純電動跑車動力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)【LB4】

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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告(論文) 報(bào)告(論文)題目： 純電動跑車動力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) 作者所在系部： 機(jī)電工程學(xué)院 作者所在專業(yè)： 車輛工程 作者所在班級： B13142 作 者 姓 名 ： 盧俊宇 作 者 學(xué) 號 ： 201322203 指導(dǎo)教師姓名： 白亞雙 完成時(shí)間 ： 2017年5月26日 北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制 摘 要 目前純電動跑車順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展在市場上的位置越來越重要，而此種跑車的能源與動力的設(shè)計(jì)與應(yīng)用仍很落后，研究跑車動力系統(tǒng)具有重要意義。 本文根據(jù)給出具有具體要求的純電動跑車的參數(shù)，利用理論分析加上各種材料的理論判斷，計(jì)算得出所需永磁同步電機(jī)的功率特性和扭矩特性，變速器的傳動比和檔位以及動力電池的參數(shù)，最后利用advisor仿真軟件進(jìn)行性能仿真，來驗(yàn)證自己所使用的設(shè)計(jì)方法是否行得通。 關(guān)鍵詞：純電動跑車 動力參數(shù) 仿真 II Abstract At present, pure electric sports cars conform to the development of the times, the position of the market is more and more important, and the design and application of the energy and power of this kind of sports car is still very backward, so it is of great significance to study the dynamic system of the sports car. According to the parameters of pure electric cars are the specific requirements, the use of theoretical analysis and judgment of various materials theory, calculated the power required for the characteristics of permanent magnet synchronous motor and torque characteristics, the parameters of transmission ratio and gear and power battery, finally the simulation using the advisor simulation software to verify. The design method of their use for it. Key words: pure electric sports car; dynamic parameter; simulation IV 目 錄 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 第1章 緒 論 1 1.1選題的背景與意義 1 1.2電動跑車的發(fā)展 1 1.2.1國外電動跑車的發(fā)展 2 1.2.2國內(nèi)純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.3選題的目的與意義 4 1.4本文主要研究內(nèi)容 5 第2章 純電動跑車動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與布局 5 2.1設(shè)計(jì)要求 5 2.2動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選型 6 2.3所設(shè)計(jì)的純電動跑車參數(shù) 7 第3章動力總成參數(shù)匹配 7 