世紀(jì) 30年代，英、法等國(guó)就有人研究電動(dòng)汽車(chē)。 1831年，約2亨利 (明了直流電動(dòng)機(jī)，不久世界上第一輛電動(dòng)汽車(chē)問(wèn)世。 1834 年，蘇格蘭人 (明了第一部真正具有實(shí)際意義的電動(dòng)汽車(chē)，比 1886 年誕生的第一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)還要早半個(gè)世紀(jì)，這部電動(dòng)車(chē)采用的能源是不可充電的簡(jiǎn)單玻璃封裝蓄電池。 1859 年，法國(guó)人普蘭特 (明了世界上第一只可充電的鉛酸蓄電池，為電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際應(yīng)用開(kāi)辟了道路。 1881 年，法國(guó)人特魯夫 (一次將直流電機(jī)和可充電電池用于私人車(chē)，在同年巴黎舉行的國(guó)際電器展覽會(huì)上，特魯夫展出了一輛能實(shí)際操作使 用的電動(dòng)三輪車(chē)。這輛車(chē)重160速達(dá)到 12km/h。 1888年，金鮑爾 (明的電動(dòng)汽車(chē)在美國(guó)波士頓投入運(yùn)營(yíng)。 1890年，在美國(guó)的依柯化州誕生了美國(guó)第一輛蓄電池汽車(chē)，時(shí)速達(dá)到 23km/h。 1893年，在芝加哥的世界博覽會(huì)上電動(dòng)汽車(chē)第一次取代了馬車(chē)被用作禮賓車(chē)。 1895年 ~1915年是早期電動(dòng)汽車(chē)的黃金時(shí)代，在這一時(shí)期美國(guó)電動(dòng)汽車(chē)占領(lǐng)了美國(guó)私人機(jī)動(dòng)車(chē)的主要市場(chǎng)。這個(gè)時(shí)期的電動(dòng)汽車(chē)代表了當(dāng)時(shí)車(chē)輛制造技術(shù)的精華。高雅的四輪轎車(chē)、運(yùn)貨車(chē)都可以隨時(shí)啟動(dòng)，加速時(shí)完全沒(méi)有噪音，在歐美各大城 市可以以 40km/h 的速度行駛，成為當(dāng)時(shí)都市中的一道亮麗的風(fēng)景線。 1894年，法國(guó)人保爾2普沙思 (造了一輛電動(dòng)四輪敞蓬小汽車(chē)， 54個(gè)蓄電池分成 6組，電動(dòng)機(jī)功率 2質(zhì)量 1365乘坐兩個(gè)乘客，時(shí)速可調(diào)整為 16 如圖 1示的電動(dòng)汽車(chē)是于 1894 年出現(xiàn)在紐約街頭的第一輛商用電動(dòng)汽車(chē)， 圖 1 1897年，英國(guó)倫敦街頭出現(xiàn)第一輛電動(dòng)出租車(chē)，它的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用的是雙繞組 的直流電機(jī)，用變換繞組連接進(jìn)行變速。車(chē)載有約 600重約 1300駛里程為 80 1899年，法國(guó)人金納茨 (造的炮彈型鋁合金車(chē)身的“永不滿(mǎn)足號(hào)” (動(dòng)汽車(chē)時(shí)速達(dá) 98km/h，在美國(guó)創(chuàng)下當(dāng)時(shí)的最高時(shí)速紀(jì)錄。 1900 年，美國(guó)售出的 4200 輛機(jī)動(dòng)車(chē)中， 38%是電動(dòng)汽車(chē)， 22%是內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，還有 40%的蒸汽機(jī)車(chē)。 1910年，愛(ài)迪生 (明的鎳鐵蓄電池一度成為電動(dòng)汽車(chē)的主要能源。 1912 年，是電動(dòng)汽車(chē)的全盛時(shí) 期。全美注冊(cè)的電動(dòng)汽車(chē)達(dá) 輛之多，其中包括轎車(chē)、卡車(chē)等等。電動(dòng)汽車(chē)的很多性能如經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性等不如燃油機(jī)汽車(chē)，所以電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展曾一度陷入低迷。 直到 20 世紀(jì)六七十年代發(fā)生了兩件重大事件：一件是汽車(chē)的排放污染在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼出現(xiàn)光化學(xué)煙霧，嚴(yán)重地威脅了人們的健康與生命安全，導(dǎo)致 1960 年美國(guó)加州首先立法控制汽車(chē)排放的污染物，此后在美國(guó)其它地區(qū)、日本以及歐洲各國(guó)相繼實(shí)施。另一件是1973 年爆發(fā)中東戰(zhàn)爭(zhēng)引起的石油危機(jī)，西方國(guó)家的汽車(chē)工業(yè)依賴(lài)進(jìn)口石油，石油危機(jī)嚴(yán)重的威脅到這些國(guó)家的利益和安全。這兩大事件 結(jié)束了電動(dòng)汽車(chē)的冬眠狀態(tài)，掀起了研究、開(kāi)發(fā)及應(yīng)用電動(dòng)汽車(chē)的又一高潮。電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展和開(kāi)發(fā)得到了各國(guó)政府的大力支持，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本、法國(guó)、德國(guó)等，電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)與研制工作居世界領(lǐng)先水平。 1966年 ~1967年，美國(guó)的通用、福特和美洲汽車(chē)公司分別開(kāi)發(fā)了新型的電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入了現(xiàn)代發(fā)展時(shí)期。 20世紀(jì) 70年代，克萊斯勒與通用汽車(chē)合作開(kāi)發(fā)了 了三大汽車(chē)公司外，許多獨(dú)立的專(zhuān)業(yè)電動(dòng)車(chē)開(kāi)發(fā)公司也紛紛成立，投入電動(dòng)車(chē)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)之中 [11]。 70年代末期，德國(guó)戴姆勒 一批 用鉛酸電池，電壓180V，容量 180A2 h，質(zhì)量 1000高時(shí)速 50km/h，最大爬坡度為 16%，原地起步加速到50km/4s，續(xù)駛里程可達(dá) 120 90年代初，美國(guó)通用公司開(kāi)發(fā)出 高時(shí)速可達(dá) 128km/h，從靜止加速到 96km/s，一次充電可行駛 144稱(chēng) 90 年代電動(dòng)汽車(chē)的經(jīng)典之作。