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文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
題 目 純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)
系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)
專 業(yè)
班 級(jí)
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
文獻(xiàn)綜述
引言
本畢業(yè)論文題目為《純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)》。為了很好進(jìn)行畢業(yè)論文，本論文試圖通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，考察純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、方法等。力爭(zhēng)為寫(xiě)作論文尋求一種合理的方法，提供一條明確、清晰的思路。
近年來(lái)，隨著汽車工業(yè)對(duì)于節(jié)能、環(huán)保等方面的需求，純電動(dòng)汽車的發(fā)展速度加快，各大汽車企業(yè)都在加大投入研發(fā)力度。純電動(dòng)汽車技術(shù)也在不斷的創(chuàng)新和進(jìn)步。但不少技術(shù)還有待提高，不少問(wèn)題有待解決。而在純電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)過(guò)程中，純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)對(duì)于整車的動(dòng)力性影響最大。因此，對(duì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和內(nèi)容作一個(gè)綜述是十分必要的，能為本畢業(yè)論文打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。現(xiàn)將所閱讀文獻(xiàn)綜述如下：
1.純電動(dòng)汽車國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
姬芬竹等[1]分析了純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系參數(shù)的選擇對(duì)電動(dòng)汽車性能的影響，指出電動(dòng)機(jī)額定功率，轉(zhuǎn)矩必須與傳動(dòng)系參數(shù)相匹配，對(duì)電動(dòng)汽車傳動(dòng)系傳動(dòng)比與擋位數(shù)的確定原則進(jìn)行了探討。以某一型號(hào)純電動(dòng)汽車為研究對(duì)象，分析了采用手動(dòng)五擋變速器時(shí)兩個(gè)擋位的驅(qū)動(dòng)力圖，提出去掉機(jī)械齒輪變速器而代之以固定速比的傳動(dòng)系是行之有效的，理論上可以提高傳動(dòng)系效率，減小能量消耗。本文為我們?cè)O(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比提供了一種參考，為固定傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)提供了一種思路。
在參考文獻(xiàn)[2]中，姜輝指出隨著環(huán)保和能源問(wèn)題的日益突出,電動(dòng)汽車以其零排放、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注,世界各國(guó)都把電動(dòng)汽車作為汽車工業(yè)的發(fā)展方向。近年來(lái),雖然許多國(guó)家都投入大量資金人力研究電動(dòng)汽車,但目前為止動(dòng)力電池和其它一些關(guān)鍵性技術(shù)還沒(méi)有取得有效地突破,動(dòng)力電池的續(xù)駛里程和充電時(shí)間大大制約了電動(dòng)汽車的發(fā)展和普及。因此,在電池問(wèn)題解決之前,如何合理地選擇這些部件及有關(guān)參數(shù),使匹配達(dá)到最優(yōu),在相同蓄電池條件下,更好地滿足動(dòng)力性要求和最大地增加續(xù)駛里程,一直是研究者們追求的目標(biāo),也是本論文研究的主要目的。本論文以某種型號(hào)的電動(dòng)汽車作為研究對(duì)象,在對(duì)其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上,對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行了較為合理的、簡(jiǎn)潔的選擇和匹配。本論文還對(duì)電動(dòng)汽車的核心部件牽引電機(jī)——三相異步交流電動(dòng)機(jī)以及蓄電池的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了研究分析;基于電動(dòng)汽車的專用仿真軟件ADVISOR(Advanced Vehicle Simulator,高級(jí)車輛仿真器)建立了電動(dòng)汽車的蓄電池、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、車身以及電動(dòng)汽車的整車仿真模型,并用ADVISOR對(duì)模型進(jìn)行了仿真試驗(yàn),仿真結(jié)果驗(yàn)證了匹配參數(shù)和仿真模型的合理性。