3.1電機(jī)參數(shù)的選擇 7 3.1.1最高轉(zhuǎn)速及額定轉(zhuǎn)速的選擇 8 3.1.2電機(jī)動力參數(shù)的匹配 9 3.1.3最大轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 9 3.1.4驅(qū)動電機(jī)參數(shù)的確定 10 3.2純電動跑車傳動比的選擇 11 3.3動力電池參數(shù)的選擇 12 3.3.1動力電池組容量的選擇： 12 3.3.2電池組電壓的計(jì)算 13 3.3.4電池組能量的計(jì)算 14 3.4所設(shè)計(jì)的純電動跑車參數(shù)如圖3-2 15 第4章 電動跑車動力性能仿真驗(yàn)證 15 4.1 advisor2002的仿真步驟 15 4.1.1車輛參數(shù)的輸入 16 4.1.2仿真參數(shù)的設(shè)定 17 4.1.3仿真結(jié)果輸出 17 4.1.4仿真結(jié)果的分析 17 第5章 總結(jié) 18 致謝 19 參考文獻(xiàn) 20 第1章 緒 論 1.1 選題的背景與意義 隨著科技的發(fā)展，人們已從平日坐自行車到現(xiàn)在使用汽車，汽車讓人出入家門變得異常簡單，不用刻意去等待公共交通，但是，由于汽車的使用也造成石油資源的大幅度消耗，汽車排放的尾氣也在破壞我們周圍的環(huán)境，一些數(shù)據(jù)顯示我國汽車保有量明顯的大幅度提高，造成城市的擁堵造成居民生活的不方便，隨著汽車尾氣的排放，引起的溫室效應(yīng)造成溫度的提高，這些都在迫使汽車工業(yè)的改革。在當(dāng)今汽車工業(yè)需要向零污染，低噪音，低消耗轉(zhuǎn)變的大環(huán)境下，電動車的發(fā)展已迫在眉睫，各國政府也在為電動車的發(fā)展出臺了各種政策，電動車實(shí)現(xiàn)了零排放，低噪聲，節(jié)能，操作簡單，而彰顯汽車高技術(shù)應(yīng)用的跑車將是我們研究的主題。 現(xiàn)今階段的純電動跑車難點(diǎn)在于電機(jī)，傳動比和動力電池參數(shù)的選擇，跑車的電機(jī)直接影響著跑車的最高速度，傳動比影響著加速度和爬坡度，動力電池決定了續(xù)駛里程。這三方面的解決對于研究電動跑車具有重大意義。 1.2 電動跑車的發(fā)展 1.2.1 國外電動跑車的發(fā)展 目前,美國是全世界最喜歡電動車的國家，在美國，插電混合動力汽車是最受歡迎，最好賣的。美國利用汽車公司的力量研究發(fā)展電動汽車，經(jīng)過13年的研究歷程，純電動汽車關(guān)鍵問題還是沒有得到解決，電池的續(xù)駛里程短，毀壞的電池污染問題沒有解決，然后汽車公司不著重發(fā)展純電動汽車。等到奧巴馬上任后又轉(zhuǎn)向了率先實(shí)現(xiàn)混合動力車商業(yè)化的發(fā)展戰(zhàn)略，在國家政策的鼓勵下，美國汽車廠商研究的技術(shù)成果得到了巨大的獲利，形成了世界上最完善的燃料汽車標(biāo)準(zhǔn)體系，截止2012年，在電動車，美國獲得了授權(quán)專利占據(jù)世界專利的22%【1】。 到了21世紀(jì)后，由于歐洲對溫室排放的要求十分嚴(yán)格，使得歐洲人更喜歡零排放的純電動汽車，導(dǎo)致歐洲的電動汽車迅速發(fā)展，在一些發(fā)展較晚的國家，例如挪威和荷蘭等，他們的發(fā)展最為迅速，電動汽車保有量急劇增加，根據(jù)歐洲汽車制造商協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，與美國相比，歐洲人更喜歡純電動汽車，1990年，歐洲協(xié)會，用來幫助歐洲各城市的電動車研究和日常幫助，到了21世紀(jì)【2】，各個(gè)歐洲汽車生產(chǎn)商紛紛在自己內(nèi)燃機(jī)具有技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上推出自己的混合動力車和電動汽車，例如雷諾推出的雷諾zoe和雷諾twizy,寶馬的電動跑車I3，大眾的高爾夫“TwinDrive”等。 日本是全球開始致力于電動汽車的發(fā)展最早的國家之一，日本在混合動力汽車低能耗，低排放和性能方面處于世界領(lǐng)先的地位,2013年銷售的新車，居前面幾位的車型都是混合動力汽車，電動汽車在日本的保有量日益增長，一直以來，日本對純電動車這一塊都比較重視，舉國之力大力發(fā)展純電動車，日產(chǎn)公司在鋰電池方面具有巨大優(yōu)勢，在1997年推出全世界第一輛鋰電池汽車【3】。 國外的純電動車起步早，加上各國政府的扶持政策，各大汽車生產(chǎn)商才能大力發(fā)展純電動汽車，我國應(yīng)向讓他們汲取寶貴經(jīng)驗(yàn)。 