（光学工程专业论文）电动汽车总体设计及其性能仿真与优化.pdf

overall design and performance simulation and optimization of electric vehicle a dissertation submitted for the degree of master candidate：li fei supervisor：prof.chen dingyue changan university, xian, china i 摘 要 随着我国汽车产业快速发展与环境污染的之间的矛盾日益加剧， 越来越多的企业以 及政府机构把发展电动汽车作为未来汽车行业发展的趋势， 不断加大研发力度与资金的 投入。目前，随着计算机仿真技术的不断发展，最核心、最重要的就是如何利用现有资 源开发设计出更加符合市场需求的高性能电动汽车。为此，电动汽车的设计开发必须立 足我国电动汽车发展现状，力求最大限度的节约成本、提高性能。 本论文以我国现阶段的电动汽车开发实际技术条件为基础， 研究分析电动汽车的结 构特点、动力驱动系统的布置形式及能量传递方式。并以 peugeot508ev 为开发设计模 型，结合我国实际并查阅相关资料，确定电动汽车最大爬坡度、最高车速、加速时间以 及续驶里程指标。根据电动汽车性能指标对其动力蓄电池、电动机以及传动系的参数进 行匹配设计，并合理选择各部件的型号。 本论文在仿真的时候主要用到的就是基于 simulink 仿真模型的电动汽车仿真软件 advisor，建立电动汽车车身、动力蓄电池、电动机以及车轮等系统部件模型及其 m 文件（软件源代码） ，并对各个模型做了详细的分析。利用 advisor 仿真软件对电动 汽车的动力性能与续驶里程在多重工况下进行仿真， 并分析对比在不同工况下的仿真结 果，以及查看是否满足电动汽车性能的要求。在不满足的情况下及时重置基本参数，并 检验参数重置后的仿真效果。 最后还利用 advisor 自带的 autosize 模块进行电动汽车 基本参数的优化，以达到最优的参数匹配效果，同时也通过再次仿真验证了参数优化的 合理性，最终确定了电动汽车最优的基本参数匹配。 关键词：电动汽车，动力系统，仿真模型，仿真分析，参数优化 ii abstract with the rapid development of chinas automotive industry of environmental pollution and the contradiction between the aggravating，more and more companies and government agencies to electric vehicles as the future development of the trend of the development of the car industry，and with the increasing development strength of capital investment.now, along with the development of computer simulation technology, the core, the most important is how to utilize existing resources development design out more in line with the market demand of high-performance electric vehicle. therefore, the electric vehicle must be based on the design and development of electric vehicle development present situation, and strive to maximum reduce cost, improve performance. in this paper the present stage of our country electric vehicle development conditions for the basis of the actual