本論文還針對(duì)仿真結(jié)果以及動(dòng)力性能要求和續(xù)駛里程要求,應(yīng)用基于遺傳算法的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法和ADVISOR中的自動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)(Auto-size)對(duì)電動(dòng)機(jī)效率、蓄電池容量、傳動(dòng)系傳動(dòng)比等主要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化處理。同時(shí),對(duì)于得到的優(yōu)化結(jié)果予以仿真計(jì)算,得到了一些反映電動(dòng)汽車性能的曲線,驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果的合理性及優(yōu)化方法的有效性?？梢?jiàn)，該參考文獻(xiàn)對(duì)電動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)研究較為深入和全面，很具有參考價(jià)值。
夏青松[3]的論文主要研究了純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算及其前向仿真方法，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各個(gè)部件參數(shù)的匹配，達(dá)到純電動(dòng)汽車整體性能要求。其論文基于國(guó)家科技部“863”電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)課題“純電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)”作相關(guān)的研究，主要圍繞純電動(dòng)汽車仿真模型及仿真軟件開(kāi)展工作。其論文首先對(duì)純電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)及相關(guān)的動(dòng)力電池技術(shù)、電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)和能量管理技術(shù)進(jìn)行了探討。純電動(dòng)汽車與燃油汽車的主要區(qū)別在于它們的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不同，雖然純電動(dòng)汽車是從發(fā)展成熟的燃油汽車體系中借鑒的，但是純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)和許多性能與技術(shù)參數(shù)有它本身的特征。通過(guò)比較幾種常見(jiàn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置方案，對(duì)蓄電池、電機(jī)等動(dòng)力元件進(jìn)行選型。在此基礎(chǔ)上，對(duì)參數(shù)選擇和參數(shù)間的合理匹配進(jìn)行分析研究，提出一套比較合理的純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)原則，并以所設(shè)計(jì)的純電動(dòng)汽車為研究對(duì)象，對(duì)其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行了選擇。以PSAT仿真軟件為平臺(tái)，PSAT是一個(gè)功能非常強(qiáng)大的仿真軟件，最后將在PSAT中完成整車的動(dòng)態(tài)仿真。在PSAT中建立起各個(gè)子系統(tǒng)的模型，最后連接、運(yùn)行，得出具體的結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行分析，文中在采用不同工況下進(jìn)行了仿真研究，主要分析了電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能，以驗(yàn)證匹配的動(dòng)力系統(tǒng)符合所要求的動(dòng)力性能指標(biāo)。最后，介紹了電動(dòng)汽車動(dòng)力總成臺(tái)架試驗(yàn)和整車性能試驗(yàn)。使用交流電機(jī)作為動(dòng)力裝置，在電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架上對(duì)純電動(dòng)轎車動(dòng)力總成系統(tǒng)各主要部件進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，測(cè)試動(dòng)力總成系統(tǒng)的通信、管理、控制和協(xié)調(diào)功能，并對(duì)其進(jìn)行完善，驗(yàn)證了參數(shù)匹配的合理性。
劉靈芝等[4]建立了某型純電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制策略，提出了其動(dòng)力系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)方法。在理論計(jì)算和工程分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其電機(jī)、電池以及傳動(dòng)系傳動(dòng)比進(jìn)行了參數(shù)匹配，并用計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)例進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明這種方法可行有效。