1.2.2 國內(nèi)純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀 我國的汽車工業(yè)雖然在近幾十年飛速發(fā)展，但是由于基礎(chǔ)較低，還是沒有發(fā)達(dá)國家汽車工業(yè)發(fā)達(dá)，而汽車發(fā)展帶來的很多負(fù)面問題也沒有有效的解決，借著這個(gè)機(jī)會，在各個(gè)國家地區(qū)的純電動車發(fā)展起步差不多的情況下，我國應(yīng)抓住這個(gè)良好的機(jī)會?，F(xiàn)在，我國出臺了不少有關(guān)純電動車的政策，各大汽車企業(yè)也抓住這次機(jī)會，大力發(fā)展純電動車，相信不久的將來，我國的純電動車也會在世界上數(shù)一數(shù)二。 電動汽車的核心技術(shù)是動力系統(tǒng)電氣化。我國純電動汽車的起步高，圍繞重點(diǎn)目標(biāo)和主要技術(shù)，建立起純電動、混合動力和燃料電池三種汽車動力系統(tǒng)平臺和研發(fā)體系，取得了一些巨大成就，為整車開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。自2002-2008年，我國在電動汽車方向已獲得專利1796項(xiàng)，其中獲得的發(fā)明專利達(dá)940項(xiàng)。 我國的電池行業(yè)是世界上首屈一指的，在技術(shù)方面為純電動車的發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)；自主研究開發(fā)的200kW以下永磁無刷電機(jī)、交流異步電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)，電機(jī)比功率超過1300w/kg，電機(jī)系統(tǒng)達(dá)到最高效率為93％；自主研究開發(fā)的燃料電池發(fā)動機(jī)技術(shù)先進(jìn)，效率可以超過50%，是世界上少數(shù)幾個(gè)掌握車用百千瓦級燃料電池發(fā)動機(jī)研發(fā)、制造以及測試技術(shù)的國家之一【4】。 2003年起，電動汽車正式進(jìn)入市場，總共投入運(yùn)營車輛超過500輛，運(yùn)營行駛里程超過1500萬公里，平均發(fā)生故障間隔里程達(dá)到3500公里以上，出勤率達(dá)到95％以上【5】。 在2008年舉行北京奧運(yùn)期間，我國集中投入了595輛自主研發(fā)的混合動力、純電動及燃料電池汽車，總共運(yùn)行370多萬公里，累計(jì)運(yùn)送乘客440多萬人次，從而實(shí)現(xiàn)奧運(yùn)史上最大規(guī)模的電動汽車示范運(yùn)行。 從去年初，科技部、財(cái)政部、發(fā)改委、工信部四各部門共同組織啟動了節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作（簡稱“十城千輛”工程），研究出臺了專項(xiàng)財(cái)政補(bǔ)貼政策，計(jì)劃利用在三年多時(shí)間示范推廣6萬輛電動汽車，從而實(shí)現(xiàn)新增銷售收入300億元。 我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展在具備了以上良好政策基礎(chǔ)的同時(shí)，還具有一些有利條件。主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面： 資源優(yōu)勢：我國具有儲量巨大鋰礦和稀土資源，根據(jù)已經(jīng)探明的儲量，鋰有380多萬噸，在世界上鋰資源儲量排名第二，主要分布在祖國西北部，而我國儲量豐富的稀土資源占據(jù)了世界的58%，為世界第一位，多年來都是稀土出口大國，這些資源都是制造動力電池的核心材料，如此豐富的資源儲量為我國大力發(fā)展純電動汽車提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。 產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢：近幾年，我國工業(yè)迅速發(fā)展，電動自行車與電動車行業(yè)發(fā)展尤為迅猛，其制造電動零配件能力越來越強(qiáng)，一躍成為世界上電動車第一市場和生產(chǎn)國，在電動自行車等產(chǎn)業(yè)的帶動下，我國電池與驅(qū)動電機(jī)等零件的生產(chǎn)與研發(fā)位居世界前列，在這種產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，純電動汽車的發(fā)展可謂如魚得水。 