同期，美國(guó)福特汽車(chē)公司和通用電氣公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了 姆勒 電力汽車(chē)四代”，續(xù)駛里程達(dá)到 450 1990年，美國(guó)通用公司推出“沖擊” (動(dòng)汽車(chē)，最高車(chē)速 120km/h，一次充電的最大續(xù)駛里程 196速性能為 8s(0~h)，對(duì)于 22010~10h。 1991年美國(guó)三大公司簽訂協(xié)議，合作研究電動(dòng)車(chē)車(chē)用先進(jìn)電池，成立先 進(jìn)電池聯(lián)合體 ( 1992 年美國(guó)政府資助 美元，讓通用、福特、克萊斯勒三大汽車(chē)公司組成美國(guó)先鋒電子財(cái)團(tuán) 1993年福特汽車(chē)公司研制成功電動(dòng)汽車(chē)生態(tài)之星 (并先后生產(chǎn) 81 輛分赴美國(guó)各地試運(yùn)行；克萊斯勒公司的道廳 車(chē)裝用鎳鐵電池，備有自動(dòng)加水系統(tǒng)， 2208小時(shí)充滿(mǎn)，最高時(shí)速 100km/h。 1995年美國(guó)已有 190多家企業(yè)研制和開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)，并進(jìn)行小批量生產(chǎn)。 在 20 世紀(jì) 90 年代末，豐田研制出一種蓄電池電動(dòng)車(chē) 車(chē) 0~97km/h 的加速時(shí)間為 18s，充電一次可連續(xù)行駛 130~160 1998 年，尼桑汽車(chē)公司在日本和美國(guó)銷(xiāo)售的 用尼桑公司自己開(kāi)發(fā)的鋰離子動(dòng)力電池 (循環(huán)壽命長(zhǎng)，可反復(fù)充電 1200次，使用壽命約為 10年，一次充電可行駛 124高車(chē)速可達(dá) 75km/h。 1999年底，三菱公司展出 備了新開(kāi)發(fā)的大容量、高輸出的鋰離子電池和大功率、高效率的永磁同步電動(dòng)機(jī)。 2002 年，豐田公司推出了燃料電池車(chē)的最新成果 合動(dòng)力車(chē)。采用一種高性能 車(chē)可載 5 人，最高車(chē)速可達(dá) 150km/h，續(xù)駛里程為 250車(chē)的另一個(gè)主要特點(diǎn)是裝有備用電池，可使汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)重新發(fā)電，這意味著汽車(chē)在重填燃料之前可繼續(xù)行駛一段比較長(zhǎng)的里程 。 2002 年 1 月，在北美國(guó)際汽車(chē)展覽會(huì)上，美國(guó)通用汽車(chē)公司展出了 主魔力 )燃料電池汽車(chē)。 2004年 11月的廣州國(guó)際車(chē)展上，本田公司推出了 早在 20 世紀(jì) 20 年代，在我國(guó)的某些城市就出現(xiàn)過(guò)早期的、最為原始的蓄電池車(chē)。 40 年代重慶進(jìn)行過(guò)電動(dòng)汽車(chē)的研究與試驗(yàn)，由于條件所限未能實(shí)現(xiàn)。解放以來(lái)，我國(guó)曾多次興起電動(dòng)汽車(chē)的研制熱潮。第一次是在 1958 年的大躍進(jìn)年代，當(dāng)時(shí)由于許多技術(shù)問(wèn)題未能解決，致使研制工作半途而廢。 第二次是在 60 年代初的三年困難時(shí)期，國(guó)內(nèi) 石油奇缺，為了自力更生解決能源需求，再次興起電動(dòng)汽車(chē)的研制熱潮，取得了不小的進(jìn)展。 1962年，上海公用事業(yè)研究所進(jìn)行“蓄電池微型汽車(chē)研究”研制成 整車(chē)滿(mǎn)載質(zhì)量為 968駛車(chē)速達(dá) h，一次充電的持續(xù)里程為 該車(chē)實(shí)際運(yùn)行了幾千公里，蓄電池的循環(huán)壽命達(dá)到 110次。由于蓄電池的技術(shù)沒(méi)過(guò)關(guān)，壽命太短，研制工作終止。 第三次是 70 年代初，人們奮力恢復(fù)瀕于崩潰的經(jīng)濟(jì)，在我國(guó)一些地方又開(kāi)始了電動(dòng)汽車(chē)的研究，但沒(méi)有取得突破性的進(jìn)展。 進(jìn)入 80 年代，我國(guó)改革開(kāi)放，經(jīng)濟(jì)起飛 ，在北京、上海、天津、洛陽(yáng)、武漢、杭州、珠海等地研制電動(dòng)汽車(chē)此起彼伏。 1987年 12月成立了中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車(chē)輛研究會(huì)。同期我國(guó)已研制出多輛電動(dòng)汽車(chē)，如清華大學(xué)研制的電動(dòng)中型面包車(chē)，四川的“中山胡”牌電動(dòng)微型車(chē)，鄭州華聯(lián)電樞高科技有限公司研制的電動(dòng)牽引車(chē)及 1993年，香港大學(xué)研制出 4 座電動(dòng)轎車(chē) 配置了功率為 4564V 鎳蓄電池組。 車(chē)最高速度 110km/h， 0~48km/h 的加速時(shí)間為 88km/次 充電的續(xù)駛里程為 176 1996年 3月 26日，中國(guó)遠(yuǎn)望集團(tuán)總公司研制的兩輛大客車(chē) 高時(shí)速可達(dá) 90km/h，最大行駛里程為 150用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 2001 年，科技部組織實(shí)施了電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)。四年過(guò)去，在電動(dòng)汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)及整車(chē)技術(shù)上取得了較大進(jìn)展，目前，小型純電動(dòng)車(chē)輛已通過(guò)產(chǎn)品型式認(rèn)證試驗(yàn)，混合動(dòng)力汽車(chē)已開(kāi)始商業(yè)化試驗(yàn)示范運(yùn)行，燃料電池汽車(chē)已經(jīng)研制實(shí)用樣車(chē)，即將開(kāi)始商業(yè)示范運(yùn)行。各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)入實(shí)用化考核階段。我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展正步入大規(guī)模產(chǎn) 業(yè)化的前夜。 “ 2008年北京奧運(yùn)會(huì)”和“ 2010年上海世博會(huì)”對(duì)電動(dòng)汽車(chē)有著 20億元的市場(chǎng)規(guī)劃和需求。由此在國(guó)內(nèi)掀起了一股空前的研發(fā)熱潮，首批 74 項(xiàng)課題于 2002年 1月開(kāi)始攻關(guān)，全國(guó)幾乎所有與此相關(guān)的企業(yè)、高校和研究所都已相繼加入，目前，總投入 3億元。