仇建華等[5]系統(tǒng)地介紹純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要部件的選型及根據(jù)電動(dòng)汽車主要性能的要求進(jìn)行主要參數(shù)的設(shè)計(jì)及匹配，并通過(guò)對(duì)具體車型的計(jì)算進(jìn)一步探討純電動(dòng)汽車主要參數(shù)的確定。并提出目前我國(guó)純電動(dòng)汽車研究現(xiàn)狀，純電動(dòng)汽車大都建立在改裝車的基礎(chǔ)上，其設(shè)計(jì)是一項(xiàng)機(jī)電一體化的綜合工程。改裝后的純電動(dòng)汽車高性能的獲得并不是簡(jiǎn)單地將內(nèi)燃機(jī)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和燃油箱換成電動(dòng)機(jī)和蓄電池便可以實(shí)現(xiàn)，它必須對(duì)儲(chǔ)能裝置、動(dòng)力裝置及變速器、減速器等參數(shù)進(jìn)行合理的匹配 。并且，鑒于目前國(guó)內(nèi)對(duì)純電動(dòng)汽車的研究現(xiàn)狀，該文章的研究是建立在傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上。最終，我們清楚了純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)是由汽車行駛時(shí)車速、加速度、爬坡度及所消耗的能量出發(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)該可以滿足設(shè)計(jì)的要求。
查鴻山等[6]針對(duì)電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)動(dòng)力性能指標(biāo)，從車輛動(dòng)力學(xué)出發(fā)建立了驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率計(jì)算模型，給出了系統(tǒng)傳動(dòng)比、最高車速、加速時(shí)間等電動(dòng)汽車動(dòng)力性能參數(shù)計(jì)算一般公式。結(jié)合開(kāi)發(fā)實(shí)例進(jìn)行電動(dòng)汽車動(dòng)力電池匹配優(yōu)化，并在 Matlab／Simulink下進(jìn)行系統(tǒng)續(xù)駛里程仿真計(jì)算，仿真結(jié)果表明，系統(tǒng)動(dòng)力特性滿足整車的動(dòng)力性能設(shè)計(jì)要求。
琚龍[7]介紹了純電動(dòng)車輛動(dòng)力系統(tǒng)匹配的理論計(jì)算方法，并根據(jù)某型純電動(dòng)車的特點(diǎn)，兼顧整車動(dòng)力需求及零部件所能達(dá)到的最優(yōu)組合，對(duì)車輛動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行匹配優(yōu)化?；贛ATLAB/ ADVISOR進(jìn)行建模仿真，通過(guò)實(shí)車試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
常綠[8]對(duì)淮安和蘇州汽車用戶進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，確定城市居民家庭用經(jīng)濟(jì)型電動(dòng)汽車的技術(shù)參數(shù)。根據(jù)這些技術(shù)參數(shù)要求，設(shè)計(jì)了純電動(dòng)微型汽車電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)比、輪胎、電池組的技術(shù)參數(shù)，計(jì)算蓄電池的 SOC值?；贏DVISOR仿真軟件建立了電動(dòng)汽車動(dòng)力性仿真模型，應(yīng)用ADVISOR軟件仿真計(jì)算了整車的動(dòng)力性，在不同速度時(shí)仿真計(jì)算續(xù)駛里程。計(jì)算結(jié)果表明，以鉛酸電池為能源的電動(dòng)汽車加速性、爬坡能力、最大車速、續(xù)駛里程等動(dòng)力性指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。
張新磊[9]的論文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)汽車工程學(xué)院正在研發(fā)的某電動(dòng)汽車為對(duì)象,研究分析電動(dòng)汽車系統(tǒng)組成以及常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布置形式,結(jié)合當(dāng)前實(shí)際條件和電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)背景,確定電動(dòng)汽車性能指標(biāo)。根據(jù)設(shè)定的性能指標(biāo)對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)部件參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)匹配。并對(duì)電動(dòng)汽車總體布置和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。論文利用基于MATLAB/Simulink平臺(tái)的電動(dòng)汽車仿真軟件ADVISOR建立車身、車輪、減速器、電動(dòng)機(jī)、蓄電池以及整車的動(dòng)力性能仿真模型和整車?yán)m(xù)駛里程仿真模型。