technology, research and analysis the structure characteristics of the electric vehicle, driving system and layout forms of energy transfer mode. and with peugeot508ev for the development of design model, combined with the actual conditions of our country and access relevant information, determine the largest electric vehicle climbing ability, speed limit, acceleration time and trip range mileage index. according to the electric vehicle performance index of the battery, motor and transmission the parameters of the matching design, and reasonable choice of all parts of model. in this paper the main use of the simulation model is based on simulink electric vehicle advisor simulation software. build electric vehicle body, motive battery, motor and the wheel system component model and its m files, and each model to do a detailed analysis. using advisor to the electric vehicle simulation software of the dynamic properties of travel distance from the renewal in multiple working conditions is the simulation, and in contrast analysis under different working conditions the simulation results, and see whether meet the requirements of the electric vehicle performance. dont meet in the basic parameters of the timely reset, and inspection parameters of the simulation results after a reset. finally also use own autosize modules advisor electric vehicle of basic parameters optimization, in order to achieve the optimal parameters matching effect, at the same time also through again simulation results prove the rationality of the parameters optimization, final electric vehicle optimal basic parameters matching. key words: electric vehicle, powertrain system, simulation model, simulation analysis, optimization parameters iii 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 电动汽车的种类及发展趋势 . 1 1.1.1 电动汽车简述 . 1 1.1.2 电动汽车发展现状与趋势 . 