电动汽车动力传动系统评价体系参数

考虑循环工况的纯电动汽车动力传动系统参数匹配重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：***指导教师：秦大同教授专业：车辆工程学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一三年五月Powertrain Parameter Design for the Electric Vehicle Taking the driving cyclesinto ConsiderationA Thesis Submitted to Chongqing Universityin Partial Fulfillment of the Requirement for theMaster’s Degree of EngineeringByWang YuhanSupervised by Prof. Qin DatongSpecialty: Vehicle EngineeringCollege of Mechanical Engineering ofChongqing University, Chongqing, ChinaMay, 2013中文摘要摘要随着能源匮乏、环境污染严重，作为零排放的绿色交通工具—纯电动汽车越来越受到各大汽车厂商的青睐，成为当今社会汽车界竞相研发的热点。

然而，电动汽车因动力蓄电池储能密度低而导致其续驶里程短，这是制约电动汽车发展的重要因素之一。

续驶里程问题的解决一方面要依赖动力电池技术的突破，另一方面也与整车动力传动系统的设计与控制密切相关。

通过对纯电动汽车动力传动系统的优化匹配设计与综合控制，提高纯电动汽车行驶中的能量使用效率，从而增加续驶里程，这不仅在电池容量技术尚未取得突破的当今十分重要，而且在电池容量技术已完全取得突破的未来也十分重要。

本文在综合考虑行驶工况和电池质量基础上，以一款两挡变速纯电动汽车为研究对象，对纯电动汽车动力传动系统参数优化匹配方法进行了研究，主要工作内容如下：①分析了纯电动汽车的基本构成、电力驱动以及储能装置的布置形式，并重点研究了电动机的工作特性、电池的工作特性及传动系统参数对整车性能的影响。

关于纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化摘要：发展新能源汽车成为未来汽车行业的主要趋势，纯电动汽车已经成为社会关注的重点问题。

但是当前纯电动汽车在关键技术等方面还是存在不足，主要集中在续航和充电等两个方面，而如何处理好纯电动汽车动力传动系统匹配，做好系统参数的设置，使汽车在规定电量当中最大限度地提升动力性，保障有效的续航里程成为主要目标。

解决纯电动汽车动力传动系统参数匹配与整体优化具有现实意义。

关键词：纯电动汽车；动力传动系统匹配；整体优化我国汽车尾气排放严重，能源消耗不断地加快，导致传统汽车节能环保问题突出。

而纯电动汽车在结构上更为简单，能源选择多样，与传统汽车相比不会产生加大的噪声，能够更好地控制尾气的排放，逐渐的受到了不同汽车企业的关注，加大了对纯电动汽车的研发力度。

1纯电动汽车结构原理动力系统、电气设备等共同构建成为纯电动汽车的基本结构，并且与内燃机在结构上进行比较，两者最大的差异主要集中在动力系统上，特别是纯动力汽车主要有电力驱动系统、电源管理系统以及辅助系统。

在电力驱动系统运行当中将电池化学能之间的转换为汽车动能，同时还能够在汽车减速等状态下降动能转换为电能直接的存储到电池当中。

功率转换器、机械传动系统、电子控制器等共同构建成为电力驱动系统，对于纯电动汽车整体动力与经济状况等有着直接的影响。

电源系统能够为汽车的行驶提供驱动能源，主要有能量管理系统、充电装置、蓄电池等。

并且能够检测电池的运行状态，开展及时的充电管理。

纯电动汽车辅助功能主要有照明系统、空调系统等。

同时还具有辅助动力源，能够为空调系统等提供及时的电源。

2纯电动汽车动力系统参数匹配设计2.1电机参数设计对于驱动电机纯电动汽车有着较高的要求，与传统电机相比在技术规范上更为严格，这是由于驱动电机关系到汽车的频繁起动和停车的过程有效性，将会承受较大的制动力，特别是纯电动汽车在电机使用上要凸显出瞬时功率、过载能力等特点，需要拥有较为突出的加速性能，要保障其使用寿命较长。

纯电动客车动力传动系参数匹配及整车性能研究一、本文概述随着全球对环境保护和可持续发展的日益关注，纯电动客车作为一种绿色、环保的交通工具，受到了广泛的关注和应用。

然而，纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题一直是影响其整车性能的关键因素之一。

因此，本文旨在深入研究纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题，以及其对整车性能的影响，为纯电动客车的研发和优化提供理论支持和实践指导。

具体而言，本文将首先分析纯电动客车动力传动系统的基本原理和构成，探讨其主要组成部分（如电池、电机、变速器等）的性能特点和相互关系。

在此基础上，本文将研究纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题，包括电机参数、电池参数、传动比等的匹配与优化。

