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純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配研究
一,、緒論
汽車保有量的爆炸式增長,，使我國能源與環(huán)境面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn),。各個(gè)國家及企業(yè)對新能源汽車的發(fā)展越來越重視,。其中純電動(dòng)汽車相比較于其他類型新能源汽車,，具有結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、*,、噪聲低等優(yōu)點(diǎn),，且發(fā)展已具一定規(guī)模,。其動(dòng)力參數(shù)的合理匹配成為影響其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的主要問題。
二,、純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)
（一）動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配目標(biāo)
目前純電動(dòng)汽車主要在城市中應(yīng)用較多,，本文以城市通勤電動(dòng)汽車基本性能指標(biāo)為目標(biāo)，進(jìn)行動(dòng)力參數(shù)的匹配,，以達(dá)到提升純電動(dòng)汽車性能的目的,，探索動(dòng)力參數(shù)技術(shù)關(guān)鍵，對動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化,，提升該車型動(dòng)力性,。某純電動(dòng)汽車的基本參數(shù)如表2.1：
表2.1整車相關(guān)參數(shù)
| 項(xiàng)目 | 數(shù)值 |
| 車輛整備質(zhì)量： | 1080kg |
| 長x寬x高： | 3569mm×1551mm×1540mm |
| 前后輪胎規(guī)格： | 175/60R13 |
| 空氣阻力系數(shù)： | 0.3 |
| 滾動(dòng)阻力系數(shù)： | 0.015 |
參數(shù)匹配任務(wù)主要是對動(dòng)力系統(tǒng)的一些部件進(jìn)行參數(shù)計(jì)算并選型。本文選取永磁同步電機(jī),，參數(shù)主要包括：峰值功率,、額定功率、高轉(zhuǎn)速,、峰值轉(zhuǎn)矩等,；選取磷酸鐵鋰電池作為動(dòng)力蓄電池類型。純電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源電動(dòng)機(jī)具有良好的調(diào)速特性,，可以在保持恒轉(zhuǎn)矩過程中擁有較大的轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍,，考慮成本因素以及控制方式的簡易程度，此次研究使用固定速比的二檔傳動(dòng)裝置,。在對比差速半軸設(shè)計(jì)以及電動(dòng)輪設(shè)計(jì)方案后,，此次研究將采用傳統(tǒng)差速半軸設(shè)計(jì)來進(jìn)行純電動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)布置方式。
（三）確定各動(dòng)力系統(tǒng)部件參數(shù)計(jì)算及其選型
經(jīng)過計(jì)算后該車相關(guān)參數(shù)如表2.2
表2.2動(dòng)力系統(tǒng)部件參數(shù)
| 項(xiàng)目 | 數(shù)值 |
| 迎風(fēng)面積 | 2.08m2 |
| 輪胎半徑 | 0.27m |
| 電機(jī)額定功率 | 55.854kw |
| 電機(jī)大轉(zhuǎn)矩 | 130.5Nm |
| 主減速比 | 3 |
| 一檔傳動(dòng)比 | 2.252 |
| 二檔傳動(dòng)比 | 1.305 |
表2.3電機(jī)基本參數(shù)
| 項(xiàng)目 | 數(shù)值 |
| 大扭矩 | 150Nm |
| 大功率 | 90kw |
| 額定功率 | 45kw |
| 額定轉(zhuǎn)速 | 3500r/min |
| 高轉(zhuǎn)速 | 5000r/min |
表2.4動(dòng)力電池參數(shù)
| 項(xiàng)目 | 數(shù)值 |
| 標(biāo)稱電壓 | 24V |
| 額定容量 | 1h |
| 放電截止電壓 | 16V |
| 大充電電壓 | 29.2V |
| 放電電流 | 20A |
（一）確立行駛工況模型
本文所研究的純電動(dòng)汽車類型為城市通勤電動(dòng)汽車，要適合城市工況,，尤其在于市區(qū)中要頻繁進(jìn)行加速,、減速、停車等操作,。所以選擇新歐洲循環(huán)工況作為測試工況,。
（二）確立各個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)關(guān)鍵部分仿真模型
1、確立電動(dòng)機(jī)模型
圖3.1電動(dòng)機(jī)仿真模型
2,、確立動(dòng)力蓄電池模型
圖3.2動(dòng)力蓄電池Simulink模型
（三）整車動(dòng)力性計(jì)算模型
1,、高車速仿真模型
