纯电动汽车动力总成参数的选择（铅酸电池）.doc

基于昌河爱迪尔CH7101BE开发的纯电动汽车的电力驱动系统相关性能参数的初定计算书1 说明本纯电动汽车拟在昌河爱迪尔CH7101BE原有底盘和车身的基础上进行开发，拟设计最高车速为60km/h，一次充电的续驶里程为100km(60km/h均速行驶)。2 原车主要总成技术参数2.1电气系统电气系统项目参数/规格电线接法单线制、负极搭铁总保险丝12V，80A电喇叭12V，3A倒车雷达（选装）12V，6W前组合灯前照灯12V，H1/H7-55W前位灯12V，5W前雾灯12V，55W前转向灯12V，21W倒转向灯12V，5W后组合灯后位灯12V，5W制动灯12V，21W后转向灯12V，21W倒车灯12V，21W牌照灯12V，5W室内照明灯12V，5W后雾灯12V，21W高位制动灯12V，21W仪表指示灯12V，3.4/1.4W功率合计270W2.2变速器参数变速器型式固定轴、齿轮啮合式同步变速器各档速比一档3.416二档1.894三档1.280四档0.914五档0.757倒档3.818主减速比4.3882.3 空调系统空调系统制造商重庆建设车用空调有限责任公司结构形式前置式，通过仪表板出口送风制冷剂R134a制冷压缩机型号JSS-96H2Z1（09系列）空调制冷压缩机注：制冷压缩机在原车经济车速（92km/h）行驶时，其功率消耗为3.434kw/3000rpm。3 电动机功率的确定纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、最大爬坡度以及加速时间（起步加速时间和超车加速时间）的要求。3.1满足最高车速电机所需提供的功率当汽车以最高车速Vmax匀速行驶时，电动机所提供功率(kw)至少为：式中：整车动力传动系统效率（包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效率），主减速器的取0.9，驱动电机及控制器取0.80，则=0.9*0.80=0.72；m汽车的总质量，取1330kg（原车总质量+铁锂蓄电池的质量）；g重力加速度，取9.8m/s2；f滚动阻力系数，取0.015；Cd空气阻力系数，取0.35；A电动汽车的迎风面积，取1.6*1.42=2.272m2(原车宽车身高)；Vmax最高车速，取60km/h。代入相应的数据后，求得电动机至少所需提供的功率(kw)，即 4、初选驱动电机的功率为8kw。4.1按功率需求来选择电池个数电池数量的选择需满足汽车行驶的功率要求，并且还能保证汽车在电池放电达到一定深度的情况下还能为汽车提供加速或爬坡的功率要求。蓄电池的电压特性可表示为：式中：Ebat电池的电动势（V）；Ubat电池的工作电压（V）；Rbat0电池的等效内阻（）；Ibat电池的工作电流（A）。通常，Ebat、Rbat均是电池工作电流Ibat以及电流电量状态值SOC的函数，进行电池计算时，要考虑电池工作最差的工作状态。假设SOC为其设定的最小允许工作状态值（SOClow），对应的电池电动势Ebat和电池等效内阻Rbat来计算电池放电的最大功率，即可得到如下计算表达式：铅酸电池放电功率：上式最大值，即铅酸电池在SOC设定最小允许工作状态值时所能输出的最大功率为：以上仅是一个理论计算值。实际上，当电池以Ubat/(2Rbat0)的放电电流放电时，由于产生大量的热将会对电池起到破坏的作用，严重损坏电池寿命。出于此考虑，通常要求电池工作电压处于2/31倍的范围内，另外从铅酸电池的放电效率：也可保证电池具有较高的效率。因此，在实际应用中，铅酸电池的最大输出功率应限制为：由于计算单个电池模块的输出最大功率时，应选择当电池SOC在最差的情况下计算其输出的功率：铅酸电池组的容量应满足电动机的最大输出功率要求，若电池组采用串联的连接方式，则应选择的电池个数：式中：mc电机及控制器的工作效率；Pbdmax最小允许SOC值下电池组提供的功率。4.2按行驶能量需求来选择电池个数采用容量为150Ah铅酸蓄电池，当其SOC控制范围内的平均开路电压约为Voc=13.52V，而电池块端电压按2/31倍开路电压估计。这样Uess计算得：而蓄电池实际放出的能量为C=（1-0.4）*Ca=0.6*150=90Ah电池的能量计算公式为：Wess电池组的实际能量(kwh)；Uess电池组的平均工作电压(V)；C电池块实际放出的容量（Ah）。据设计要求纯电动汽车一次充电以Vel（60km/h）的车速均速行驶的续驶里程不小于100km，所需的功率可由下式计算： 再加上原车的用电设备的功率消耗270W（假设行驶时用电设备全开），即所需功率为7.92kw，则行驶里程S（100km）所需的能量为：Pel行驶里程S(km)所需的功率(kw)；Wroad行驶里程S(km)所需的能量(kwh)。从以上计算可知，不等式不成立。因此需增加电池个数，让电池能够满足能量的要求。即，上式通过变化可得如下关系式：取蓄电池的个数为16个，所以电池组的名义电压为16*12=192V。另外，由3.1和3.2两步骤所确定的电池个数，还需要验证电池与电机控制器相连之间的电压匹配关系，即满足以下关系：式中：Umc.max电机控制器的最大工作电压(V)；Umc.min电机控制器的最小工作电压(V)。结合以上的计算，初步选用电机的规格为8kw/192V5 通过计算车辆的最大爬坡度和加速时间以验证电机等选择的合理性根据即将颁布的国家标准纯电动乘用车技术条件所规定：车辆最大爬坡度（不小于20%）、起步加速时间（0-50km/h的时间不大于10s）、超车加速时间（50-80km/h的时间不大于15s）。5.1最大爬坡度的计算最大爬坡度计算式如下：式中Ttq电机的最大输出转矩（N.m）；ig变速器一档速比；i0主减速器速比；T电力传动系统的传动效率；m车辆的总质量（kg）；g重力加速度，取9.8m/s2；r车轮的滚动半径；f滚动阻力系数，取0.015；5