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j i a n g s u u n i v e r s i t y本 科 毕 业 论 文纯电动汽车动力系统参数匹配及性能分析battery electric vehicle power-train system parameters matching and performance analysis学院名称: 汽车与交通工程学院 专业班级: 交通运输0601 学生姓名: 吴越 指导教师姓名: 盘朝奉 指导教师职称: 讲师 2010 年 6 月目 录第一章 绪论61.1 电动汽车研发的意义61.2 电动汽车的结构和特点81.3 研究技术的关键101.4 本研究的意义101.5 本研究的主要内容11第二章 电动汽车系统的组成122.1 电动汽车的基本组成部分122.1.1 车载电源122.1.2 电池管理系统132.1.3 驱动电动机和驱动系统132.1.4 控制技术142.1.5 车身及底盘152.1.6 安全保护系统152.2 本章小结16第三章 电动汽车传动系173.1 差速半轴设计方案173.2 电动轮设计方案173.3 传动系的选择183.4 本章小结19第四章 参数计算与设计204.1 总述204.2 传动比的定23 4.3 电机参数的设计24 4.3.1 电动机的功率确定24 4.3.2 电动机最大输出转矩的计算25 4.3.3 电动机额定转矩的计算25 4.3.4 电动机加速性能计算26 4.4 电池参数的确定28 4.5 本章小结29第五章 整车仿真模型的建立30 5.1 cruise简介30 5.2对电机模型的建立31 5.3对电池模型的建立32 5.4对整车模型的建立34 5.5 本章小结36第六章 仿真结果的分析37 6.1 整车仿真结果分析37 6.2 电机仿真结果分析38 6.3 电池仿真结果分析39 6.4 本章小结41第七章 电动汽车未来发展的展望43结论45致谢46参考文献47纯电动汽车动力系统参数匹配及性能分析专业班级:交通运输0601 学生姓名:吴越指导老师:盘朝奉 职称:讲师摘要 电动汽车是解决当前能源短缺和环境污染问题可行的技术之一。电动汽车是由车载动力电池作为能量源的零排放汽车。近些年来,电动汽车的研制热潮在全世界范围内兴起,逐步向小批量商业化生产的方向发展。电动汽车技术的发展依赖于多学科技术的进步,尤其需要解决的问题是进一步提高动力性能,增加续驶里程,降低成本。考虑开发经费和开发周期,建立计算机仿真模型对电动汽车的性能进行仿真分析是有意义的。本文主要研究整车的动力性匹配计算,主要的参数设计。选择并设计出一种切实可行的纯电动汽车的动力系统设计方案。按照动力性能要求,运用汽车理论相关知识进行传动系统主要参数设计与匹配计算。通过对设计方案的模拟,进行方案的动力性计算。得到计算结果后,选择了某型电机作为我们参照的对象。建立电机仿真模型,然后再在cruise软件里构建了循环工况试验环境、最大爬坡度实验环境和全负荷加速试验环境。完成环境建构后,便可进行仿真实验。在得到仿真的结果后,文章对整车在仿真实验中产生的结果进行了阐述和分析。通过分析发现,被选择的电机并不能够满足该型电动汽车的加速能力要求,但是可以满足该型电动汽车的爬坡能力要求。然后,依据比对电动机进行的台架试验所获得的转速-扭矩数据,分析了电机无法满足设计要求的原因,进而验证了cruise仿真结果的可靠性。 最后,对电动汽车未来发展进行展望,对于安全、环保的节约型社会电动汽车发展必将成为发展的趋势。关键词: 电动汽车 传动系 参数匹配 仿真battery electric vehicle power-train system parameters matching and performance analysisabstract ev(electric vehicle)is an available technique solving the energy crisis and environment pollution. ev is the 0-emission vehicle powered by vehicle battery. these years, the wave of the research of the ev is springing up all around the world, and ev has developed into the small-scale production for business. the developments of ev depend on the development of a variety of sciences and techniques, especially for the dynamic performance and driving range improvements, and costs reduction. in consideration of development cost and time, the establishment of simulation model