根據(jù)所建立模型,對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能及續(xù)駛里程進(jìn)行仿真分析。針對(duì)性能仿真結(jié)果和動(dòng)力性能要求及續(xù)駛里程要求,利用ADVISOR中的自動(dòng)尺寸設(shè)計(jì)Auto-size對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率,主減速器速比、蓄電池組數(shù)目等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理。最后,依據(jù)國(guó)家試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電動(dòng)汽車的最高車速和最大加速度進(jìn)行試驗(yàn),并將兩項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果比較,驗(yàn)證仿真模型的正確性和參數(shù)匹配設(shè)計(jì)的合理性。
周保華[10]進(jìn)行了電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)匹配,提出了兩擋機(jī)械式自動(dòng)變速器(AMT)方案,通過(guò)建立電動(dòng)汽車模型,優(yōu)化選擇了傳動(dòng)系統(tǒng)速比,對(duì)電動(dòng)汽車采用固定擋減速器和兩擋AMT傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)比研究,制定了兩擋AMT無(wú)離合器換擋控制策略,并進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證,其主要研究?jī)?nèi)容如下:①分析了電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成,根據(jù)整車動(dòng)力性要求,并考慮電動(dòng)機(jī)的工作特性、電池的工作特性及傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)對(duì)整車性能的影響,對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池及傳動(dòng)系主要性能參數(shù)進(jìn)行匹配研究。重點(diǎn)分析了傳動(dòng)系速比、擋位數(shù)對(duì)整車性能及電機(jī)參數(shù)匹配的影響,并研究了通過(guò)優(yōu)化傳動(dòng)系速比改善電動(dòng)機(jī)工作效率的方法。②根據(jù)電動(dòng)汽車縱向動(dòng)力學(xué)理論,建立了電動(dòng)汽車能耗計(jì)算整車模型和動(dòng)力性計(jì)算模型。整車模型包括行駛工況模塊、行駛阻力模塊、變速器模塊、電機(jī)模塊、再生制動(dòng)模塊、電池模塊和能耗計(jì)算模塊,對(duì)電動(dòng)汽車在工況條件下的能量消耗進(jìn)行了仿真計(jì)算,進(jìn)而完成了汽車?yán)m(xù)駛里程的計(jì)算;動(dòng)力性計(jì)算模型包括汽車最高車速、加速時(shí)間和爬坡度的模型,對(duì)采用不同傳動(dòng)系統(tǒng)汽車的動(dòng)力性進(jìn)行了對(duì)比分析。③基于電動(dòng)汽車的整車仿真模型,分別對(duì)固定擋減速器和兩擋AMT傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了傳動(dòng)比優(yōu)化,根據(jù)保證動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的原則確定了兩方案的傳動(dòng)比;并對(duì)兩方案的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了計(jì)算,通過(guò)對(duì)比可知兩擋AMT方案要明顯優(yōu)于固定擋減速器方案,最終確定電動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩擋AMT方案。④通過(guò)兩擋AMT換擋過(guò)程分析,制定了電動(dòng)汽車無(wú)離合器換擋控制策略,對(duì)不同換擋階段的電機(jī)控制進(jìn)行了研究。搭建了電動(dòng)汽車兩擋AMT臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng),建立了基于MATLAB/Simulink和dSPACE的仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ?實(shí)現(xiàn)了對(duì)被測(cè)試對(duì)象的數(shù)據(jù)采集及自動(dòng)控制,對(duì)換擋控制策略進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。該參考文獻(xiàn)對(duì)于變速器檔位的設(shè)計(jì)極具參考價(jià)值，為變速器的設(shè)計(jì)指明了思路，并對(duì)其提出設(shè)計(jì)方法的可行性作出了很好的論證。