1 1.2 研究电动汽车必须解决的问题 . 3 1.2.1 研究电动汽车的背景 . 3 1.2.2 研究电动汽车需要解决的问题 . 4 1.3 本论文研究的主要内容 . 4 第二章 电动汽车基本结构及力学分析 . 6 2.1 电动汽车的结构 . 6 2.1.1 电动汽车电驱动系统 . 7 2.1.2 电动汽车能源系统与辅助系统 . 8 2.2 电动汽车驱动系统布置形式 . 9 2.3 电动汽车主要构成部件 . 12 2.3.1 电动汽车动力蓄电池 . 12 2.3.2 电动汽车电动机 . 14 2.4 电动汽车动力学模型与力学分析 . 16 2.4.1 电动汽车的主要参数 . 16 2.4.2 电动汽车力学模型与受力分析 . 18 2.5 本章小结 . 21 第三章 电动汽车总体结构选择及参数匹配分析 . 22 3.1 电动汽车传动系统的能量流动分析 . 22 3.1.1 两种特殊工况下能量的流动分析 . 23 3.1.2 能量回收时的能量流动分析 . 24 3.2 电动汽车传动系统参数匹配与选择 . 25 3.2.1 电动机参数的匹配与选择 . 26 3.2.2 蓄电池参数的匹配与选择 . 30 3.2.3 传动比的确定 . 32 3.3 本章小结 . 35 第四章 建立电动汽车动力系统仿真模型 . 37 4.1 advisor 软件的简介 . 37 iv 4.1.1 advisor 软件的系统主要构成 . 38 4.1.2 advisor 软件的仿真流程 . 39 4.1.3 advisor 软件的仿真方法介绍 . 42 4.2 电动汽车车型基本模型的建立 . 44 4.2.1 peugeot508ev 车身仿真模型 . 44 4.2.2 peugeot508ev 动力蓄电池仿真模型 . 46 4.2.3 peugeot508ev 电动机仿真模型 . 49 4.2.4 peugeot508ev 主减速器仿真模型 . 51 4.2.5 peugeot508ev 变速器仿真模型 . 51 4.2.6 peugeot508ev 车轮仿真模型 . 52 4.2.7 peugeot508ev 车辆参数模型 . 54 4.3 本章小结 . 55 第五章 电动汽车动力性仿真分析与优化 .56 5.1 电动汽车动力性能仿真 . 56 5.1.1 peugeot508ev 两种典型工况下仿真 . 56 5.1.2 两种基本工况下仿真结果的对比分析 . 60 5.1.3 peugeot508ev 续驶里程仿真 . 61 5.2 电动汽车动力性仿真分析与参数重置 . 63 5.2.1 peugeot508ev 续驶里程的仿真结果分析 . 63 5.2.2 peugeot508ev 动力蓄电池组数目的重置 . 63 5.2.3 peugeot508ev 参数重置后的动力性能仿真结果 . 64 5.3 电动汽车动力传动系统参数优化 . 66 5.3.1 autosize 参数优化过程 . 66 5.3.2 autosize 参数优化结果分析 . 67 5.4 本章小结 . 70 总 结 .71 参考文献 .73 致 谢 .76 长安大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 1.1 电动汽车的分类及发展趋势 1.1.1 电动汽车简述 世界上最早出现在英国的汽车实际上就是电动汽车， 比传统内燃机汽车早了整整半 个世纪，只不过那时的蓄电池还是不可充电的。电动汽车是以电池为动力来源的，相对 于传统的内燃机汽车对环境以及噪声污染要小很多，而且还有利于节约燃油，缓解全球 石油危机。然而，当电动汽车采取制动时，能量可以实现回收是其最大的特点。如今， 电动汽车被划分成：纯电动与混合动力以及燃料电池。 在经济高速发展以及能源问题日益突出的当今社会， 电动汽车已不再是一种简单的 交通运输工具，而是一种社会责任与价值理念的产物。同时，电动汽车也是技术要求较 高的科技产品，它代表了全球汽车行业发展的最新科技成果。全世界范围内的政府机构 与企业，在提升电动汽车研发能力方面已经达成共识。 1.1.2 电动汽车发展现状与趋势 目前，纯电动汽车已经引起了全世界范围内汽车制造企业与政府机构的重视。电动 汽车的发展过程实际上与汽车发展史是同步的， 只是由于电动汽车自身在技术以及产业 化方面的局限性，而导致其发展比较缓慢。 （1）国外电动汽车的发展现状和趋势 在美国，曾经在 19 世纪中的一段时期内，电动汽车的市场份额已经超出了传统内 燃机汽车，它也曾代表了那个时期汽车制造行业的先进制造水平。但由于受限于当时的 技术条件，使得电动汽车的经济、动力性，以及续驶里程远不能及传统汽车。因此，到 20 世纪初期， 电动汽车也曾经历过一度在市场上消失的尴尬境地。 但随着石油战争爆发 以及石油危机的愈演愈烈， 世界上越来越多的国家开始重新重视电动汽车相关技术的研 发，其中就包括最早实现电动汽车市场化的美国。 在 20 世纪中后期电动汽车迎来了快速发展的时期，先是三大汽车制造企业共同签 署了关于联合开发电动汽车先进蓄电池的书面协议，再到制定分时期的开发目标。后在 其政府财政的支持下，它们又在共同签署的合作框架下成立了电子财团，为企业在电动 汽车开发研究阶段提供资金支持。于是就有了福特在 1993 年研发成功并顺利投产的 e-costar，以及在九年以后通用汽车研发成功并参展的 autonomy 电动汽车，如图 1.1、 1.2 所示。 第一章 绪论 2 图图 1.1 通用通用 autonomy 电动汽车电动汽车 图图 1.2 通用通用 autonomy 结构简图结构简图 由于亚洲在电动汽车发展的初期就远远落后于欧美国家，因此，电动汽车在日本的 发展主要集中在 20 世纪后期。 最早在日本开始电动汽车研发的企业就是丰田汽车公司， 并且在 20 世纪八十年代的六年时间里， 连续自主研发了从 ev10 到 ev40 的多种类 型的电动汽车24。并且在 1995 年通过了国际汽车联合会认证的电动车 ravev，如图 1.3、1.4 所示。同时还研制出了混动电动车，并在两年后顺利在日本投产并销售。最近 几年丰田在纯电动汽车以及混合动力汽车方面的研究还在深入， 相关技术也变得更加成 熟，不断有新的研发成果问世。 图图 1.3 丰田丰田rav-ev电动汽车电动汽车 图图 1.4 丰田丰田rav-ev结构简图结构简图 （2）国内电动汽车的发展现状和趋势 在我国电动汽车早期的发展阶段，都只是地方科研机构自主的研发行为，没有形成 市场合力，再者由于技术限制以及资金问题，而使得电动汽车的研发未能持续发展。随 着我国以及国际石油危机的到来，我国也曾出现过电动汽车的研发高潮期，并取得一些 研究成果，但最终还是未能实现量产。 一直到上个世纪八、九十年代，由于改革开放对经济的刺激作用，经济的飞速发展 使得能源问题变得日益严重，加之环境污染问题的日渐突出。政府机构才逐渐认识到开 长安大学硕士学位论文 3 发新能源汽车的重要程度，并将电动汽车的研发列为这一阶段的主要科技项目，并注入 了大量资金，取得了可喜的效果。在这之后的几个重要科技发展时期，国家连续将电动 汽车的研究与开发列入了重要的科技项目，并提供专项的资金支持，体现了国家想要加 快我国电动汽车研发进程的决心。在这一快速发展阶段，电动汽车研发领域也不断获得 高新技术。 其中， 在上个世纪末， 我国政府还制定了一系列的关于电动汽车的行业与技术标准， 同时也推出了多项鼓励措施，得到了各个汽车公司以及科研机构的积极回应，并取得了 可喜的成就。其中，就包括一些大学以及科研院所纯自主开发的动力蓄电池以及整车， 都已经达到了世界先进水平。 在本世纪初的几年中， 以科技部带头攻克的电动汽车关键技术科研项目取得了较大 的突破，如图 1.5、1.6 所示，比如动力蓄电池技术、整车集成技术以及关键部件开发技 术。随着各类电动汽车的试验验证以及市场化生产与销售，标志着我国的电动汽车已经 进入了产业化阶段。 其中最为突出的就是在北京奥运会与上海世博会上以锂离子为动力 源的纯电动客车的面世，使我国在电动汽车产业的市场化方面迈出了坚实的一步28。 图图 1.5 比亚迪比亚迪 e6 电动汽车电动汽车 图图 1.6 奇瑞奇瑞 m1-ev 电动汽车电动汽车 1.21.2 研究电动汽车必须解决的问题 1.2.1 研究电动汽车的背景 由于全球石油资源是有限的，不可再生的，加之环境污染的日益加重，使得传统汽 车的发展前景不容乐观。而电动汽车主要的能量来源是电能，被称作零排放、无污染的 绿色汽车，同时还缓解了能源危机，受到各国政府的强烈支持，是今后汽车企业研发的 重点。在我国汽车工业发展的现阶段，由于基础工业薄弱、技术落后在传统内燃机汽车 制造领域毫无优势可言。