國(guó)家科學(xué)技術(shù)部在國(guó)內(nèi)選定了北京、天津、武漢和威海 4個(gè)城市作為電動(dòng)汽車(chē)示范運(yùn)行城市，經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行來(lái)看，其整體效果還是不錯(cuò)的。所以近來(lái)，山東、江西、廣東等地的城市也開(kāi)始陸續(xù)使用電 動(dòng)汽車(chē)來(lái)替代原有的公交車(chē)輛。 2004年 11 月 12 日，同濟(jì)大學(xué)推出了燃料電池轎車(chē)“ 超越二號(hào)”，最高時(shí)速達(dá) 118地起步加速到最高時(shí)速耗時(shí) 駛里程為 168 2005年 2月 3日，東風(fēng)汽車(chē)公司和武漢理工大學(xué)合作聯(lián)合研發(fā)的東風(fēng)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)“楚人一號(hào)”通過(guò)專(zhuān)家組驗(yàn)收。節(jié)能和環(huán)保的要求促進(jìn)了電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。展望未來(lái)的幾十年，在新技術(shù)的支持下，將繼續(xù)發(fā)展蓄電池及先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。純電動(dòng)汽車(chē)將主要用于小型車(chē)輛市場(chǎng)，比如社區(qū)交通?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)能滿(mǎn)足使用者的需求，將得到迅速發(fā)展。由于燃料電池電動(dòng)汽車(chē)幾乎可以達(dá)到零排放，而且比內(nèi)燃機(jī)車(chē)輛驅(qū)動(dòng)能力好，所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，它將成為未來(lái)的主 流車(chē)輛。通過(guò)各方面的共同努力，必然會(huì)迎來(lái)一個(gè)清潔電動(dòng)汽車(chē)的新時(shí)代。 (1)本論文將對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系的傳動(dòng)比和電池組容量等參數(shù)設(shè)計(jì)的原則和方法進(jìn)行分析和探討。 (2)號(hào)的電動(dòng)汽車(chē)作為研究對(duì)象，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系的主要參數(shù)進(jìn)行合理的選擇和匹配；基于池等的性能仿真模型。 (3)用電動(dòng)汽車(chē)仿真軟件 的自動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)方法對(duì)電動(dòng)機(jī)功率、蓄電池容量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理。 (4)對(duì)優(yōu)化結(jié)果應(yīng)用仿真軟件 整車(chē)動(dòng)力性進(jìn)行仿 真計(jì)算，驗(yàn)證以鎳氫電池為能源的電動(dòng)汽車(chē)的加速性、爬坡性、最大車(chē)速等動(dòng)力性及續(xù)駛里程是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，從而驗(yàn)證優(yōu)化方法及結(jié)果的合理性和有效性。 第二章 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系的參數(shù)設(shè)計(jì) 電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的核心部分，其性能決定著電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行性能的好壞。目前，電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)具有以下四種布置方式： (1)第一種與傳統(tǒng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的布置方式一致，帶有變速器。這種布置可以提高電動(dòng)汽車(chē)的起動(dòng)扭矩，增加低速時(shí)電動(dòng)汽車(chē)的后備功率。 (2)第二種取消了離合器和變速器。這種方式對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求較高，不僅要求電動(dòng)機(jī)具有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且要求具有較大的后備功率，以保證電動(dòng)汽車(chē)的起動(dòng)、爬坡、加速超車(chē)等動(dòng)力性。 (3)第三種布置方式將電動(dòng)機(jī)裝到驅(qū)動(dòng)軸上，直接由電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。這種傳動(dòng)方式同樣對(duì)電動(dòng)機(jī)有較高的要求，大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和后備功率，同時(shí)不僅要求控制系統(tǒng)有較高的控制精度，而且要具備良好的可靠性，從而保證電動(dòng)汽車(chē)行駛的安全、平穩(wěn)。 (4)第四種布置同第三種布置方式比較接近，將電動(dòng)機(jī)直接裝到了驅(qū)動(dòng)輪上，由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛。 目前，我國(guó) 的電動(dòng)汽車(chē)大都建立在改裝車(chē)的基礎(chǔ)上，其設(shè)計(jì)是一項(xiàng)機(jī)電一體化的綜合工程。改裝后高性能的獲得并不是簡(jiǎn)單地將內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱換成電動(dòng)機(jī)和蓄電池便可以實(shí)現(xiàn)的，它必須對(duì)蓄電池、電動(dòng)機(jī)、變速器、減速器和控制系統(tǒng)等參數(shù)進(jìn)行合理的匹配，而且在總體方案布置時(shí)必須保證連接可靠、軸荷分配合理等等才能獲得。鑒于目前國(guó)內(nèi)對(duì)電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)的研究還未達(dá)到使用電動(dòng)輪的要求，故本論文的研究仍然建立在傳統(tǒng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。 