余銀輝[11]在其論文中，從微型電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化來(lái)研究提高微型電動(dòng)汽車效率及性能,從而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。根據(jù)某公司FA微型電動(dòng)汽車的動(dòng)力性要求,從汽車動(dòng)力學(xué)出發(fā),分析了汽車在各種行駛工況下的阻力矩,匹配設(shè)計(jì)了傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù),包括電機(jī)參數(shù)、傳動(dòng)比、電池等,使得在一檔傳動(dòng)比下實(shí)現(xiàn)FA電動(dòng)汽車的動(dòng)力性較優(yōu)指標(biāo)。并利用ADVISOR仿真軟件對(duì)匹配設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了動(dòng)力性仿真,驗(yàn)證了理論匹配計(jì)算參數(shù)的正確性和實(shí)用性。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化方面,主要是無(wú)速度傳感器矢量控制算法的條件下優(yōu)化電機(jī)的效率以及提高控制器的性能。從分析異步電機(jī)各種損耗的產(chǎn)生出發(fā),通過(guò)電機(jī)設(shè)計(jì)要求和整車驅(qū)動(dòng)控制算法使得損耗達(dá)到較小值來(lái)獲得效率的優(yōu)化。分析了在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)以及高速區(qū)內(nèi)輕載的最小損耗、以及受控制器輸出電壓、電流限制的磁通選取的方法。并以某電機(jī)廠設(shè)計(jì)的YV112M-4型電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,對(duì)比了標(biāo)準(zhǔn)矢量控制及基于損耗模型的效率優(yōu)化算法下的磁通選取及效率曲面,證明了該效率優(yōu)化算法對(duì)輕載下的效率優(yōu)化效果明顯,效率優(yōu)化的結(jié)果與電機(jī)設(shè)計(jì)曲線一致。其論文從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制器的器件選型,驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)等方面研究了采用MOSFET并聯(lián)方式的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件電路優(yōu)化設(shè)計(jì)。采用了“最壞情況分析法”計(jì)算需要并聯(lián)的MOSFET的個(gè)數(shù);分析了MOSFET并聯(lián)在電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題,并用Saber軟件針對(duì)實(shí)際器件建立模型,搭建了仿真電路。該參考文獻(xiàn)通過(guò)理論分析和仿真、試驗(yàn),鎖定MOSFET炸裂的根本原因是感生電壓、電流過(guò)沖、電壓過(guò)沖,而開(kāi)關(guān)損耗的大小取決于密勒區(qū)時(shí)間的長(zhǎng)短,并提出了相關(guān)的解決方法。
熊明潔等[12]在理論計(jì)算和工程分析的基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)、電池以及傳動(dòng)系傳動(dòng)比進(jìn)行了參數(shù)匹配，分析了純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的選擇對(duì)電動(dòng)汽車性能的影響。并在ADVISOR中仿真表明，所選計(jì)算方法合理，所選動(dòng)力總成部件與整車匹配后能夠滿足純電動(dòng)轎車動(dòng)力性要求。為純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)選擇與匹配提供了參考。
王燕燕[13]以純電動(dòng)客車為研究對(duì)象，在分析市場(chǎng)上現(xiàn)有純電動(dòng)客車相關(guān)性能參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出合理的整車基本參數(shù)與性能目標(biāo)參數(shù)。對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，主要對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、變速器以及動(dòng)力電池參數(shù)進(jìn)行合理地計(jì)算和設(shè)計(jì)，為純電動(dòng)客車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的初步選型提供依據(jù)。
薛念文等[14]根據(jù)電動(dòng)汽車動(dòng)力性能要求，考慮到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)共振的危害，結(jié)合傳動(dòng)系統(tǒng)頻率匹配，提出了電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配計(jì)算方法。以某公司電動(dòng)汽車機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)為例，在ADVISOR軟件中建立整車模型，進(jìn)行循環(huán)工況下動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性能仿真分析。通過(guò)仿真和試驗(yàn)可知，該車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性均能滿足設(shè)計(jì)要求且動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有共振產(chǎn)生，驗(yàn)證了匹配的可行性。在本文中作者比較獨(dú)到的地方是利用階次分析法對(duì)其零部件的工作頻率進(jìn)行分析，從而避免共振，使整車在達(dá)到動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性要求的基礎(chǔ)上滿足舒適性要求。這點(diǎn)很值得參考。