can contribute to the performance analysis of ev. this thesis researches the method of calculation of dynamic system matching, and the design of some important parameters. we choose and design an available plan of ev power-train system. following the dynamic requires, with the knowledge referred to the automobile theories, we do the design of important parameters from dynamic system and matching calculations. by the simulation of the design, we start the dynamic system calculations. after getting the results of calculations, we choose one model electromotor as what we reference. the simulate model of electromotor is established, then the cycle run experimentclimbing performance experimentacceleration of all gears without slip experiment are established in cruise. after the finish of experiments environment establishment, we can start the simulation experiments. and the analysis is taken after we get the results of the experiments then. through the analysis, we know that the chosen electromotor cannot meet the requirement of acceleration but can meet requirements of the climbing performance. then we compare the results with the rev-torque data we got from the test bench, we get the reason why the electromotor cannot meet the requirements of design, and this process proves the reliability of cruise. key words ev transmission power-train matching simulation cruise引 言本文涉及cruise仿真软件建立纯电动汽车的传动系及全车主要参数,可以模拟电动汽车在不同的工况下运行的状态,分析所设计的传动系统的性能优劣,便于改进设计,优化传动系统和整车相关参数,相对传统的动力系统参数设计方法,具有系统建模更精确,分析结果更准确有效的优点,而且效率大大提高。第一章 绪 论1.1 电动汽车研发的意义众所周知,当今社会已经成为了“轮子上的社会”,人类越来越依赖于各种各样的交通工具。其中,汽车无疑是应用最广泛,人类依赖程度最高的交通方式。据估计,到2010年底,世界汽车保有量将达到10亿辆。据有关媒体报道,中国的机动车保有量在2007年就已经突破1.5亿辆,而在2009年,我们国家更是成为世界第一大汽车市场,产销量分别为1379.1万辆和1364.5万辆。面对如此巨大的汽车保有量,我们不得不面临随之而来的资源和环境压力。众所周知,汽车普遍依赖石油资源,而石油资源是不可再生的,一旦石油资源枯竭,世界的车轮将停转。不仅如此,汽车尾气和汽车噪声带来的巨大污染也越来越受到人们的重视。在一些大城市,交通高峰时期的城市环境已经令人无法忍受。据报道,墨西哥城由于三面环山且位于海平面以上7400英尺(合2220米),这所城市的煤烟和来自城区400万辆汽车的尾气全部被高空的云彩捕获,导致每年有300天出现过高的臭氧含量水平。不仅如此,由于资源和环境压力所产生的燃料价格的上涨也是关乎我们生活的重要方面。从1998年到2008年,我国的汽油价格经历了40次调整,价格也从2.32元/升上涨到了6.20元/升,上涨幅度达到了267%。具体价格一览,详见下表所列。而从2008年到2010年4月,发改委又多次调整油价,最新一次调整后国内汽柴油最高零售价均价分别为8220元/吨和7480元/吨。面对如此严峻的形势,我们不得不寻找一个可以解决的方案。毫无疑问,寻找一种可再生的并且清洁的能源是我们解决这一矛盾的切实方法。