在當(dāng)前的電動(dòng)汽車(chē)仿真軟件中，電池模型多采用內(nèi)阻模型。內(nèi)阻模型將電池看成是一個(gè)理想的電壓源和一個(gè)電阻串聯(lián)的等效電路，簡(jiǎn)化模型如圖 2 圖中 單體電池電動(dòng)勢(shì)（ V）； U —— 工作電壓（ V）； I —— 工作電流（ A）； 等效內(nèi)阻（Ω）。 由圖 2 ?電池 電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻受多個(gè)因素影響，數(shù)值隨電池狀態(tài)時(shí)時(shí)變化，但通常只考慮主要因素的影響，例如在電動(dòng)汽車(chē)的仿真軟件 ，內(nèi)阻模型將和看作荷電狀態(tài) 溫度 面為了簡(jiǎn)化計(jì)算，暫將其視為常數(shù)。得到， ( in ??電池的放電功率為： ? 電池的最大輸出功率為： b ?是一個(gè)理論的計(jì)算值。在實(shí)際 應(yīng)用中為了防止過(guò)大的放電電流而產(chǎn)生過(guò)大的熱量進(jìn)而影響到電池壽命，通常要求電池工作電壓處于 2/3~1倍的范圍內(nèi)，這樣也可以保證電池具有較高的效率。故在實(shí)際應(yīng)用中電池的最大功率應(yīng)限制為： b 92 電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)中最關(guān)鍵的系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型和性能直接決定了電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行性能。作為電動(dòng)汽車(chē)的牽引電機(jī)，應(yīng)具有寬的調(diào)速范圍、高的轉(zhuǎn)速及足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，還要求體積小、重量輕、效率高，并且能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)制動(dòng)和能量回饋。由于直流電機(jī)具有良好的起動(dòng)能力 和調(diào)速性能，早期開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)大多數(shù)都采用直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。然而隨著電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，以及各種高性能電力電子元件的出現(xiàn)，交流調(diào)速技術(shù)有 了迅速的發(fā)展，現(xiàn)已經(jīng)能獲得同直流電機(jī)一樣優(yōu)良的調(diào)速性能。而且交流感應(yīng)電機(jī)所具有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)非常適合電動(dòng)汽車(chē)的要求。所以，在近來(lái)的電動(dòng)汽車(chē)研制中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都競(jìng)相采用交流感應(yīng)電機(jī) (1) 電流、電壓、磁鏈方程交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)三相定子繞阻的電流為： 1 2 0si n ( ?? )240si n ( ?? 式中 f —— 定子繞組電流的頻率； 釘子繞組電流的幅值； ?? 2f? —— 三相定子繞組中電流的角速度。 轉(zhuǎn)子繞阻的電流為： 0si n?)120si n (0 ?? )2 4 0si n (0 ?? 式中 轉(zhuǎn)子繞組單位電流幅值； ?? 2 00f? —— 三相轉(zhuǎn)子繞組中電流的角速度； 60)( 010p ?? —— 轉(zhuǎn)子繞組中電流頻率； p —— 磁極對(duì)數(shù)； — 負(fù)載轉(zhuǎn)速； 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速； 式中 K──轉(zhuǎn)子繞阻和定子繞阻的匝數(shù)比。 三相定子繞阻、轉(zhuǎn)子繞阻的電壓平衡方程式可寫(xiě)為： ?? ? 將上述各量度折算到定子的一側(cè)，電壓方程可轉(zhuǎn)寫(xiě)為矩陣形式： 式中 各相繞組的瞬時(shí)電流； 各相繞組的瞬時(shí) 電壓； ?A、 ?B、 ?C、 ?a、 ?b、 ?c—— 各相繞組的全磁鏈； 定子、轉(zhuǎn)子繞組的電阻。 每個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)撬旧淼淖愿写沛満推渌@組對(duì) 它的互感磁鏈之和，因此，六個(gè)繞組的磁鏈可表示為： ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????式中 各繞組的互感。 對(duì)于每一相繞組來(lái)說(shuō)，它所交鏈的磁通是互感磁通和漏感磁通之和，因此，定子各項(xiàng)自感為： 1 ????轉(zhuǎn)子各項(xiàng)自感為： 2 ????式中 定子漏感； 轉(zhuǎn)子漏感； 1 ?—— 定子互感，轉(zhuǎn)子互感。 兩相繞組之間只有互感?；ジ杏址譃閮深?lèi)：定子三相繞組之間和轉(zhuǎn)子三相繞組之間位置都是固定的，所以互感為常值；定子任意的一相與轉(zhuǎn)子的任意一相之間 的位置是變化的，互感隨著角位移θ的變化而變化?，F(xiàn)在先討論第一類(lèi)，由于三相繞組的軸線在空間的相位差是± 120°。在假定氣隙磁通為正弦分布的條件下， 第一類(lèi)互感為： 21??????? 21??????? 第二類(lèi)互感為： ?c o ????? )120c o s(1 ??????? ???????(2)使用交流電機(jī)的電動(dòng)汽車(chē)的主電路的功率模型當(dāng)采用交流感應(yīng)電機(jī)時(shí)， 電動(dòng)汽車(chē)的主電路是指給電動(dòng)汽車(chē)行駛提供所需能量的電路，即動(dòng)力蓄電池組到控制器或逆變器之間的直流電路，以及逆變器與交流電機(jī)之間的交流電路，將這兩條電路稱(chēng)為電動(dòng)汽車(chē)的主電路。 三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)功率為： ?c o 式中 逆變器輸出端的線電壓； — 逆變器輸出端的電流； ?— 交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率因素。 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿(mǎn)足車(chē)輛對(duì)動(dòng)力性能的要求和續(xù)駛里程的要求。