但在电动汽车研发领域里，各个国家在核心技术的掌握上基本 是同步的，这就使得国家更加重视电动汽车的研发。因此，我们可以抓住电动汽车快速 第一章 绪论 4 发展的历史机遇，增加研发投入，努力攻克技术难关，实现电动汽车这一新兴产业的跨 越式发展。 在电动汽车的研发阶段，虚拟仿真技术由于其具有节省时间和成本，能快速提高产 品质量以及很强的实用性等特点，正越来越多的被各大汽车公司所使用。其中，电动汽 车虚拟仿真技术的核心就是依靠建立的动力学数学模型进行仿真研究、对比分析、参数 优化，大大缩减了研发成本。 1.2.2 研究电动汽车需要解决的问题 （1）整车技术。电动汽车的整车技术包括整车车身技术以及整车的优化布置。其 中，电动汽车整车车身技术主要就是实现电动汽车车身质量的轻量化，这样会有效的提 高电动汽车加速、爬坡能力以及延长电动汽车的续驶里程。电动汽车整车系统优化布置 技术也就是合理的布置与协调电动汽车各个系统，使电动汽车整车性能达到最好，节约 材料、降低成本。在系统优化的过程中，要综合考虑各个系统模型之间的联系与区别， 实现多因素优化21。 （2）电驱动技术。电驱动系统实际上就是实现电能向动能的转化，其主要包括变 速、电气以及车轮三大系统。电动汽车电驱动系统在设计时要充考虑电动汽车在多种复 杂工况下工作的稳定性，要有较高的功率密度以及较宽的转速区间。要根据电动汽车电 动机的高转速（高转矩） 、输出功率恒定以及多变的工作环境，合理选择电动机参数， 并合理布局。 （3）能量管理系统。能源系统是电动汽车的核心系统，是续驶里程的决定性因素。 同时，能源系统也常常会受整车重量的限制，这就要求电动汽车能源系统在满足基本动 力性要求的前提下，尽量实现轻量化，也就是要提高其能量密度，快速的充电能力。电 动汽车能量管理系统主要是实现能量的最大化利用和提升电动汽车的续驶能力。因此， 其能量管理系统的主要作用有：能量分配管理、能量回收管理、能量实时监控与修正管 理等17。 1.3 本论文研究的主要内容 （1）研究分析了电动汽车动力驱动系统的基本结构特点以及各个子系统的布置形 式， 并确定电动机总体驱动系统的布置方案； 然后还根据电动汽车行驶时的力平衡方程， 通过力学分析，建立其受力模型。 （2）在建完其受力模型的基础上，对其主要部分进行受力分析，并按照电动机总 长安大学硕士学位论文 5 体设计要求（动力性能与续驶里程） ，运用汽车理论与汽车设计以及电动机与动力蓄电 池知识， 对电动汽车主要部件如： 动力蓄电池、 电动机的基本参数作了性能的匹配计算， 并最终确定其值。 （3）基于 advisor 建立仿真模型，并运用 advisor 仿真软件对电动汽车的续 驶里程及最大车速、爬坡性以及加速性等动力性能指标进行仿真。对仿真数据与其动力 性能及续驶里程的初始要求不符时，进行基本参数的重置，并对参数重置后的效果再进 行仿真。 （4） 利用 advisor 软件自带的优化模块 autosize， 以电动汽车设计性能指标为约 束条件，再对重置后的电动机功率、蓄电池组数等参数做一些匹配性优化，确定其最终 的参数。 第二章 电动汽车及其相关技术 6 第二章 电动汽车基本结构及力学分析 2.1 电动汽车的结构 电动汽车既区别于传统内燃机汽车，也不同于新型的燃料汽车或混和动力汽车。电 动汽车与传统汽车的差别集中在电驱动及其管理控制系统上，其他部件的结构、功能基 本相差无几。这样便会使电动汽车的相关机械解构部件减少很多，从而最大限度的实现 电动机与外部的机械构件的机电一起化。 为此， 电驱动与其管理控制系统对整车的组成结构与性能具有决定性的作用。 然而， 电动汽车要想取得更高的性能，只是将传统汽车部件的互换是远远不够的，必须对整车 的结构进行科学设计、整体布局，并且要完成对各个组成部件进行参数的校正与性能的 优化11。 图图 2.1 电动汽车电动汽车结构剖视结构剖视图图 以电能为动力的电动汽车， 各个部件之间主要是通过电流或者电信号的逐级传递来 实现能量的传递与控制的，如图 2.1 所示。这就使得电动汽车在总体的布置上，更加多 变，就会提高电动汽车的可利用空间。 电动汽车基本上都是由能量系统、 电驱动系统以及附件系统等的三大主系统构成的 10，各个主系统所包含的的基本结构部件之间的关系，即部件的结构图，如下图 2.2 所 示。 