微型纯电动汽车的总体设计与计算分析

2014中国汽车工学会年会论文集 微型纯电动汽车的总体设计与计算分析 曹振新 ，林树森，焦卫东，朱建昌 浙江师范大学工学院 【摘要】微型纯电 动汽车定位为家 庭休闲用车 ， 因其轻便节能环保已被市场 接受。为使微型纯电 动汽车 既能满足行驶 工况要求又能达到能量利用 率最 优的目的 ， 提出了微型纯电动汽车的整车驱动形式和总体布置方案 。以某款纯电动车的 总体 设计为例 ，建立了纯电动汽车的动 力学模型，对最高车速、 加速时间 、 最 大爬坡度和继续行驶里程等动 力性特性进行计算分 析。结果表明 ，该微型电动汽车动 力性系统参数匹配合理 。 【关键词】微型纯电动汽车，动力参数匹配，计算分析 ， ： ： ， 器一电动机一动力传动系统一驱动汽车行驶 。论文研究基于 弓 微型纯电动汽车的整车总布置方案和驱动形式进行 ，按照动 力性能要求 ，运用汽车理论、电动机和电池相关知识，对电 随着能禪和坏境危机的加剧，新能源汽车被认为是解决动机的功率、传动比 ，蓄电池进行主要参数匹酝计算与仿真 交通问题的有效方案 。纯电动汽 车是由车载动力 电池作为能 分析。 量源的零排放汽车，能够实现快逮削减石 油消费減少碳排放 廿 、 哲 的目标，成为各国汽车制造商的开发重点 。许多现代家鞋 小型化结构，实际上私家车在上下班高峰期 所栽人数普遍均 ， 为人即车载率总是相当低，这无疑是对紧缺交通资 车型、驱动及布置形式脑 源极大浪费 。所以徽纯电动汽车的推出无疑是 交通靈为满足大多数人的需求，设计车型确 定 为餐通型，即各 源：莉能源的体现。锯统计，大多数中小城市及城镇职工的上 方面参数按普靈车型的参数选觀。车身外形参考同类型车设 班距离不超过 ，在城区车速也很少能达到。这计成淹线形以减少汽车行驶的空气阻力：， 因后轮驱动有较 好 样可遮风挡雨的四轮微型纯电动汽车就正好可满足很多人的的动力性羞纖市道路行驶条件较好， 同时考虑尽量减小车身 出行需求。近些年来，电翁汽车的研制热潮在全世界范围内 尺寸并保证车内足够的空间 ， 选中置后轮驱动形式 。虽然 兴起 ，逐步向小批量商业化生产的 向发展。 电动汽车技术 三轮的转向比较灵活但稳定性不足 ，而现在转向装置都不是 的发展依赖于多学科按术的进步，尤其需要解决的问题是 进 太有难 四轮行驶稳定性较高 ，所以选 四个车轮，最终 一步提高动力性能 增加续驶里程、降低出行成本。 车型为 。 魂电动汽车 主要由蓄电池 ！ 赦车中 要共教 、先程 供电， 用电机驱动车轮行驶 ， 符合道路交 通、安全法规各项 要求的车辆 。电方驱动及控制系统主要由车载电滅 ： 、驱动电 该徵型纯电动汽车在参考比亚廸和三菱原有底盘和 动机和电动机的调逮控制装置等组成。电动汽车 在行驶过程 车身的基础上进行开 设计 ，拟设计最高 车速 行驶狙力有滚动阻力 、空气阻力 加速組力和坡度次充电的续驶里程为轴距 轮駔 阻力 翁 驶过程中驱动力总是等于上迷祖力之和 。 电动、长 、宽、高为 皿 。为 汽车驱动力由驱动电动机产生的转矩 经传动系统翁倾向于后置后轮驱动，故选择比例系数为了保证 递到驱动轮上。其动力传动过程是蓄电池一电流一电力爾节 一定的通过性 ，逸前悬架为后悬架为 浙江省科技计划项舊（ 浙江师范大学校级车辆工程重点学称建霍经费资助 1458 2014CG -P P015 2014中国汽车工程学会年会论文集 画 ，则实际总长为。车标准总高，车总 彳日别珠粉如 、古由如 幺、 抽戒口 丰， 得到动力因数 ，加速度，从 。整车主要尺寸数据如表 所 。 主赦士 、凸、 矣她 ￥、 原地起步到目标车速加速所需时间表示为 表 整车总体设计参数 （单位 轴距前悬架后悬架总长总总宽 前轮距后轮 “ ， 、 以参考目前研制开发雜电动汽车比亚迪和三菱为 基础本次设计的微型纯电汽车 。根据它的基本参数和目标性 电动机功 率的确定 龍要求 ，以上面所述计算原则为基础，可初步绘出所需电动 机的性曲线，并以此为参考选捧电动机。该车的整车基本 电动机性能必须分为连续工作性能和紐时工作性能， 参数见表目标性能参数见表计算结藥见表电动机 连 ：作特性曲线由电动机的额定值来确定 ，短时 ：作特性 基本参数见表 曲线是电动机过载 一定 倍数之后的转矩功率特性曲线。