車(chē)輛行駛的動(dòng)力性能可以用以下四個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)： (1)起步加速性能車(chē)輛在設(shè)定時(shí)間內(nèi)由靜止加速到額定車(chē)速或走過(guò)預(yù)定的距離的能力。 (2)以額定車(chē)速穩(wěn)定行駛的能力對(duì)電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，蓄電池和電動(dòng)機(jī)應(yīng)該能提供車(chē)輛以額定車(chē)速穩(wěn)定行駛的全部功率需求，并且根據(jù)我國(guó)的道路狀況至少能克服坡度為 3%的路面阻力。 (3)以最高車(chē)速穩(wěn)定行駛的能力在電動(dòng)汽車(chē)上，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率應(yīng)該能夠維持車(chē)輛以最高車(chē) 速行駛。 (4)爬坡能力電動(dòng)汽車(chē)能以一定的速度行駛在一定坡度的路面上。另外，在電動(dòng)汽車(chē)上的蓄電池所輸出的電能和電量應(yīng)該能夠維持電動(dòng)汽車(chē)在一定工況下行駛額定的里程。 電動(dòng)機(jī)的功率包括額定功率和最大功率。電動(dòng)機(jī)的功率選得越大，則電動(dòng)汽車(chē)的后備功率越多，加速和爬坡性能越好，但同時(shí)電動(dòng)機(jī)的體積和質(zhì)量也會(huì)迅速增加，而且會(huì)使電動(dòng)機(jī)不能經(jīng)常工作在峰值功率附近，從而會(huì)出現(xiàn)大馬拉小車(chē)的現(xiàn)象，使電動(dòng)機(jī)的效率下降。因此，電動(dòng)機(jī)的功率不能選得太大，應(yīng)該依照電動(dòng)汽車(chē)的最高行駛車(chē)速、爬坡和加速性能來(lái)確定電動(dòng)機(jī) 的功率。設(shè)計(jì)中常常以先保證汽車(chē)預(yù)期的最高車(chē)速來(lái)初步選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)有的功率。已知電動(dòng)汽車(chē)期望的最高車(chē)速，選擇的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大體上等于但不小于汽車(chē)以最高車(chē)速行駛時(shí)行駛阻力消耗的功率之和。電動(dòng)汽車(chē)以最高車(chē)速行駛消耗的功率： M g 3m a xm a x 761403600m a x??? 式中 M —— 整車(chē)質(zhì)量（ f —— 滾動(dòng)阻力系數(shù)； — 迎風(fēng)阻力系數(shù)。 A —— 迎風(fēng)面積（ 電動(dòng)汽車(chē)以某一車(chē)速爬上一定坡度消耗的功率： 036003 ???? 式中 電動(dòng)汽車(chē)行駛的速度（ km/h）； i —— 坡度。 電動(dòng)汽車(chē)在水平路面上加速行駛消耗的功率： ???? 2022111 ?? ??? ? 式中 ? —— 汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ； 飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ ； R —— 車(chē)輪的 半徑（ m）； 變速箱傳動(dòng)比； 主減速器傳動(dòng)比。 總之，電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)能同時(shí)滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)最高車(chē)速、加速度及爬坡度的要求。所以電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的額定功率： ? ,m a x { ???? 電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的最大功率： PP ?m 式中 ?t—— 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率； ? —— 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)。 在電動(dòng)機(jī)輸出特性一定時(shí)，傳動(dòng)系的傳動(dòng)比如何選擇，依賴(lài)于整車(chē)的動(dòng) 力性指標(biāo)要求，即電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)比的選擇應(yīng)該滿(mǎn)足汽車(chē)最高期望車(chē)速、最大 爬坡度以及對(duì)加速度時(shí)間的要求。 (1)傳動(dòng)系速比的上限傳動(dòng)系速比的上限由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速和最高行駛 車(chē)速確定。 ? ?U a xm a ? 0式中 主減速器的傳動(dòng)比； 變速器的傳動(dòng)比。 (2)傳動(dòng)系速比的下限傳動(dòng)系速比的下限由下述兩種方法算出的傳動(dòng)系 速比的最大值確定。 由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大輸出扭矩和最大行駛車(chē)速對(duì)應(yīng)的行駛阻力 確定傳動(dòng)系速比下限： ? ? T 式中 最高車(chē)速對(duì)應(yīng)的行駛阻力（ N）； 電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的輸出扭矩（ N2 M）。 由電動(dòng)機(jī)的最大輸出扭矩和最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力確定傳動(dòng)系速比 下限： ? 式中 最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力（ N）； 電動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩（ N2 M）。 電池組容量的選擇主要考慮車(chē)輛行駛時(shí)的最大輸出功率和消耗的 能量， 以保證電動(dòng)汽車(chē)對(duì)動(dòng)力性和續(xù)駛里程的要求 [25]。 (1)由電動(dòng)汽車(chē)所需的最大功率選擇電池組數(shù)目蓄電池的攜帶能量必須 大于或等于電動(dòng)汽車(chē)的最大能耗，如此才能保證電動(dòng)汽車(chē)行駛要求。所以要 求電池組數(shù)目： Nn ?m a xm a x? 式中 ?e—— 電動(dòng)機(jī)的工作效率； ? 電動(dòng)機(jī)控制器的工作效率； N —— 單個(gè)電池組所包含的電池的數(shù) 目。 (2)由續(xù)駛里程選擇電池組的數(shù)目在汽車(chē)充電前，蓄電池所攜帶的能量 必須保證電動(dòng)汽車(chē)能夠行駛一定的里程。