市場優(yōu)勢：我國正處于快速城市化，居民生活水平差距十分明顯，對于汽車的需求也越來越強(qiáng)，明顯的生活水平差距造成了各地對于汽車品種需求的不同，在這種情況下，我國對純電動汽車大力扶持的政策將有助于提高居民對純電動汽車的購買意愿，有助于純電動汽車的市場推廣。 基礎(chǔ)設(shè)施后發(fā)優(yōu)勢：發(fā)達(dá)國家的城市建設(shè)大都已完成全面布局，許多純電動汽車有關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施不太容易進(jìn)行建設(shè)，而我國不同，我國現(xiàn)在大多地區(qū)才進(jìn)行城市化建設(shè)，有關(guān)純電動汽車的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)可以列入城市規(guī)劃中，容易建設(shè)，建設(shè)完畢將大大推廣純電動汽車的市場。 現(xiàn)在我國純電動汽車行業(yè)在資源存儲量大，產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢大，國家扶持等有利條件下，絕對是個(gè)朝陽行業(yè)，我國與企業(yè)應(yīng)抓住這樣的優(yōu)勢大力發(fā)展純電動汽車，在國際汽車行業(yè)大轉(zhuǎn)型的情況下，實(shí)現(xiàn)國家汽車行業(yè)的變大變強(qiáng)和自主發(fā)展，成為汽車大國而不僅僅是汽車生產(chǎn)大國。 1.3 選題的目的與意義 純電動車與傳統(tǒng)燃油車在動力系統(tǒng)有著完全不一樣的結(jié)構(gòu)，涉及到了周多學(xué)科，而最能體現(xiàn)汽車的技術(shù)則是高科技的跑車，本論文選取純電動跑車動力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)則有效的應(yīng)用到各級純電動汽車。 目前，純電動跑車的動力電池始終是一個(gè)問題，它的續(xù)駛里程太低，多加電池的話會增加車子整備質(zhì)量，也提高了設(shè)計(jì)難度，提高了故障率，所以，本文在現(xiàn)今動力電池的技術(shù)下，更好地設(shè)計(jì)純電動跑車動力系統(tǒng)縮小動力電池帶來的缺陷，設(shè)計(jì)的參數(shù)再用汽車仿真軟件advisor進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，本文從理論到實(shí)驗(yàn)對純電動跑車的動力總成的匹配對車輛性能的影響。 1.4 本文主要研究內(nèi)容 本文結(jié)合設(shè)計(jì)說明書主要研究以下內(nèi)容： 1：分析和探討純電動跑車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動力總成結(jié)構(gòu)的布置形式 2：根據(jù)純電動跑車動力性，經(jīng)濟(jì)性要求，對跑車驅(qū)動電機(jī)的參數(shù)，變速箱傳動比和檔位數(shù)，動力電池參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)匹配， 3：通過基于汽車仿真軟件advisor進(jìn)行仿真來分析所設(shè)計(jì)的參數(shù)是否符合所要求的動力性和經(jīng)濟(jì)性。 第2章 純電動跑車動力系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求與布局 2.1 設(shè)計(jì)要求 純電動跑車的動力性能主要取決與動力系統(tǒng)的參數(shù)匹配以及控制策略和零件特性，根據(jù)所提出的設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)的指標(biāo)如表2-1： 表2-1設(shè)計(jì)要求表 項(xiàng)目 參數(shù) 整備質(zhì)量 1700kg 0-100km/h加速時(shí)間 3.5s 最高車速 250km/h 續(xù)駛里程 200km 2.2 動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選型 所設(shè)計(jì)的該純電動跑車動力系統(tǒng)用硫酸鐵鋰電池為動能，采用永磁同步電機(jī)，該電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩大，起動時(shí)無電流沖擊，負(fù)載變化時(shí)電流變化小，效率高，可靠，不用維護(hù)即有效實(shí)現(xiàn)再生制動的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。 