圖3.3高車速仿真Simulink模型
2、加速時(shí)間仿真模型
圖3.4加速時(shí)間仿真Simulink模型
3,、爬坡度仿真模型
圖3.5爬坡度仿真Simulink模型
（四）整車性能仿真分析
圖3.6車速與時(shí)間關(guān)系
圖3.7距離與時(shí)間關(guān)系
圖3.8大輸出轉(zhuǎn)矩與時(shí)間關(guān)系
可得仿真結(jié)果如下：
0-50km/h的加速時(shí)間為14.2s,，大的車速為130km/h，在以10km/h車速爬坡時(shí)大的爬坡度為30%
（五）參數(shù)優(yōu)化
此次研究仿真結(jié)果滿足設(shè)計(jì)目標(biāo),，但是根據(jù)實(shí)際情況可知,，由于電動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的工作特性不同，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在一定條件下允許短時(shí)間過載，過載時(shí)電機(jī)輸出更大的驅(qū)動(dòng)力,。
但是,，如果過載時(shí)間太長，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)和電池過熱,，產(chǎn)生過多的能量損失,，對驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器和電池是不利的。因此,，應(yīng)盡量避免或減少驅(qū)動(dòng)電機(jī)在過載工況下的工作時(shí)間,。在對純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能進(jìn)行仿真時(shí)，使用電機(jī)的額定功率作為電機(jī)輸出功率來估計(jì)整車的高車速這一動(dòng)力性指標(biāo),。用電機(jī)的峰值功率來估計(jì)整車加速時(shí)間以及大爬坡度,。
要達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)所需求高車速行駛，電機(jī)將長期處于過載狀態(tài),，此時(shí)從整車經(jīng)濟(jì)性角度考慮,，長期過載將會(huì)影響電池續(xù)航能力以及電機(jī)壽命，整車經(jīng)濟(jì)性變差,。
1,、傳動(dòng)比優(yōu)化
此次研究所確定的加速檔傳動(dòng)比為ig=1.305，適當(dāng)減小傳動(dòng)比,，使傳動(dòng)比ig＜0.9,。計(jì)算可得此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速n=3448r/min，選定電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為n=3500r/min,，電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下也可達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)高車速130km/h,，此時(shí)電機(jī)無過載。
2,、電機(jī)選型
此次研究所確定的電機(jī)大轉(zhuǎn)速為5000r/min,，額定轉(zhuǎn)速為3500r/min，大功率為90kw,，額定功率為45kw,，大扭矩150N·m所選電機(jī)的額定功率低于計(jì)算得出的額定功率55kw，致使要達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo),，車輛驅(qū)動(dòng)電機(jī)在汽車行駛過程中長期處于過載狀態(tài),，這顯然是不合理的。過量增大所選電機(jī)的功率會(huì)導(dǎo)致電機(jī)重量過大,，且對現(xiàn)有的制造工藝提出了挑戰(zhàn),，從而影響整車經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)。
所以,，適當(dāng)增加電機(jī)功率,，使電機(jī)額定功率滿足計(jì)算額定功率,。
四、結(jié)論
本文以純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)為研究對象,，按照研究目標(biāo)對純電動(dòng)汽車工況以及動(dòng)力性做出參數(shù)匹配,。所采用的傳動(dòng)系統(tǒng)布置方式，對電機(jī),、動(dòng)力蓄電池等關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)選,，在對動(dòng)力性指標(biāo)進(jìn)行分析后，得出以下關(guān)鍵動(dòng)力參數(shù),。建立整車仿真模型以及動(dòng)力性計(jì)算模型,，利用仿真軟件ADVISOR2002對所匹配的動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果符合設(shè)計(jì)目標(biāo),。本文對純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配進(jìn)行研究,，為純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展，提供了一些技術(shù)參考,。