长安大学硕士学位论文 7 注：不带箭头的空心线表示两个部件之间是刚性（机械）的连接，空心线带箭头表示两个部件 之间柔性（电流）连接（箭头方向代表流向） ，细线带箭头就表示两个部件相互之间的控制关系（箭 头方向代表控制方向） 。 图图 2.2 电动汽车结构组成原理图电动汽车结构组成原理图 外界的信号的传入不仅可以通过制动与加速踏板，还可以通过转向盘，但后者输 入的信号主要还是要完成对转向系统的监控，使其输入更加快速、简洁11。 2.1.1 电动汽车电驱动系统 电驱动系统主要包括电动机与电子控制器、功率转换器、机械传动装置以及驱动车 轮等装置。其主要作用就是实现动能与电能快速、有效的转换，既在汽车行驶时将存储 在蓄电池组的电能转化为汽车行驶的动能，同时，当出现制动时将行驶产生的能量完成 存储12。 （1）电动机。它不但可以为电动汽车正常的行驶提供充足动力，当电动汽车处于 制动或下坡时，还可以为电动汽车回收能量。电动机的选择一定要根据电动汽车的负载 大小以及行驶特性，合理的选择。当电动汽车高速行驶时，其功率应该为一个特定值保 持不变，当电动汽车低速行驶时，其转矩也应该为一个特定值保持不变。 （2）电子控制器。它是整个电动汽车的系统心脏，其主要是根据外界（踏板）不 断发出的电信号，通过实时监控转换器，以使得电动汽车实现控制的协调。当外界有多 制 动 踏 辅助 动力 动力转 向系统 温控 单元 电控 制器 功率 转换器 三相感 应电机 速比固定的 变速器与差 速器 车轮 车轮 能量管 理系统 镍氢 电池 转向盘 蓄电池 充电器 电驱动系统 能量系统 附件系统 交流电 加 速 踏 第二章 电动汽车及其相关技术 8 重信息同时输入时，既加速与制动信号同时收到，则会优先考虑制动信号，以保证电动 汽车的安全性。 （3）机械传动装置。它主要的作用是和传统汽车基本一样，也是实现驱动转矩的 传递装置， 只不过此时的驱动转矩是由电动机提供的。 由于电动机具有良好的调速功能， 其变速装置在很大程度上已经被简化了，因此，只需采用固定速比减速器即可满足电动 汽车要求。 （4）功率转换器。它也被称作逆变器，主要功能是通过电机、电流以及控制器的 反馈信号或者相关指令，对电动机旋转的速度、方向以及力矩进行适时控制。它可以实 现电动车能量之间的有效转换。 （5）电动机控制系统。它的选择的时候要本着机构简单且有效的原则，在满足性 能的同时要使得电动机运行良好且稳定，而且效率要高。同时，在制定控制策略时，必 须充分考虑到其效果。 2.1.2 电动汽车能源系统与辅助系统 电动汽车的能源系统主要由能量管理系统、动力蓄电池组及其充电系统组成。 （1） 能量管理系统。 这一系统的主要作用是对电动汽车各个动力机构进行能量的 分配以及后期的管理，使电动汽车的能量利用率得到提升。同时，它还可以对蓄电池的 充放电进行监控，监测其参数的变化，判断所处状态，防止极端现象发生，进而防止蓄 电池组的损害，延长其使用寿命。 为了避免电动汽车在行驶过程中出现蓄电池组件之间的电压不平衡等因素对蓄电 池的损害，优化使用电池能量，延长电池的使用循环寿命，必须对蓄电池的电压、电流 和温度指示等指标进行实时监控。 蓄电池的能量管理系统实际上是以微处理器为核心的 电子控制单元，其主要功能：(1)采取多种措施对蓄电池在使用时的参数进行检测。检测 的物理量包括：蓄电池的电压、电流、外部环境因素以及所处状态等等；(2)根据传感器 获得的数据得到电池组的能量，即计算其 soc 值；(3)进行充放电的控制，根据检测的 蓄电池参数，系统自动控制蓄电池的充放电状态，保证蓄电池的正常使用及其性能的稳 定安全；(4)通过对电池测温点的数据进行实时采集，控制电池的温度，对电池进行热管 理，防止电池温度过高；(5)可以完成数据的整理以及能量的监控，根据能量的多少，判 断电池的使用情况；最后，其还可以实现对电池工作状态的实时跟踪显示，以完成数据 的快速更新。 （2） 蓄电池组。 电池组不仅是整车正常行驶的能量供给部件， 而且还为各种电器 长安大学硕士学位论文 9 附件供能。电池组主要以串（并）联的形式被安装在电动汽车上，给予整车充足的电压。 同时，在提高电池的发电效率方面，经常会通过综合考虑其性能要求，在合理的范围内 进行相近性配组。 （3） 充电系统。充电系统就是将电网中的交流电转化成（通过整流作用）直流电 并存储在蓄电池中，从而实现对电动汽车的充电。电动汽车为了达到行驶性能要求，一 般都会选择具有多充电阶段的系统。 