圖2-1純電動跑車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電動汽車系統(tǒng)的控制策略：當(dāng)汽車加速并正常行駛時(shí)，驅(qū)動車輪為電池供電的電機(jī)，并向汽車供電時(shí)下坡或剎車，電動機(jī)作為發(fā)電機(jī)向蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)能量回收。 2.3 所設(shè)計(jì)的純電動跑車參數(shù) 所設(shè)計(jì)整車?yán)碚搮?shù)指標(biāo)如表2-2 表2-2整車?yán)碚搮?shù)指標(biāo)表 技術(shù)參數(shù) 單位 參數(shù)值 空氣阻力系數(shù) - 0.33 迎風(fēng)面積 ㎡ 2.5 傳動效率 - 90% 滾動半徑 m 0.296 滾動摩擦系數(shù) - 0.0216 第3章 動力總成參數(shù)匹配 本文所設(shè)計(jì)的純電動跑車動力系統(tǒng)應(yīng)純電動跑車對動力性和續(xù)駛里程的要求，純電動跑車動力性能評價(jià)指標(biāo)包括4個(gè)部分： （1）起步加速性能：純電動跑車從0km/h加速到100km/h所使用的時(shí)間，時(shí)間使用越少則說明起步加速性能越優(yōu)秀。 （2）最高速度：電機(jī)發(fā)出的功率能讓純電動跑車達(dá)到某一最大速度的能力。 （3）最大爬坡度：純電動跑車以一定速度在某一坡度上行駛。 （4）續(xù)駛里程：電池的能量能夠驅(qū)使純電動跑車行駛一定的里程。 3.1 電機(jī)參數(shù)的選擇 驅(qū)動電機(jī)是純電動汽車動力系統(tǒng)的核心，它直接影響純電動跑車驅(qū)動系統(tǒng)的整體性能，因此在純電動跑車發(fā)展之前，就需要確定驅(qū)動電機(jī)的參數(shù)。 電動汽車驅(qū)動電機(jī)的機(jī)械特性和機(jī)械性能的傳統(tǒng)汽車發(fā)動機(jī)有驅(qū)動電機(jī)之間的巨大差異，負(fù)載指數(shù)的3倍以上，驅(qū)動電機(jī)可以在最大功率條件下長期工作，因此，純電動汽車最高車速應(yīng)在額定工況下的驅(qū)動電動機(jī)的計(jì)算。 3.1.1 最高轉(zhuǎn)速及額定轉(zhuǎn)速的選擇 驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高，對個(gè)方面要求越高，成本越高，影響汽車的整體布局，本文所使用的永磁同步電機(jī)性能如表3-1： 表3-1永磁同步電機(jī)性能表 項(xiàng)目 永磁同步電機(jī) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 4000~10000 功率密度 高 功率因素（%） 90~93 峰值效率(%) 95~97 符合效率（%） 85~97 過載能力（%） 300 恒功率區(qū)比例 1:2.25 電機(jī)質(zhì)量 輕 電機(jī)尺寸 小 可靠性 優(yōu)良 機(jī)構(gòu)堅(jiān)固性 一般 控制操作性能 好 根據(jù)多方面考慮，暫定電機(jī)峰值轉(zhuǎn)速7200r/min,額定轉(zhuǎn)速4800r/min,過載倍數(shù)為1.5。 3.1.2 電機(jī)動力參數(shù)的匹配 對于驅(qū)動電機(jī)所要確定的參數(shù)有最大輸出功率，額定輸出功率，最大輸出轉(zhuǎn)矩，這三方面的參數(shù)選取主要依靠所設(shè)計(jì)的純電動跑車所要求達(dá)到的最高車速，加速性能，爬坡度，通過對這三方面的理論計(jì)算，初步確定電機(jī)動力參數(shù). 