所以電池組數(shù)目： 000? 式中 L—— 續(xù)駛里程（ W—— 電動(dòng)汽車(chē)行駛 1 單個(gè)電池的電壓（ V）。 從 (1)(2)中選擇較大者確定電池組組數(shù)。 計(jì)實(shí)例 電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)參數(shù)和技術(shù)性能如下表： 技術(shù)性能參數(shù) 符號(hào) 單位 參數(shù)值 整車(chē)整備質(zhì)量 M 350 滾動(dòng)阻力系數(shù) f — 風(fēng)面積 A 2m 風(fēng)阻力系數(shù) 胎滾動(dòng)半徑 R m 大期望車(chē)速 m/h >90 加速性能 T s 0～ 50km/0% 續(xù)駛里程 L 速 >230 工況 >150 直流電動(dòng)機(jī)的電樞電壓、電流和磁通之間耦合較弱，具有良好的機(jī)械特性，能在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，起動(dòng)、制動(dòng)性能良好。但隨著 生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，直流拖動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)逐步顯現(xiàn)。由于換向器的存在，使其維護(hù)工作量加大，最高轉(zhuǎn)速、使用環(huán)境都受到限制。而且交流電動(dòng) 機(jī)經(jīng)過(guò)多年的研制，不斷的取得新的突破，逐步獲得電動(dòng)汽車(chē)的青睞。所以本論文選取交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 由公式計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)的最大功率為 動(dòng)汽車(chē)所用的電動(dòng)機(jī)具有較大的過(guò)載能力，最大功率可達(dá)額定功率的 3倍左右。因此，按勻速模式選擇的電動(dòng)機(jī)功率完全能夠滿(mǎn)足加速模式下動(dòng)力性能的要求。參考 額定功率 0定電壓 20V ；最大電流 80A；過(guò)載系數(shù)λ =高轉(zhuǎn)速 9000r/ 目前，電動(dòng)汽車(chē)主要在市區(qū)和城市近郊使用，它所遇到的工況多種多樣，最低穩(wěn)定車(chē)速在3~6km/h 范圍內(nèi)，最高車(chē)速可達(dá) 100km/h(本論文中要求 )，甚至更高。電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中所遇到的阻力變化很大，變化范圍在 6倍以上，而單靠電 動(dòng)機(jī)的力矩變化是不能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)行駛性能要求的。因此，在電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間需要安裝減速器和變速器，一方面使電動(dòng)汽車(chē)滿(mǎn)足行駛性能要求，另一方面使電動(dòng)機(jī)經(jīng)常保持在高效率的工作范圍內(nèi)工作，減輕電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池組的負(fù)荷。為了滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)行駛阻力的變化范圍，減輕電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池的負(fù)荷，提高工作效率，又使傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不過(guò)于復(fù)雜以至降低工作效率，本論文采用Ⅲ檔變速器。 (1)主減速器速比的選擇設(shè)傳動(dòng)系變速器第Ⅲ檔為直接檔即，又有電動(dòng)機(jī)的最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速r/以由公式得： 1，又有電動(dòng)機(jī)的最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 9000r/所以由上述公式得， ?考多種汽車(chē)主減速器速比經(jīng)驗(yàn)值及 步確定主減速器速比為 （ 2）變速器速比的選擇汽車(chē)傳動(dòng)系各檔的傳動(dòng)比大體上按等比級(jí)數(shù)分配，這種 分配變速器速比的方法使汽車(chē)經(jīng)常工作在大的功率范圍內(nèi)，可以充分利用蓄電池所提供的一次充放電的有限能量，提高動(dòng)力性，增加續(xù)駛里程。 由公式得到， 據(jù)等比級(jí)數(shù)的分配方法： ?3221 ?? ii gg q 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的選用不僅應(yīng)該考慮動(dòng)力性因素還應(yīng)該考慮環(huán)保方面 的因素。 以鉛酸電池、鋰電池、鎳鎘電池、鎳氫電池四種當(dāng)今最熱門(mén)的電動(dòng)汽車(chē) 儲(chǔ)能電池為代表，比較四 種電池的性能參數(shù)，見(jiàn)下表： 鉛酸 鋰電池 鎳鎘 鎳氫 能量密度（ ） 60~100 250 110 190 比能量 (Wh/30~50 120~140 40~50 50~80 功率密度 (W/L) 120 — — 480 比功率 (W/200~400 200~300 150~350 150~300 續(xù)駛里程 (60 195 120 250 循環(huán)壽命 (次 ) 400~600 1200 800~2000 800~1000 充電時(shí)間 (h) 8~17 <3 5~60 <6 能 量效率 (%) 65 — 65 90 可回收利用率 (%) 97 50 99 90 價(jià)格 ($/100 200 300 200 鉛酸電池由于價(jià)格低廉、原料易得、使用可靠、可大電流放電及技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)一直占領(lǐng)著電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)用電池市場(chǎng)。但近幾年來(lái)，鎳氫電池技術(shù)逐漸純熟，它的續(xù)駛里程和使用壽命是鉛酸電池的兩倍，更兼在實(shí)際使用中它的能量密度和峰值功率密度較高，大有后來(lái)者居上的趨勢(shì)。鋰電池具有高能量密度、高功率密度和很長(zhǎng)的循環(huán)壽命，可防止過(guò)充電和過(guò)放電，是理想的動(dòng)力電池，但成本太高、發(fā)熱嚴(yán)重，到目前為止還 處于試驗(yàn)階段。 鎳鎘電池屬堿性蓄電池能量密度、比能量、比功率較高，但含鎘，重金屬污染嚴(yán)重。