本文还将探讨这些参数匹配对纯电动客车整车性能（如动力性、经济性、续驶里程等）的影响，以及如何通过参数优化来提升整车性能。

通过本文的研究，希望能够为纯电动客车的动力传动系统参数匹配提供理论依据和实践指导，推动纯电动客车技术的进一步发展，为绿色交通和可持续发展做出贡献。

二、纯电动客车动力传动系统概述纯电动客车作为新能源汽车的重要组成部分，其动力传动系统的设计与优化对于提升整车性能具有至关重要的作用。

纯电动客车的动力传动系统主要由电池组、电机、控制器以及传动机构等核心部件构成。

这些部件的协同工作，使得纯电动客车能够实现高效、环保的行驶。

电池组是纯电动客车的“心脏”，它为整车提供所需的电能。

电池组的性能直接影响到车辆的续航里程、加速性能以及能量利用率等关键指标。

因此，在动力传动系统参数匹配过程中，需要充分考虑电池组的能量密度、充放电速率以及循环寿命等特性。

电机作为动力输出装置，负责将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。

电机的选择需要考虑其功率、扭矩以及效率等因素，以确保纯电动客车在不同工况下都能够提供足够的动力。

同时，电机的控制策略也是动力传动系统中的重要环节，它直接影响到车辆的驾驶性能和能量消耗。

控制器是纯电动客车的“大脑”，它负责协调电池组、电机以及传动机构等部件的工作。

文章编号:1000-582X(2002)06-0019-04电动汽车动力传动系统参数设计及动力性仿真杨祖元,秦大同,孙冬野(重庆大学机械传动国家重点实验室,重庆400044)摘　要:对电动汽车动力传动系统参数设计的原则和方法进行了探讨,并以SC7101轿车为研究对象,对电动汽车动力传动系统的参数进行合理选择。

以铅酸电池作为动力源,提出了荷电状态SOC的计算方法,分析了铅酸电池的电动势E0、内阻R0、极化电阻R r随荷电状态SOC变化的关系,并根据铅酸蓄电池容量与温度的关系,对铅酸蓄电池的容量进行了温度补偿,为设计和改进电池能量管理系统的性能奠定了理论基础。

建立了动力传动系统的动力学模型,在此基础上对基于SC7101的电动轿车的动力性能进行了计算机仿真试验,进一步分析了影响电动汽车续驶里程的,并提出了增加行驶里程的措施。

仿真结果表明,对铅酸蓄电池电特性的分析和建立的动力学模型是正确的,该电动汽车的动力性能完全满足设计指标要求。

关键词:电动汽车;传动系统;参数设计;动力性;仿真中图分类号:U463.2文献标识码:A 燃油汽车带来了严重的环境污染和能源危机,电动汽车被看成能够解决这两大问题的重要途径之一。

然而,电动汽车续驶里程制约了电动汽车的普及和发展。

因此,对动力传动系统参数进行合理设计和匹配,在相同电池条件下,增加其续驶里程,已成为国内外汽车行业研究的热点之一[1]。

1　动力传动系统参数设计动力传动系统由蓄电池、控制器、电动机、变速器、主减速器、驱动轮等组成。

1.1　电动机参数选择电动机的主要参数包括电动机类型、电动机额定功率和额定转速等。

笔者以直流电动机为研究对象,其功率由电动汽车的最高车速来确定,以保证电动机的效率。

若给出了期望的最高车速,选择的电动机功率应大体上等于但不小于以最高车速行驶时的行驶阻力功率之和。

即有下式[2]:P e=1ηTM·g·f3600V max+C d·A76140V3max(1)式中:P e为电动机额定功率;M为整车质量;g为重力加速度;f为滚动阻力系数;V max为最高车速;C d为空气阻力系数;A为迎风面积;ηT 为动力传动系统效率。