因純電動跑車最高車速不能在最大輸出功率下持續(xù)行駛，所以應(yīng)用額定功率計(jì)算： (3-1) 上面公式(3-1)中：umax——最高速度-250km/h ηt——傳動效率 m——電動跑車整備質(zhì)量-1700kg f——滾動阻力系數(shù)0.0216 CD——空氣阻力系數(shù)0.33 A——迎風(fēng)面機(jī)2.5㎡ 代入數(shù)據(jù)：P額≥214.28kw （1）電動跑車在爬坡工況下要求的功率為： (3-2) 根據(jù)一般跑車爬坡度要求至少能夠以10km/h通過16.7°的坡度 上式(3-2)中：ui——爬坡時(shí)行駛速度10km/h α——坡度角-16.7° 代入數(shù)據(jù)得P爬=15.63kw （2）根據(jù)純電動跑車加速性能推得驅(qū)動電機(jī)功率為: (3-3) 上式(3-3)： um——汽車末速度100km/h Tm——汽車加速時(shí)間3.5s X——擬合系數(shù)，一般取0.5 δ——汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) (3-4) 式（3-4 ）：If——飛輪的轉(zhuǎn)動慣量(km*m2) Iw——車輪的轉(zhuǎn)動慣量(km*m2) R——車輪半徑（m） ig——變速器傳動比 i0——主減速器傳動比 代入數(shù)據(jù)得：≥315.66kw 純電動跑車的驅(qū)動電機(jī)輸出的最大功率應(yīng)能同時(shí)滿足對跑車最高速度，加速性能，爬坡度的要求，所以純電動跑車驅(qū)動電機(jī)輸出的最大功率為： （3-5） 上式（3-5）得：=320kw 電動機(jī)的額定功率為=215kw 3.1.3 最大轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 純電動跑車的最大轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足動力性要求，計(jì)算出了驅(qū)動電機(jī)的額定功率后，可以按照公式計(jì)算得出驅(qū)動電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩： (3-6) 上式中：Tr——額定扭矩（Nm） Tmax——峰值扭矩（Nm） nr——額定轉(zhuǎn)速（r/min） 代入數(shù)據(jù)求得驅(qū)動電機(jī)最大扭矩為955Nm. 3.1.4 驅(qū)動電機(jī)參數(shù)的確定 根據(jù)驅(qū)動電機(jī)的外特性曲線，在低轉(zhuǎn)速區(qū)可以獲得恒定的最大扭矩，在高轉(zhuǎn)速區(qū)獲得恒定的較高功率，驅(qū)動電機(jī)最大轉(zhuǎn)速的選擇結(jié)合了傳動系傳動比，驅(qū)動電機(jī)效率來考慮，綜合以上因素，計(jì)算并選擇電機(jī)額定功率為215kw,峰值功率為320kw;選擇電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為955Nm,額定轉(zhuǎn)速為4800r/min,最大轉(zhuǎn)速為7200r/min. 3.2 純電動跑車傳動比的選擇 目前，在城市里，純電動跑車往往受到許多不同的條件所限制，單單依靠驅(qū)動電機(jī)的變矩很難滿足動力性能的要求，因此需要在驅(qū)動電機(jī)和車輪之間安裝主減速和變速器，用來滿足純電動跑車動力性要求，減輕驅(qū)動電機(jī)的負(fù)擔(dān)。傳動系傳動比的選擇要充分依靠轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速的特性，從而保證驅(qū)動電機(jī)高效的運(yùn)行。由純電動跑車的總傳動比為 (3-7) 先計(jì)算傳動比的上限： (3-8) (3-9) 上式中： i0——主減速器傳動比 ig——變速器傳動比 i——傳動系的速比 nmax——驅(qū)動電機(jī)最大轉(zhuǎn)速 umax——行駛的最高車速 R——車輪半徑 代入數(shù)據(jù)的i≤2.62 計(jì)算傳動比下限有兩種方法： （1)由電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最大扭矩和最高車速對應(yīng)的行駛阻力來確定傳動比下限： （3-10） （3-11） （3-12） （3-13） 式中： FVmax——純電動跑車最高車速行駛時(shí)遇到的阻力 Tvmax——驅(qū)動電機(jī)最高轉(zhuǎn)速下輸出的轉(zhuǎn)矩 Ff——滾動阻力 Fw——空氣阻力 (2)由最大爬坡度對應(yīng)的行駛阻力和低速運(yùn)行輸出的最大轉(zhuǎn)矩來確定傳動比下限： （3-14） （3-15） （3-16） （3-17） （3-18） 上式中：Fimax——最大爬坡度時(shí)的行駛阻力 Fi——爬坡阻力 上面兩個(gè)式子代入數(shù)據(jù)得i≥2.39 所以得出設(shè)計(jì)的純電動跑車傳動比范圍的2.62≥i≥2.39。 由此選擇該純電動跑車變速箱為固定齒變速箱，總傳動為2.62. 