鎳氫電池是一種新型環(huán)保的高容量二次電池，其特性和鎳鎘電池相似，只是以吸藏氫氣的合金材料(代了鎳鎘電池中的負(fù)極材料鎘 (較之上述其它電池鎳氫電池有許多優(yōu)點(diǎn)：能量密度高，是鎳鎘電池的 倍；可快速充放電，低溫性能好；可密封，耐過(guò)充放電性能強(qiáng)；無(wú)毒無(wú)環(huán)境污染，不使用貴金屬；無(wú)記憶效應(yīng)。 綜合考慮電池的各項(xiàng)性能及發(fā)展前景，本論文選用 司研制的鎳氫電池，比電容達(dá)250A2 h，比電壓 能量 達(dá) 80Wh/功率 230W/ （ 1）由電動(dòng)機(jī)功率確定電池組的數(shù)目由式求得單個(gè)電池的最大輸出 為而由式得， ?n （ 2）由續(xù)駛里程確定電池組的數(shù)目由式 (2， 97 ??深度一般不超過(guò) 80%，故取 5 ??1)(2)，取電池組數(shù)目 n=22。 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)都是由汽車(chē)行駛時(shí)所消耗的能量 出發(fā)推導(dǎo)計(jì)算得到的，理論上，它的動(dòng)力性、續(xù)駛里程都應(yīng)該滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。下面通過(guò)仿真試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。匹配設(shè)計(jì)參數(shù)詳見(jiàn)下表： 參數(shù)符號(hào) 參數(shù)值 電動(dòng)機(jī) 額定功率 最大轉(zhuǎn)速 額定電壓 30000r/20V 傳動(dòng)系速比 主減速器速比 1檔變速器速比 2檔變速器速比 3檔變速器速比 蓄電池 額定容量 額定電壓 電池組數(shù)目 90V 22 第三章 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性仿真 評(píng)價(jià)指標(biāo) 電動(dòng)汽車(chē)種類(lèi)繁多、性能各異，如何建立一個(gè)統(tǒng)一的性能標(biāo)準(zhǔn)，以評(píng)價(jià)這些不同廠家生產(chǎn)的、不同類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)，成為電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的一項(xiàng)基礎(chǔ)研究。對(duì)于傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)，最高時(shí)速和加速能力是最重要的性能指標(biāo)。由于每次加滿(mǎn)油的行駛里程已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人們的一般要求，因而行駛里程對(duì)燃油汽車(chē)來(lái)講，只是次要的性能指標(biāo)。在環(huán)保意識(shí)不斷提高的今天，人們己不再簡(jiǎn)單地追求汽車(chē)最高車(chē)速和加速性能，燃油汽車(chē)的廢氣排放己成為汽車(chē)性能的又一重要的考核指標(biāo)。此外，汽車(chē)的舒適性、安全性等等也都會(huì)成為汽車(chē)推銷(xiāo)商的賣(mài)點(diǎn)。 對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)，一次充電后 的電大行駛里程則是最重要的性能指標(biāo)。這是因?yàn)?，一輛 00大部分的現(xiàn)代電動(dòng)汽一次充電后的行駛里程在100一 200低于燃油汽車(chē)，還不能完全滿(mǎn)足人們對(duì)現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車(chē)輛的要求，從而成為制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要因素。因此人們?cè)谠u(píng)價(jià)電動(dòng)汽車(chē)的性能時(shí)，主要考慮如下性能指標(biāo) : （ 1） 最大行駛里程 ( 電動(dòng)汽車(chē)每次充滿(mǎn)電后的最大行駛里程 ; （ 2） 加速能力 (s)— 電動(dòng)汽車(chē)從靜止加速到一定的時(shí)速，如 0~40、 0~60km/h 所需的時(shí)間； （ 3） 最高車(chē)速 (km/h)— 電動(dòng)汽車(chē)所能達(dá)到的最高車(chē)速 。 在不同的行駛方式下 (如在繁華的都市街道上，需不斷制動(dòng)、起動(dòng)，和在高速公路上，可以勻速連續(xù)駕駛 )，行駛里程有很大的差異，為了合理的評(píng)價(jià)機(jī)動(dòng)車(chē)的性能，人們制定了統(tǒng)一的機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛模式。由于不同國(guó)家或地區(qū)的駕駛條件差異很大，各個(gè)國(guó)家分別制定有自己的駕駛模式，其中主要有 :美國(guó)聯(lián)邦都市駕駛模式 (歐洲駕駛模式 (美國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)工程師協(xié)會(huì) (駛模式、日本電動(dòng)汽車(chē)協(xié)會(huì)的駕駛模式。 由于我國(guó)的電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)起步較晚，目前尚未建立自己的電動(dòng)汽車(chē)駕駛測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)式，而一直沿用美國(guó)或歐洲的標(biāo)準(zhǔn)，本文仿真時(shí)選用美 國(guó)聯(lián)邦都市駕駛模式 ( 用逆向和正向相結(jié)合的建模方法。逆向建模方法是假設(shè)汽滿(mǎn)足所要求的行 駛循環(huán)的軌跡功率需求，從而來(lái)反推計(jì)算動(dòng)力系各個(gè)總成應(yīng)該如何執(zhí)行以輸出相應(yīng)的功率。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要駕駛員模型，可以?xún)H通過(guò)迭代法來(lái)預(yù)測(cè)汽車(chē)的各項(xiàng)性能。 以它的各個(gè)總成模塊可以很容易的擴(kuò)充和改進(jìn)，各個(gè)模塊可以隨意的組合使用。此外，用戶(hù)也可以根據(jù)自己的需要，建立新模型，來(lái)定義設(shè)計(jì)者需要的汽車(chē)模型。 定義車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)的類(lèi)型。一種是 部保存了包括 內(nèi)的 37種電動(dòng)汽車(chē)的數(shù)據(jù)文件，用戶(hù)可以選擇合適類(lèi)型的汽車(chē)，在此基礎(chǔ)上加以修改。