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      純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)與匹配研究

      2017-03-30 22:15:53葉斌吳君費(fèi)鑫沈偉杰
      科技資訊 2016年30期
      關(guān)鍵詞:匹配純電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)

      葉斌+吳君+費(fèi)鑫+沈偉杰

      摘要:本文對(duì)純電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì),應(yīng)用動(dòng)力分析軟件AVL Cruise進(jìn)行仿真,對(duì)電動(dòng)汽車爬坡性能、加速性能、最高車速性能等驗(yàn)證,以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)各個(gè)部件參數(shù)的最佳匹配,充分發(fā)揮純電動(dòng)汽車整體性能。

      關(guān)鍵詞:純電動(dòng)汽車 AVL Cruise 設(shè)計(jì) 匹配

      中圖分類號(hào): U463 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2016)10(c)-0000-00

      1、引言

      能源匱乏與環(huán)境污染問(wèn)題是限制傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車發(fā)展的兩大重要因素,也是21世紀(jì)全人類面臨的主要挑戰(zhàn),而純電動(dòng)汽車可以實(shí)現(xiàn)零排放,幫助人類更加合理的利用能源,所以各個(gè)國(guó)家都大力支持純電動(dòng)汽車的發(fā)展?,F(xiàn)在是純電動(dòng)汽車發(fā)展的初期,在純電動(dòng)汽車多年研究過(guò)程中已經(jīng)解決了很多技術(shù)方面的問(wèn)題,但是還是存在行駛里程短、動(dòng)力不足、動(dòng)力電池壽命短等致命缺點(diǎn),其中整車動(dòng)力方面,在動(dòng)力電池和其他技術(shù)取得有效突破之前,研究動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)與匹配是提高純電動(dòng)汽車性能的重要手段之一。

      2、汽車基本參數(shù)選擇

      在進(jìn)行純電動(dòng)汽車性能計(jì)算時(shí)首先應(yīng)確定純電動(dòng)汽車的基本參數(shù),它主要包括整車的質(zhì)量(整備質(zhì)量)、車身與底盤(整車尺寸、車輪滾動(dòng)半徑、風(fēng)阻系數(shù)、滾動(dòng)阻力系數(shù)等)的結(jié)構(gòu)參數(shù)

      車輛基本參數(shù)如下表1所示。

      3.1 電機(jī)性能參數(shù)的選擇與匹配

      純電動(dòng)汽車電機(jī)具有一定的效率特性,即在一定的轉(zhuǎn)速和功率,對(duì)應(yīng)一定的效率。由于純電動(dòng)汽車的能量源是有限的,在選擇電機(jī)功率時(shí),盡量使電機(jī)在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,能夠經(jīng)常處于高效率的范圍,以獲得較高的能量轉(zhuǎn)化效率。因此根據(jù)純電動(dòng)汽車的最高車速,加速性能要求,車輛的爬坡性能要求選擇電機(jī)的額定功率、峰值功率、額定轉(zhuǎn)矩、最高轉(zhuǎn)矩、額定轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速等。即:

      其中: 為最高車速時(shí)的功率, KW 為最大爬坡度時(shí)的功率, KW

      為加速時(shí)間的功率, KW 為最高車速,km/h

      為傳動(dòng)系機(jī)械效率 為整車整備質(zhì)量,kg

      為滾動(dòng)阻力系數(shù) 為空氣阻力系數(shù)

      為迎風(fēng)面積, 為汽車加速末速度,km/h

      為最大爬坡度, 為汽車加速時(shí)間,s

      為爬坡車速,km/h 為額定功率, KW

      為電機(jī)最大轉(zhuǎn)速r/ min 為后橋速比

      為車輪半徑,m 為最大轉(zhuǎn)矩,N.m

      為比值系數(shù) 為變速箱傳動(dòng)比

      根據(jù)要求及上述公式計(jì)算,電機(jī)參數(shù)匹配結(jié)果為:額定功率為80KW, 峰值功率為160KW, 額定轉(zhuǎn)矩125 N.m、最高轉(zhuǎn)矩為290N.m、額定轉(zhuǎn)速4500 r/ min、最大轉(zhuǎn)速9000 r/ min。

      3.2 蓄電池性能參數(shù)的選擇與匹配

      電池組數(shù)目由汽車行駛過(guò)程中的最大輸出功率,以及蓄電池的續(xù)駛里程來(lái)確定,電池組容量由汽車行駛過(guò)程中的最大輸出功率和消耗的能量確定。即:其中: 為電機(jī)最大輸出功率 ,KW 電池最大輸出功率,KW

      為電機(jī)工作效率 為電機(jī)控制器工作效率

      為最大輸出功率確定的電池組數(shù)目 為續(xù)駛里程確定的電池組數(shù)目

      為電動(dòng)車?yán)m(xù)駛里程,km 為行駛1km所消耗的能量,KW

      為單節(jié)電池額度容量,A.h 為電池組容量,A.h

      為單節(jié)電池電壓 為電池組電壓,V

      為電池組有效電容量系數(shù) 為蓄電池?cái)?shù)目

      根據(jù)要求及上述公式計(jì)算,匹配電動(dòng)汽車蓄電池參數(shù)。

      4、仿真模型建立

      本文應(yīng)用ALV Cruise軟件對(duì)純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能進(jìn)行仿真。整車模型由電池模型、電機(jī)模型、變速器模型、差速器模型、車軸模型、制動(dòng)器模型、駕駛員模型等組成。對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行具體的參數(shù)設(shè)置,同時(shí)建立部件間的機(jī)械、電氣和信號(hào)連接,最后對(duì)滿載工況下純電動(dòng)汽車的最高車速、百公里加速時(shí)間、爬坡度進(jìn)行仿真,下圖為整車仿真模型。

      5、仿真結(jié)果分析

      從圖2、圖3得出仿真結(jié)果為:在車速15km/h范圍內(nèi),電動(dòng)汽車能達(dá)到最大爬坡度為34%,同時(shí)最大速度為140km/h,加速到100km/h時(shí)間為11s,小于15 s,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。仿真結(jié)果表明本文匹配的純電動(dòng)汽車參數(shù)滿足最大車速、加速性和爬坡性等動(dòng)力性能的要求,說(shuō)明整車匹配方案合理。

      6、結(jié)論

      純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)的正確匹配影響其性能。本文通過(guò)理論計(jì)算,對(duì)電動(dòng)汽車電機(jī)和電池進(jìn)行了匹配計(jì)算,同時(shí)應(yīng)用動(dòng)力仿真軟件ALV Cruise進(jìn)行模擬仿真,結(jié)果表明:汽車的最高車速、最大爬坡度及加速時(shí)間滿足要求,說(shuō)明利用此方法進(jìn)行電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的匹配計(jì)算是合理的,為他人研究電動(dòng)汽車動(dòng)力性能提供了一種有效方法和手段。

      參考文獻(xiàn)

      [1]辛克偉,周宗祥,盧國(guó)良.國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車發(fā)展及其前景預(yù)測(cè),2008.1.

      [2]熊明潔,胡國(guó)強(qiáng),閔建平. 純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)選擇與匹配[J].汽車工程師,2011.5

      [3] 周飛鯤.純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車控制策略研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué),2011.

      [4] 李禮夫,歐光宇. 基于電機(jī)能耗的純電動(dòng)公交客車主減速比優(yōu)化方法研究[J] .機(jī)械與電子,2014.4

      [5] 尹紅彬,王越,尤迪.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真分析[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2014.6

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