就目前的情况来说,新能源汽车的研究主要集中在混合动力汽车、纯电动汽车(bev,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(fcev)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等各类别产品。而相对于其他新能源汽车,只有纯电动汽车能够做到零污染、零排放,低噪声,无疑是最为理想的新能源汽车。表 1 1998-2008年汽油价格一览。调整次数调整日期调整后价格调整次数调整日期调整后价格11998-62.32212001-92.4021999-62.38222002-32.5032000-22.47232002-42.7342000-52.67242002-52.9452000-62.92252003-13.1262000-73.06262003-23.2972000-83.19272003-53.0382000-93.28282003-73.0292000-93.13292004-13.20102000-93.08302004-33.46112000-93.06312004-83.66122001-12.96322005-33.92132001-22.8233200553.79142001-33.00342005-63.96152001-43.02352005-74.26162001-53.10362006-34.65172001-63.24372006-55.09182001-72.80382007-14.92192001-82.61392008-25.34202001-92.91402008-66.20世界上很多国家把发展电动汽车作为其发展新能源战略的重要组成部分。西班牙首相萨帕特罗日前表示,欧盟计划启动一项全新的项目,来支持电动汽车的发展。冰岛政府则计划到 2012年将全国所有汽车都更换为电动汽车,成为世界上首个推行该政策的国家。波兰政府如今也在加速发展充电设备,还得到了欧盟的资金支持。葡萄牙政府则与雷诺及日产达成了协议,一起打造全国性的充电网络。此外,遍布欧洲的50家电力公司及能源企业于去年表示,将早于国际社会制定出汽车充电标准。目前,日本的丰田和本田两家汽车公司已批量生产销售混合动力汽车。丰田的prius混合动力轿车已于2000年开始出口北美、欧洲等20多个国家,该车综合节油率达40.5。全球混合动力车的销量已达11.5万辆丰田汽车公司已占有全球混合动力汽车市场90的份额。丰田汽车公司还相继推出了estima混合动力汽车和搭载软混合动力系统的crown轿车。在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改善行驶性方面走在了世界前列,并在美国市场占了主导地位。本田汽车公司开发的混合动力汽车也投放市场,供不应求。13产汽车公司也已经于2006年向美国市场销售混合动力汽车。日本还设定了在2010年之前在国内普及5万辆燃料电池汽车的目标。美国的三大汽车公司在电动汽车产业化方面和日本有一定差距,只是小批量生产和销售纯电动汽车。通用、福特和克莱斯勒汽车公司分别投入1.48亿、1.38亿和8480万美元进行为期5年的电动汽车研发,已推出3款混合动力汽车概念车。法国是最积极研制和推广电动汽车的国家之一。法国政府、法国电力公司、标致雪铁龙汽车公司和雷诺汽车公司共同承担开发和推广电动汽车的协议,共同合资组建了电动汽车的电池公司。法国标致雪铁龙汽车公司研发的电动货车和4座电动轿车已投人生产,雷诺汽车公司的电动轿车投放在罗切里市试验。1997年,法国电动汽车产量达到2000辆左右。2002年法国政府、电力公司与汽车公司签订协议,在20个城市推广电动汽车,使全国电动汽车保有辆达到10万台。此外,英国生产和使用电动汽车已有50年之久,目前全国已拥有40万辆电动车。瑞士为防止环境污染,在旅游区只用电动汽车。瑞典的volvo公司,意大利的菲亚特公司等都不惜投入巨额资金,研发新一代电动汽车,力争早日实现产业化。丹麦、奥地利、捷克、匈牙利等也都在开展电动汽车的研发工作。1.2 电动汽车的结构和特点电动汽车一般由车身、底盘、动力系统等组成。其车身和底盘与传统汽车结构相类似,或者甚至是有所简化。故电动汽车的车身和底盘不是本文讨论的重点。而电动汽车的动力系统和传统汽车有着根本的不同。传统汽车由内燃机提供动力,动力从内燃机输出后,送达飞轮和离合器,再进一步传递到传动系,直至驱动车辆前进。而内燃机消耗化石燃料,燃料储存在油箱之中。但是电动汽车使用电动机提供动力,动力输出到传动系后,其过程和传统车辆相一致,甚至还因为电动汽车的相关特性而有所简化。电动机的能量来自于动力电池。由此可见,电动汽车的构造相对来说比较简单。电动汽车中的关键技术便是对控制流程中的各个节点和整个系统进行精确有效的控制,目前这一方面,也是电动汽车科研力量的研究重心。图1 电动汽车的控制流程图 控制器电动机传动系能量管理系统蓄电池辅助动力源动力转向系统冷气和暖气充电器车轮车轮制动踏板加速踏板交流电源方向盘能源系统辅助系统发展纯电动汽车的优点是:它本身不排放污染大气的有害气体,

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