另一種是 池電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)、并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)、串聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)、混聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)等 8種類(lèi)型的傳動(dòng)系統(tǒng)，用戶(hù)可以以此為模板定義自己的傳動(dòng)系統(tǒng)。另外用戶(hù)還可以自定義新類(lèi)型的傳動(dòng)系統(tǒng)增加到 發(fā)動(dòng)機(jī) (能源儲(chǔ)存系 (稱(chēng) 電動(dòng)機(jī) (多個(gè)部件的仿真模型。 多重循環(huán) (測(cè)試過(guò)程 ( 種仿真工況來(lái)仿真車(chē)輛的性能。： (1)道路循環(huán)提供了 6種國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的道路循環(huán)，另外提供了行程設(shè)計(jì)器 (可以將多達(dá) 8種不同的道路循環(huán)任意組合在一起，綜合仿真車(chē)輛的性能。 (2)多重循環(huán)功能可以用 批處理的方式以相同的初始條件，快速計(jì)算和保存不同的道路循環(huán)情況下的仿真結(jié)果，并將它們顯示在一起，供用戶(hù)進(jìn)行比較。 (3)測(cè)試過(guò)程包括 種國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試過(guò)程供用戶(hù)選擇仿真。 (1)仿真參數(shù)圖 (能同時(shí)顯示任意 4組部件參數(shù)值隨仿真時(shí)間的變化情況。 (2)仿真報(bào)告 (包括燃料消耗率、行駛距離、有害氣體排放、加速度和爬坡能力報(bào)告。 (3)能源消耗圖 (報(bào)告各個(gè)部件在做功模式 (能量再生模式 (的輸入能量、輸出能量、損失能量和效率。 (4)比較仿真 (功能可以同時(shí)打開(kāi) 8 個(gè)仿真結(jié)果文件和測(cè)試數(shù)據(jù)文件，將它們顯示在同一幅坐標(biāo)圖上進(jìn)行比較。另外提供了條形圖 (極坐標(biāo)圖(種方式進(jìn)行比較。 (5)重放功能 (可視化的 動(dòng)態(tài)顯示仿真結(jié)果，它的界面與交互式仿真的 本論文利用 于該軟件隨意組合電動(dòng)汽車(chē)；通過(guò)電動(dòng)汽車(chē)的一系列結(jié)構(gòu)技術(shù)參數(shù)，對(duì)于任意一款電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行修改，建立自己的汽車(chē)模塊，組成需要的汽車(chē)模型；應(yīng)用 短時(shí)間內(nèi)快 速的測(cè)試汽車(chē)的部分性能。 用 仿真軟件 面己經(jīng)做過(guò)簡(jiǎn)單介紹，我認(rèn)為應(yīng)用 便簡(jiǎn)捷。我們可以通過(guò)直接在 直接輸入汽車(chē)的仿真參數(shù)，當(dāng)然也可以通過(guò)各部件的內(nèi)部 .。文件來(lái)進(jìn)行修改，兩種方式產(chǎn)生的效果是一樣的。 下面我們通過(guò)在 擊主界面右上角的 入?yún)?shù)輸入窗口，如圖所示，在此窗口中可輸入爬坡度任務(wù)設(shè)定、加速度任務(wù)設(shè)定 汽車(chē)參數(shù)配置窗口 汽車(chē)爬坡度設(shè)定 汽車(chē)加速度設(shè)定 1、定義計(jì)算任務(wù) 因?yàn)楸敬稳蝿?wù)是對(duì)整車(chē)的動(dòng)力性進(jìn)行仿真，因此設(shè)定以下幾項(xiàng)計(jì)算任務(wù)： 最高車(chē)速 ( 最大爬坡度計(jì)算 (加速性能 (2、仿真計(jì)算結(jié)果 : 仿真計(jì)算結(jié)果： 能源消耗情況 能源消耗示意圖 能源再生示意圖 工況行駛和續(xù)駛里程計(jì)算 (圖為 速和里程的計(jì)算結(jié)果。 工況計(jì)算結(jié)果 從計(jì)算結(jié)果可以看出，在 況下，最高車(chē)速為 h，速度為 55km/h 時(shí)的最大爬坡度為 40%， 0— 50km/h 用時(shí) ， 50— 80km/h 用時(shí) 5 秒， 0— 80 時(shí) 。利用件的仿真結(jié)果可以看出汽車(chē)的動(dòng)力性能非常好，可以滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性要求。 第四章 論文總結(jié) 本論文是基于電動(dòng)汽車(chē)的各傳動(dòng)部分建立各自的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上進(jìn)行的動(dòng)力性能仿真，并查閱了大量資料的基礎(chǔ) 上所撰寫(xiě)的。論文是以 行了該車(chē)型的最高速度、最大爬坡度、 0— 50km/50— 80km/仿真的結(jié)果可以看出 電池和電動(dòng)機(jī)的 （ 1）分析了交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和蓄電池的數(shù)學(xué)模型。對(duì)直流電機(jī)和交流電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)以及幾種代表性電池的性能作了比較，選用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，鎳氫電池作為動(dòng)力源。 （ 2）比較了幾種常見(jiàn)的電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)布置方式。電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)型式雖是電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)，但對(duì)電機(jī)和控制系統(tǒng)的要求很高，因此本論文選 擇了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式。在此基礎(chǔ)上，提出了一套比較合理的參數(shù)設(shè)計(jì)方法。 （ 3）在所建立的數(shù)學(xué)模型上利用 電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)提供了行之有效的方法。 本論文的不足之處在于模型的建立與實(shí)際情況略有差距，另外我國(guó)沒(méi)有自己的道路環(huán)境系統(tǒng)，該論文是利用美國(guó)所制定的道路環(huán)境。 致謝 我的能夠順利完成我要感謝每一個(gè)在