纯电动汽车电机驱动系统传动机构参数设计首先，需要确定传动机构的传动比。

传动比决定了电机输出转速和车轮转速之间的关系，它的选择要考虑到车辆的加速性能和续航里程。

较高的传动比可以提高车辆的加速性能，但会降低续航里程。

因此，应根据不同的用途来确定传动比，以取得最佳平衡。

第二个参数是传动系数。

传动系数表示传动机构的效率，即能量转换的效率。

较高的传动系数可以减少能量损失，提高车辆的续航里程。

传动系数的选择要考虑到传动机构的摩擦损失、机械结构的设计和材料的选择等方面。

第三个参数是传动的可靠性。

传动机构在运行中需要承受较大的负荷和振动，因此需要具备较高的可靠性，以保证车辆的安全运行。

传动机构的设计应该符合相关标准和规范，并进行强度分析和疲劳寿命评估。

第四个参数是传动的噪音和振动。

传动系统的噪音和振动会对乘坐的舒适度和驾驶的感受产生影响。

传动机构的设计应考虑降低噪音和振动的措施，例如采用隔音材料、减振措施和优化结构设计等。

最后一个参数是传动机构的重量和体积。

传动机构的重量和体积直接影响着车辆的整体重量和空间利用率。

较轻的传动机构可以减少车辆的整体重量，提高能效和续航里程。

较小的体积可以提供更多的空间给电池等其他部件的布置。

在进行传动机构参数设计时，需要进行多种因素的权衡和优化。

可以利用计算机辅助设计软件进行参数设计和仿真分析，以获取最佳的设计方案。

此外，还需要进行实验验证和不断的改进，以提高传动机构的性能和可靠性。

第三章 传动系参数设计3.1 概述电动汽车动力传动系统的设计应该满足车辆对动力性能的要求和续驶里程的要求。

确定汽车的动力性，就是确定汽车沿行驶方向的运动状况。

我们得到动力性能的要求，即最高车速50km/h ，加速性能0~45km/h 小于10s ，爬坡度不小于20%。

为此，需要掌握沿汽车行驶方向作用于汽车的各种外力，即驱动力与行驶阻力。

根据这些力的平衡关系建立汽车行驶方程式，就可以估算汽车的最高车速、加速度和最大爬坡度。

汽车的行驶方程式为：t F F =∑ (1)式中：F t ——驱动力；ΣF——行驶阻力之和。

3.1.1 驱动力发动机产生的转矩，经传动系传至驱动轮上。

此时作用于驱动轮上的转矩T t 产生一对地面的圆周力F 0，地面对驱动轮的反作用力F t （方向与F 0相反）即是驱动汽车的外力，此外力称为汽车的驱动力。

其数值为：t t T F r= （2） 式中：T t —作用与驱动轮上的转矩；r —车轮半径。

图 汽车的驱动力 由于电动汽车采用电动机驱动，所以在电动汽车中T t 是由电动机输出的转矩经传动系统传递到车轮上的。

令传动系统总传动比为Σi ，主减速器的传动比i 0，变速器的传动比i g ，传动系统的机械效率为ηt ，驱动电动机的输出转矩为T tq ，则有：t tp t T T i η=⋅⋅∑ (3)0g i i i ∑= (4)3.1.2 行驶阻力汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。

当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服坡度阻力。

汽车加速行驶时还需要克服加速阻力。

因此汽车行驶的总阻力为：f w i j F F F F F=+++∑ （5） 式中：F f —滚动阻力；F w —空气阻力；F i —坡度阻力；F j —加速阻力其中：(1) 滚动阻力：F f 可以等效的表示为：f F W f =⋅ （6）式中：W —作用于车辆上的法向载荷；ｆ—滚动阻力系数，与路面种类，行驶车速以及轮胎的结构、材料、气压等有关。

增程式电动汽车动力系统参数匹配作者：唐自强王鹏周斌宇来源：《科教导刊·电子版》2015年第02期摘要本文针一款两档增程式电动汽车，根据整车基本参数及性能指标，对动力系统部件的关键参数进行了匹配，结合搭建的整车性能仿真平台，对匹配参数和控制策略的合理性进行了仿真分析，结果表明续驶里程和动力性能都达标。

关键词增程式电动车动力传动系统参数匹配仿真中图分类号：U469.72 文献标识码：A1引言目前国内外对增程式电动汽车的研究重点主要放在车型的开发以及控制策略的研究上，而专门针对增程式电动汽车的参数匹配方面的研究较少。

由于增程式电动汽车的动力系统结构布置、参数设计和驱动模式与传统纯电动汽车、混合动力电动汽车都有所不同，因此本文以满足整车动力性及续驶里程为目标对研究的增程式电动汽车动力系统进行参数匹配，通过制定相应的控制策略，结合整车仿真平台对匹配的准确性进行仿真分析。

初选电机的最高转速为10000rpm；初步选定二档速比ig2为7.36，电机的峰值功率需要同时满足以上3种动力性能指标的要求，所以电机的峰值功率取Pmax为52kw。

选择电机额定转速为3800rpm。

根据电机的过载系数通常为1.5～2左右，选择电机的额定功率为28kW，额定转矩为70.36N.m。

2.3电池参数匹配结合电池应用趋势，选择单体额定电压为3.2V的磷酸铁锂电池，其标称容量为30Ah。

根据电动汽车加速性能、爬坡性能的动力性能试验要求，所以电池单体的组数N1为N1=，同时根据增程式电动车纯电动续驶里程要求，匹配电池的组数为N2=。

取N1和N2的最大值，所以电池为99组。

2.4增程器参数匹配当蓄电池的SOC降到SOCmin后，开启增程器，发动机控制在恒定的转速和转矩点工作，输出恒定的功率，从而带动发电机产生电能。

开启增程器后需提供的恒定功率为P=，则发动机的功率为Pen=，求得发动机额定功率为13.90 kW。

发电机为永磁同步电机，其恒定工作点的转速为3800rpm，所以发动机恒定工作点的转速也为3800rpm，发电机额定功率为12.23 kW。