3.3 動力電池參數(shù)的選擇 動力電池作為純電動跑車的能量源，是不可缺少的，如今動力電池技術(shù)還不能有效的解決續(xù)航問題，所以我們應(yīng)利用好現(xiàn)今技術(shù)來解決問題。下面是現(xiàn)今電池的基本參數(shù)： 表3-2現(xiàn)今電池基本參數(shù) 鉛酸 鎳氫 鎳鎘 鐵鋰 能量密度（Wh·L-1） 120-160 180 120 260 比能量（Wh·kg-1） 40-50 65 40-50 105-140 比功率（W·kg-1） 200-400 160-230 150-350 250-400 功率密度（W·L-1） 120 240 - - 續(xù)駛里程（mph） 70 240 130 190 循環(huán)壽命（次） 500-700 600-1200 800-2000 800-1200 能量效率（%） 65 90 65 - 可回收率（%） 97 90 90 50 充電時(shí)間（h） 8-17 <6 5-60 <3 通過比較，我們選擇鐵鋰電池來作為所設(shè)計(jì)的純電動跑車的動力電池。 鐵鋰電池是一種具有高能的蓄電池，與其他的相比具有電壓高，比能量高，無記憶效應(yīng)，充電壽命長，快速充電，自放電率低，工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，目前，全球許多汽車廠商開始投入使用了。通過對比，所設(shè)計(jì)的純電動跑車使用的動力電池參數(shù)如下：單體充電電壓為3.2v，單體電容為22Ah,內(nèi)阻為0.001Ω。 3.3.1 動力電池組容量的選擇： 動力電池容量應(yīng)根據(jù)最大輸出功率和能量，用以保證電動車的動力性和續(xù)駛里程，電池?cái)?shù)目確定有2種方法： (1)有最大功率選擇電池?cái)?shù)目： （3-19） 上式：Pemax——電機(jī)輸出最大功率 ηe——電動機(jī)工作效率 ηec——電機(jī)控制器工作效率 Pbmax=2E02/9Rint E0——單體電池電動勢 Rint——等效內(nèi)阻 (2)由續(xù)駛里程來計(jì)算電池?cái)?shù)目： （3-20） 上式（3-20）：L——純電動跑車?yán)m(xù)駛里程（km） VS——單節(jié)電池的電壓（v） W——純電動跑車行駛一公里消耗的能量（kw） 純電動跑車電池?cái)?shù)目有上兩者最大確定 （3-21） 通過計(jì)算得出電池?cái)?shù)目為500個(gè)。 3.3.2 電池組電壓的計(jì)算 根據(jù)純電動跑車的輸出最大功率來確定電池組電壓： (3-22) 得出：V0≥1066v 結(jié)合電池?cái)?shù)目和單體電池電壓得出V0=1100v 3.3.3 電池組能量的計(jì)算 電池組能量計(jì)算： （3-23） 上式（3-23）得：Wess——電池組的能量（kwh） Uess——電池組電壓（v） 求得Wess=24.2kwh 求得動力電池組參數(shù)如表3-2 表3-2動力電池參數(shù) 單只電容 22Ah 單只電壓 3.2v 單只電阻 0.001Ω 總能量 24.2kwh 電池只數(shù) 500 總電壓 1100v 3.4 所設(shè)計(jì)的純電動跑車參數(shù)如表3-3 表3-3純電動跑車動力系統(tǒng)參數(shù) 電動機(jī) 類型 永磁同步電機(jī) 最大轉(zhuǎn)矩 955Nm 額定轉(zhuǎn)速 4800r/min 最大轉(zhuǎn)速 7200r/min 最大功率 320kw 額定功率 215kw 變速器 固定速比 2.62 形式 單速比減速器 動力電池 單體容量 22Ah 單體電壓 3.2v 總能量 24.2kwh 電池只數(shù) 500 第4章 電動跑車動力性能仿真驗(yàn)證 ADVISOR2002能夠分析純電動汽車動力系統(tǒng)功率流等級并實(shí)現(xiàn)車輛的建模和分析。本章通過前兩章提供的數(shù)據(jù)，基于ADVISOR2002平臺對單速比純電動跑車進(jìn)行動力性仿真計(jì)算，從而驗(yàn)證所選擇的動力總成能否滿足整車的動力性要求。 4.1 advisor2002的仿真步驟 ADVISOR2002的仿真：車輛參數(shù)的輸入、仿真參數(shù)的設(shè)定和仿真結(jié)果的輸出。 4.1.1 車輛參數(shù)的輸入 圖4-1車輛仿真參數(shù)設(shè)置界面圖 圖4-1為車輛仿真參數(shù)設(shè)置界面。 4.1.2 仿真參數(shù)的設(shè)定 圖4-2所示為仿真參數(shù)輸入界面。用戶可以根據(jù)自己的需要選擇循環(huán)工況，對車輛進(jìn)行仿真分析。