付多智等[15]介紹了電動(dòng)汽車用電機(jī)的基本性能，并從汽車行駛動(dòng)力學(xué)出發(fā)建立了純電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，探討總結(jié)了對(duì)電機(jī)基本特性參數(shù)的初步確定原則。然后以目前所要開(kāi)發(fā)的一輛純電動(dòng)汽車的基本參數(shù)及目標(biāo)性能要求為例 ，按以上原則確定電機(jī)參數(shù)并繪制符合要求的電機(jī)性能曲線，為電機(jī)的快速選擇和后續(xù)車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配優(yōu)化提供了依據(jù)。
楊三英等[16]建立了以鋰電池組為動(dòng)力源，交流異步變頻電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)及整車模型，在matlab／simulink平臺(tái)上對(duì)該模型的車輛速度、加速度、爬坡能力、能耗等動(dòng)力特性進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明該模型方案設(shè)計(jì)合理可行。
徐春等[17]介紹了電動(dòng)城市客車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中必須包含變速器和主減速器，對(duì)其進(jìn)行速比設(shè)計(jì)是非常有必要的。該文章中介紹了電動(dòng)城市客車傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及可變速比齒輪傳動(dòng)系和固定速比齒輪傳動(dòng)系的傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)方法。為我們?cè)谠O(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)程中提供了一種設(shè)計(jì)傳動(dòng)比的合理方法。
陳曉麗等[18]詳細(xì)介紹了純電動(dòng)汽車用不同驅(qū)動(dòng)電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)及其選型考慮因素，我國(guó)新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到的性能指標(biāo)、科技部電動(dòng)汽車“十二五” 專項(xiàng)規(guī)劃新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的性能要求、驅(qū)動(dòng)電機(jī)下一步發(fā)展方向以及車輛的動(dòng)力性為設(shè)計(jì)目標(biāo)，介紹了純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)和扭矩設(shè)計(jì)過(guò)程，最后輔以實(shí)例介紹了驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程的正確可行性，能夠?yàn)榧冸妱?dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的設(shè)計(jì)提供參考。
王峰等[19]為某純電動(dòng)汽車提出一種新型的包括一調(diào)速電機(jī)和行星減速機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳動(dòng)裝置,對(duì)其電機(jī)和傳動(dòng)裝置的參數(shù)進(jìn)行合理選擇和匹配計(jì)算,在Matlab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行整車動(dòng)力性能的仿真,對(duì)傳動(dòng)裝置的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明,電動(dòng)汽車動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性滿足實(shí)際要求。為純電動(dòng)汽車的匹配設(shè)計(jì)和仿真提供了一種有效方法。
黃菊花等[20]以某輕型客車為研究對(duì)象,采用理論設(shè)計(jì)方法對(duì)其動(dòng)力傳動(dòng)系參數(shù)進(jìn)行合理選型設(shè)計(jì),應(yīng)用電動(dòng)汽車仿真軟件ADVISOR建立該電動(dòng)汽車的整車模型并進(jìn)行了動(dòng)力性能仿真計(jì)算。通過(guò)將仿真結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果比較表明:電動(dòng)汽車動(dòng)力性能主要技術(shù)指標(biāo)的仿真值與理論計(jì)算值相比,誤差控制在5%以內(nèi),從而驗(yàn)證動(dòng)力傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性和整車仿真模型的正確性。
