纯电动汽车计算技术研究报告.ppt

Company Logo LOGO ——纯电动 汽车仿真 纯电动汽车车动力系参数匹配 电动汽车的动力系统主要包括电动机、动力电池、传动系和控制系统四部分。电动汽车动力匹配的任务是在满足整车动力性能要求的基础上合理选择动力总成中各部件参数，降低改装成本和提高续驶里程 。 1、电动机的参数匹配 电动机是纯电动汽车的唯一动力源，其性能与电动汽车整车性能密切相关，因此，对电动机的选择及参数匹配是研究设计纯电动汽车动力系统的关键之一。为了高性能地驱动电动汽车，驱动电机在性能上须达到一定的要求，通常要求驱动电机能够频繁起动／停车、加速／减速，转矩控制的动态性能要求高；在低速或爬坡时，转矩要高，而在高速行驶时，转矩要低；其次，驱动电机的的调速范围要宽，既要工作在恒转矩区，又要运行在恒功率区，同时在整个调速范围内还得保持较高的运行效率。 1.1 驱动电机类型的选择 适用于电动汽车的电动机可分为两大类，即有换向器电动机和无换向器电动机。前者表示它们通常有换向器组件，而后者则无换向器组件。 主要有以下几种电机类型；有换向器的直流电动机 ；无换向器直流电动机 中的感应电动机、永磁电机 、开关磁阻电动机 。 纯电动汽车的电动机应有较高的转矩／惯量比，尽可能宽的高效率区和良好的转矩转速特性。在目前所用的电动机驱动系统中，直流电机虽然具有良好的控制特性，但由于其自身固有的缺陷，在电动汽车中用的越来越少。采用鼠笼式感应电动机结构简单，运行可靠，大量应用在电动汽车中，但功率密度和效率一般。开关磁阻电机结构更为简单，效率、转矩惯量比也较高，但由于力矩波动及噪声过大，在电动汽车上用得还不普遍。永磁无刷电动机系统具有最高的效率、转矩惯量比，在电动汽车中得到了较广泛的应用。 1.2 电动机峰值功率及额定功率的匹配 1.电动汽车动力系统参数匹配的基本原则 电动机的功率直接影响整车的动力性。电动机功率越大，电动汽车的后备功率也越大，加速性和最大爬坡度越好，同时也会增加电动机的体积和质量，正常行驶时电动机不能在高效率区附近工作，降低了车辆的续驶里程。因此，设计时通常依照电动汽车的最高车速vmax (km/h)、初速度v0、末速度v，加速时间丁(秒)和最大爬坡度lmax (%)来确定电动机的功率。 首先，根据最高车速vmax (km/h)确定的最大功率为； 式中为 传动系总效率，f为滚动阻力系数， 为空气阻力系数，A为迎风面积（ ） 其次，根据最大爬坡度确定最大功率： 式中最大爬坡角 最后，根据加速性能来确定最大功率： 汽车起步加速过程可根据经验公式表示为： 式中x为拟合系数，一般取0.5左右； Vm 和Tm分别为车辆的加速时间（S） 和车辆的末速度(km/h) 。 1-2 1-3 假设车辆在平直路面上加速，根据车辆加速过程的动力学方程，其瞬态过程总功率为： = 1- 4 其中Pall为加速过程总功率（kw）由加速功率Pj、滚动阻尼功率Pf与空气阻力功率Pw组成；dt为设计过程的迭代步长，单位秒，为满足计算精度要求，步长通常取为0.1秒。 车辆在加速过程的末时刻，点击输出最大功率，因此，加速过程最大功率要求Pall-max为： 1-5 Pall-max=Pmax3= 根据上述由动力性三项指标计算各自最大功率，动力源总功率P必须满足上述所有的设计要求，即： 1-6 将整车参数代入上述公式并按照整车动力性要求，计算得到电动机的峰值功率，计算过程如下： 整车通过改型为电动客车后，质量估算： 1-7 即，新车质量＝原车整备质量－发动机质量－变速器质量－发动机附件质量+电池质量+电机质量+乘员质量。估算电动机、电池和乘客等质量后，计算得到 veh_mass。 综合考虑上述动力性指标（最高车速、最大爬坡度和加速性）要求，根据式（1-6）确定电动机峰值功率为 电动机的额定功率可根据峰