本文的車型為純電動車型，直接采用電動汽車控制策略。 圖4-2仿真參數(shù)輸入界面圖 4.1.3 仿真結(jié)果輸出 圖4-3仿真結(jié)果輸出界面 4.1.4 仿真結(jié)果的分析 左側(cè)第一幅是車速隨著循壞工況的運(yùn)行曲線,EV實(shí)際車速完全符合其工況下的所需車速，表現(xiàn)良好的動力性。第二幅表達(dá)了能量存儲系統(tǒng)SOC變化曲線，從中看出跑完整個(gè)循環(huán)工況，能量存儲系統(tǒng)從滿值降到幾乎為零，也就是說該車跑完13個(gè)ECE_EUDC循環(huán)工況。該車大概可以運(yùn)行210km,第三幅為排放曲線，可以看出所排出的污染物為0，第四幅為總傳動比曲線，傳動比為2.62.百公里加速和爬坡性能也滿足所要求設(shè)計(jì)的目標(biāo)。 第5章 總結(jié) 在一段時(shí)間的學(xué)習(xí)和研究以后，這篇論文終于做完了，通過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)我對純電動跑車也有了一定的認(rèn)識，在這次論文制作的過程中，我領(lǐng)悟到了許多。 3月初，我開始選題并開始了開題報(bào)告，這是準(zhǔn)備階段，這段時(shí)間我閱讀了大量的資料，從圖書館借閱了大量書籍，從這些上面，我懂了許多有關(guān)純電動車的知識，并讓我明白怎么獲取自己所需要的知識。 4月份，我開始了論文制作，利用自己獲取的理論基礎(chǔ)一步一步的解決各個(gè)方面的問題，遇到了不懂的，我也積極和老師請教解決問題，這個(gè)階段讓我養(yǎng)成向別人請教的好習(xí)慣。 5月份的時(shí)候，論文制作完成了，這個(gè)時(shí)候我開始了論文最后的檢查，這個(gè)階段讓我養(yǎng)成了仔細(xì)耐心的好習(xí)慣。 這些時(shí)光，為我人生提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，我將用這些今天經(jīng)驗(yàn)為自己未來的道路打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 致 謝 在寫論文期間，許多人在學(xué)習(xí)上和生活上幫助了我，沒有他們，估計(jì)我可能會放棄論文的研究。 我的老師白亞雙我必須首先感謝他，在論文的開題階段，我十分猶豫，是他根據(jù)我的特點(diǎn)向我推薦這份題目，在論文遇到瓶頸的的時(shí)候，是他不厭其煩地幫助我尋找問題的根源與解決辦法，等到論文快結(jié)束，是他主動要求幫我查看論文的細(xì)節(jié)問題，沒有他的幫助，憑我一個(gè)人所花的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此，在此我想他報(bào)以我最誠摯的感謝。 我的室友和我的父母，他們一個(gè)是在生活中關(guān)心我，一個(gè)是在我背后撐起一片天，他們我必須要感謝，沒有他們我可能堅(jiān)持不下去。 最后要感謝的是全校領(lǐng)導(dǎo)和老師，沒有你們的辛苦工作，我是沒有這種安靜的環(huán)境進(jìn)行論文的制作的，謝謝你們。 參考文獻(xiàn) [1］ 王文偉，畢榮華.電動汽車技術(shù)基礎(chǔ)[M] .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010 [2］ 陳清泉，孫逢春等.現(xiàn)代電動汽車技術(shù)[M] .北京：北京理工大學(xué)出版社 2002 [3］ 莊繼德，莊蔚敏等.低碳汽車技術(shù)[M] .北京：清華大學(xué)出版社，2010 [4］ 陳丁躍.現(xiàn)代汽車控制智能及其智能化[M] .西安交通大學(xué)出版社，2011 [5］ 催勝明.新能源汽車技術(shù)[M] .北京：北京大學(xué)出版社，2009 [6］ 王方.微型純電動汽車動力性能參數(shù)匹配及仿真研究[D] .合肥工業(yè)大學(xué)碩士論文，2011,4 [7］ 王鈺童.純電動客車動力系統(tǒng)參數(shù)性能匹配及整車性能研究[D] .吉林大學(xué)碩士論文，2007,3 [8］ 劉寵譽(yù).純電動汽車再生制動控制策略與仿真研究[D] .武漢理工大學(xué)碩士論文，2010,4 [9］ 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M] 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