2.純電動(dòng)汽車國(guó)外研究現(xiàn)狀
在電動(dòng)汽車的發(fā)展進(jìn)程中，各國(guó)和各地區(qū)都依據(jù)自己的國(guó)情和特點(diǎn)選擇了不同的技術(shù)路線，而處在技術(shù)領(lǐng)先位置的仍然是日本、美國(guó)和歐洲，他們?cè)陔妱?dòng)汽車的車速、續(xù)駛里程、加速性能、動(dòng)力蓄電池、基礎(chǔ)設(shè)施等方面都有較大的優(yōu)勢(shì)。
日本的資源貧乏，能源供給大部分得依靠海外，且主要是石油資源，各領(lǐng)域都在尋求更好的對(duì)策以便應(yīng)對(duì)能源問(wèn)題，在日本的能源消費(fèi)中，運(yùn)輸部門大約占25%(1997年)，其中50%以上的石油是用于汽車產(chǎn)業(yè)上的，也就是說(shuō)，電動(dòng)汽車的發(fā)展和促進(jìn)，對(duì)日本能源狀況的改善可以說(shuō)是至關(guān)重要的。我國(guó)目前的能源消耗情況和日本類似，但隨著汽車保有量的快速增長(zhǎng)，形勢(shì)會(huì)比日本更加嚴(yán)峻。
1967年，日本為了促進(jìn)本國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成立了日本電動(dòng)汽車協(xié)會(huì)在之后的20年間，日本制定了《電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)計(jì)劃》和《第三屆電動(dòng)汽車普及計(jì)劃》，并制定了汽車生產(chǎn)和保有量目標(biāo)。本田公司作為日本主要的汽車制造商之一在電動(dòng)汽車方面的研究主要集中在混合動(dòng)力和燃料電池汽車兩個(gè)方向。在1999年推出Insight、2004年推出Accord Hybrid、2006年推出Civice Hybrid都顯示了本田公司在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上做的努力。燃料電動(dòng)汽車方面也于2006年試行FCX，該車由交流同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，最高車速為160km/h，可以連續(xù)行使570km。與本田相比，豐田公司在電動(dòng)汽車領(lǐng)域也取得了更大的成功，只是豐田主要把研究的重點(diǎn)放在了混合電動(dòng)汽車，自上世紀(jì)80年代開(kāi)始，豐田公司就研制了EV10-EV40的一系列電動(dòng)汽車。1995年普銳斯研制成功并于1997年投放市場(chǎng)并取得很大成功。普銳斯2005屬于重度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，它采用永磁同步電動(dòng)機(jī)和四缸發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，使得該車的節(jié)能與續(xù)航能力更加突出，因此更具有實(shí)用性，截至2010年年底，全球銷量已經(jīng)超過(guò)140萬(wàn)輛，是當(dāng)前最成功的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。日本另外的一個(gè)著名的汽車品牌——日產(chǎn)，也致力于發(fā)展電動(dòng)汽車，日產(chǎn)公司設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車主要是純電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，同時(shí)也將燃料電池電動(dòng)汽車上升到一定戰(zhàn)略地位。比較成熟的產(chǎn)品有Altra、Nissan Tino以及Altima Hybrid，日產(chǎn)在燃料電動(dòng)汽車的主要作品是FCV2005，它集中了日產(chǎn)公司的核心技術(shù)，如鋰電池技術(shù)、高壓電子技術(shù)和Tino Hybrid的控制技術(shù)等[21-25]。
美國(guó)采用政府和企業(yè)雙作用力的方式，加速電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國(guó)汽車工業(yè)十分發(fā)達(dá)，汽車產(chǎn)量大，保有量最多，石油消耗量和汽車排放污染物均居世界首位。為保持汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，美國(guó)制定了非常嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并較早地大力鼓勵(lì)發(fā)展電動(dòng)汽車，先后推出了PNGV、Freedom CAR、AVP計(jì)劃。在美國(guó)能源部的大力支持下，汽車廠商在電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)研制中投入大量的人力物力，并且取得了很大的研究成果[26-27]。表1-1列出了美國(guó)部分純電動(dòng)汽車的技術(shù)性能參數(shù)。
表1-1 美國(guó)部分純電動(dòng)汽車的技術(shù)性能參數(shù)
車 型
通用EV1
通用S10
福特Rangar
克萊斯勒EPIC
整車參數(shù)
整備質(zhì)量:1350Kg
滿載質(zhì)量:1550Kg