电动汽车的辅助系统主要包括低压温控（空调、收音机以及导航系统等） 、动力转 向系统以及其他辅助装置等。 2.2 电动汽车驱动系统布置形式 电驱动系统作为电动汽车最重要的组成部件， 其主要功能与一般汽车中动力机构的 功能基本相似，是动力来源。并且将电动汽车的电池组与其他部件紧密的连系起来，其 结构以及性能的优劣都会制约整车的性能。 电动汽车的电力驱动系统整体布置方式取决于电动机所采用的驱动方式， 不同的驱 动方式就会有不同的布置方式，因而其布置方式有很多种。应用比较广泛的驱动布置可 划分为四种18。 第一种电动汽车驱动系统结构布置方式为传统机械驱动系统，如图 2.3 所示。电动 汽车的驱动系统与传统意义上汽车的机械动力系统布置形式基本一致， 包括传统汽车驱 动系统的所有传动装置，如离合器、变速器以及差速器等。最大的变化就是用电动机替 换了发动机，保持原有构架基本不变 。因此，这种布置方式的传动装置与传统汽车的 传动装置功能基本一样。其中离合器主要作用为：1）可以实现动力的快速传递，完成 电动汽车的起步过程；2）当汽车快速制动时防止传动系统过载，而达到保护汽车传动 系的目的；3）在不需要动力或制动时，能迅速切断动力机构之间的联系，使得电动汽 车在行驶时更加安全。变速器也与其在传统汽车上的功能基本一样，包含几组减速比各 异的齿轮，在形成多种减速比可供驾驶员选择的同时，还可以实现驱动力的传递。当电 动汽车在低档位行驶时，变速器可以提供给整车低转速或大转矩。当电动汽车在高档行 驶时，变速器可以提供给整车高转速或小转矩。差速器的作用主要是当电动汽车行驶在 弯道时，可以保持内车轮与外车轮之间车速的差异性，使得电动汽车平稳通过弯道。由 于这种布置方式中的传动装置较多， 能量损耗大， 电动汽车的行驶效率就会下降。 因此， 这种布置方式只在早期开发中出现过，随着技术的不断更新，现在已经很少有汽车企业 再去开发了。 第二章 电动汽车及其相关技术 10 e动力蓄电池， m电动机， c离合器，gb变速器，d差速器 图图 2.3 传统机械驱动系统结构布置简图传统机械驱动系统结构布置简图 第二种布置形式主要为机电混合系统，如图 2.4 所示。这种布置方式是在第一种布 置方式的基础上省掉了离合器与变速器。用减速比保持不变的减速器代替，这样就会使 得部件数减少，从而增加整车的可利用空间。我们在具体研究的时候，就会在很大程度 上减轻我们的工作量，而且节省大量时间。由于这种布置方式在电动汽车快速启动、突 然加速或者减速的时候，不能像传统内燃机汽车那样有变速器可以自由选择变速档位。 为了保证电动汽车在这种工况下正常行驶， 这种布置方式的电动机就必须满足在电动汽 车启动时能提供大的转矩和足够大的后备功率。显然，这种布置方式与第一种相比较其 传动效率要高很多，但由于其结构还不够简洁、实用性也较差，因此只在一些换代电动 汽车上使用。 第三种布置形式主要为双电机系统，如图 2.5 所示。这种布置方式比前一种又省掉 了差速器，整车质量也减轻了很多，可利用空间进一步增大，这样电动汽车两个驱动轮 的动力就可以由装在驱动轴上的两个电动机独立提供。 差速器的功能就由两个直接装在 驱动轮上的固定速比减速器来独立完成，相互之间没有影响。同时动力蓄电池的放置也 更加灵活，为了减少机械传动的能量消耗，以及增加电动汽车整车可利用空间，可将动 力蓄电池和两个电动机放置在同水一平面。这种布置方式的也被称认为是一种过渡性 的。 c d m e gb 长安大学硕士学位论文 11 e动力蓄电池， m电动机，d差速器，fg固定速比减速器 图图 2.4 机电混合驱动系统结构布置简图机电混合驱动系统结构布置简图 第四种布置方式为轮毂电机系统，如图 2.6 示。这种布置方式与前面几种布置方式 最大的不同在于两个独立的电动机直接装在两个驱动车轮上， 同时整个动力传递系统没 有传统的机械装置，这就使得传递效率大大提高，空间也得到了最大程度的利用。这种 布置方式对电动机的安装位置有一定的要求，因而电动机的体积应尽可能的小。此外， 在这种布置方式下电动机的转速决定了车轮的转速以及电动汽车的行驶速度， 故而在驱 动轴上增加了电动机控制器，这样会使电动机的控制更加精确。由于这种布置形式完全 去除掉了机械驱动系统， 这就使得电动汽车驱动效能得到了很大提高， 而且机构较简单， 发展前景乐观。 e动力蓄电池， m电动机，fg固定速比减速器 图图