由上 。 述计算后所得的参数便可满足以下基本原则 ：用电动机的额 表整鉢数 定工况计算电动汽车的最高车速；用电动机的短时工作性能 参数 称类型及数直 曲钱计算车辆的最大廣坡度 ；电动汽车的常规车連应落在电 整车整备质量 动机的基频 ：上；电动汽车最高车速功率平衡点应落在电动机 最大总 质量 连续工作性能曲线 自等功率上。纯电动汽 车妳功率全部由电 迎顺积宽高为 动机来提供 ， 所以电动机功毕的选择须满足汽车的最闻 风爾 ：系数 乔车 速、最大爬坡度以及加速时间的要求 。 以最高车速确定电动 轮胎半径滚动半径叩 机的额定功率： 电动机减速比，、丄、本 丨丨丄 一 ，上 、 可选用固定速比电动机） 式中 电动机额定功率 （ 主减速器比 传动系效率 ； 传动系统效率轿车 最大车重 （ 一 滚动摩擦系数 ； 目标、隨 数 风阻系数 ； 最高车速 车辆迎风面积 （ 。 ：最大爬坡度 （ 。 ）（恒速 以常规车速确定电机额定转速： 续驶里 一 表计算结果 式中 ， 电动机客页定转速； 电动机转速电动机功率电动机转矩 、 士士 ， 主减速比 ； 常规车速（ 最高车速議駕 滚动车轮半径 （ 。 常规车速 以额定 ：功率转連确宠电动机额定转矩： 最大爬玻 表电 动机基本参数 式中， 为额定转矩（。额定转速 最高转速 额定转躯最高转矩额定功率最裔功 率 大爬坡度确 定其短时工作线低逮转躯。假定以匀速 爬坡 ，车辆所受阻力项中没有加速祖力 ，则所需动机驱动 力为 式中 ， 为电动汽车驱动力； 为电动汽车行驶时的滚动 计算微型纯电动 车的爬坡度与加速时 丨岡 力喊为坡道翁度值 ）； 为电动汽车行驶时 裉振即将颁布的国家标准 纯电动乘用 车技术条件 的空气阻力， ； 为电动汽车行驶时的坡道阻力， 定 ：车辆最大爬坡度（不小于 、起步加速时间 的时闾不大于 则最高车速、最大爬坡度 炉。 士 再根据车辆驱动力与电动机输出轴转矩关系式 ，便可得 力 ： “ 出所需转矩 、 。 中国汽车工学会年会论文集 根据参考粗略估计旋转质量换算系数为 轮胎的选择 则加速度 为 崎 （ 胎的尺寸和型号是进行汽 车性能计算和绘制总 布 置图的重要原始数据之 一 ，此，在 总体设计开始阶段 故符合要求。 应选定 ，而选择的依据是车型、使用条件、轮胎的静 负荷、输胎的额定负荷以及汽 车的行驶速度当然述应 蓄电池组数量的确定与电池参数 考虑 与动力 传 动系参数的 匹配以及对 整车尺寸参 数 （例如汽车的最小离地间瞭、总高等） 的影垧 。我国各种 设微型纯电动车匀速续驶里程为则 汽车的轮胎和轮辋的规格及其额定负荷可査相应的国家标 為 准 。轿车轮胎标准见。本设计选用 系列 轿车子午线轮胎，轮胎规格：； 负荷指数 标 ： 准 ： 測量轮網： 新胎尺寸 ：断面宽度、 夕卜 首径 静负荷半径 後动半径负荷 式中，为 电 动车续驶里程数为蓄电池组中电池 能力 ； 充气压力：标准施允许使用轮 总能量为传动效率 ； 为电动机控制器 網， 效率 为蓄电池的平均放电效率。 根据以上整车动力性能参数由计算所得的数据代人上式结论与展望 胃力 大 结合某 款电动 汽车的研制 ， 研究了纯电动汽车 的整 酸铁锂电池组可满足所设计的纯动车的动力性要求。根据 车驱动形式， 整车总布置方案 。对整车动力学匹配计算， 整车主要技术参数的要求 ，以及前面确定的相关参数可以得 主要部件的选择。按照动力性能要求，运用 汽车理论、 峻电池的主要技术参数 ，见表。 电动机和电池相关知興，对电动机的功 率、传动比，蓄 表锂离子电池主要技术 参数电池进行主要参数设计与匹配计算 ，计算结果表明动力 技术参敕 参 敕值性参数匹配合理。 单节电池额定容量微型纯电动汽车轻便节能坏保的特点使其具有广腐 韩飾 ， 的市场空间， 但车载动力电池技术还需进 一 步提高。蓄 单节高，八 电池快换和快充技术 为电动车的连续运行提供技术 支撑 。 纯电动汽车的充换电站 配套设 施与运营模式应进 一 步 完 电 善 ，这需要汽 车制造商、电网企业及当地政府部门的联 ； 合建设。 参 考 文献 谷靖