整備質(zhì)量:1350Kg
滿載質(zhì)量:1550Kg
整備質(zhì)量:2125Kg
滿載質(zhì)量:2455Kg
整備質(zhì)量:2318Kg
滿載質(zhì)量:2682kg
動(dòng)力電池
類型
鎳氫(Ni-H)
鉛酸（Pb-acid）
鉛酸（Pb-acid）
鋰離子（Li-ion）
性能
電池容量:55A.h
額定電壓:312V
電池容量:55A.h
額定電壓:312V
電池容量:74A.h
額定電壓:312V
額定電壓:360V
驅(qū)動(dòng)電機(jī)
類型
交流感應(yīng)電機(jī)
交流感應(yīng)電機(jī)
交流感應(yīng)電機(jī)
交流感應(yīng)電機(jī)
最大功率（Kw）
102
―
67
―
性能參數(shù)
最高速:128Km/h
0-96加速:9s
續(xù)駛里程:144Km
最高速:50Km/h
續(xù)駛里程:80Km
最高速:120Km/h
0-96加速:12.5s
續(xù)駛里程:80Km
最高速:128Km/h
續(xù)駛里程:200Km
歐洲地區(qū)延續(xù)其一貫的純電動(dòng)汽車與清潔柴油等替代能源汽車的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)。特別是歐盟委員會(huì)又頒布了更為嚴(yán)格的二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)，更多歐洲國(guó)家政府和跨國(guó)汽車公司將零排放的純電動(dòng)汽車作為產(chǎn)品研發(fā)主要方向，紛紛推出純電動(dòng)汽車。
雪鐵龍C-Zero的動(dòng)力系統(tǒng)為一臺(tái)永磁同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速在3200-6200rpm時(shí)，最大功率為48kw，最大扭矩為182N.m，0～100km/h加速時(shí)間為15s，最高車速約為130km/h。一次充電后可行駛160公里（日本10-15模式）。雪鐵龍C-Zero采用鋰電池供電，充電需要6個(gè)小時(shí)，而快速充電時(shí)，只需要半小時(shí)就可達(dá)到80%的電量。
奔馳Smart電動(dòng)車型配置輸出功率為40馬力的電機(jī)。電機(jī)放置在該車的車尾,采用
后驅(qū)結(jié)構(gòu)。其從0~60Km/h所需的加速時(shí)間為6.5s，最高時(shí)速可達(dá)100Km/h。Smart電動(dòng)車的電動(dòng)機(jī)由鋰離子電池提供電能，最大可儲(chǔ)存14KW的電能，續(xù)航里程可達(dá)115Km。鋰離子電池被安放在車身的中部，憑借每百公里僅消耗12Kw.h電量，Smart電動(dòng)汽車成為城市交通中最節(jié)能、最環(huán)保的車型之一[28-32]。
Aden N.Seaman等[33]提出了一種在MapleSim軟件中基于數(shù)學(xué)建模設(shè)計(jì)出來(lái)的蓄電池電動(dòng)汽車。利用由Chen和Rincon-Mora建立的蓄電池模型開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于數(shù)學(xué)模型的完整蓄電池組，并開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單控制器，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，地形模型，和驅(qū)動(dòng)循環(huán)模型。以此在不同工況下測(cè)試電動(dòng)車性能。由此產(chǎn)生的微分方程是被象征性地簡(jiǎn)化的，并進(jìn)行數(shù)值模擬來(lái)給出物理一致的結(jié)果，而且清楚地表明了蓄電池和縱向車輛動(dòng)力學(xué)的緊密耦合關(guān)系。
在以上參考文獻(xiàn)中，主要研究了純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)與仿真。其中傳動(dòng)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括電動(dòng)機(jī)、蓄電池以及傳動(dòng)系傳動(dòng)比三項(xiàng)。而其設(shè)計(jì)依據(jù)是根據(jù)提出的設(shè)計(jì)主參數(shù)和性能要求按照理論計(jì)算設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，并且將所設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)中選擇合適的軟件進(jìn)行建模仿真，以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)傳動(dòng)系滿足整車動(dòng)力性要求，同時(shí)兼顧整車的經(jīng)濟(jì)性、舒適性。
依此，本畢業(yè)論文提出了一條明確的思路：①提出設(shè)計(jì)要求；②選擇適當(dāng)?shù)哪骋卉囆停虎圻M(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，完成動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)匹配；④在Matlab/advisor中進(jìn)行建模仿真，驗(yàn)證整車動(dòng)力性是否滿足設(shè)計(jì)要求；⑤得出結(jié)論和研究展望。
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