第5章电动汽车的理论

1、第第5章章 电动汽车的理论电动汽车的理论5.45.1 行驶工况 作用（1）确定动力性能指标（2）整车参数匹配与仿真（3）整车能量消耗和排放试验2. 概述 按照工况调查所包含的内容来分，行驶工况可分为完全工况和非完全工况。 按照用途来分，行驶工况可分为标准工况和非标准工况。 按照表现形式来分，行驶工况又可分为瞬态和模态工况。5.1 行驶工况3. 各种行驶工况简介（1）美国行驶工况图5-1 美国FTP75行驶工况5.1 行驶工况图5-2 美国NYCC 行驶工况5.1 行驶工况（2）欧洲行驶工况图5-3 欧洲NEDC行驶工况5.1 行驶工况（3）日本行驶工况图5-4 日本10-15

2、行驶工况5.1 行驶工况（4）我国行驶工况图5-5 我国载货汽车燃料消耗试验6工况5.1 行驶工况图5-6 我国城市客车燃料消耗试验4工况4. 行驶工况特征分析5.2 行驶特性1. 电动汽车的驱动力与行驶阻力（1）驱动力0gttMi iMFrr（2）电动机的转矩特性9549MMnP （3）行驶阻力2cossin21.25DaC AuG duFGfGgdt5.2 行驶特性2. 电动汽车行驶时的驱动力与行驶阻力平衡20cossin21.25gDaMi iC AuG duGfGrgdt图5-12 驱动力行驶阻力平衡图5.2 行驶特性3. 电动汽车的功率平衡图5-15 电动汽车功率平衡图331()36

3、007614036003600aDaaaMGfuC AuGiuGuduPg dt5.2 行驶特性4. 电动汽车的续驶里程1/kameaMMWuIsG quPIP（1）整车参数对续驶里程的影响 图5-16、图5-17和图5-18分别表示滚动阻力系数f，空气阻力系数CD和整车总重量G对一次充电续驶里程的影响5.2 行驶特性图5-16 滚动阻力系数 f 对续驶里程 s 的影响5.2 行驶特性图5-17 空气阻力系数 CD 对续驶里程 s 的影响5.2 行驶特性图5-18 整车总重量 G 对续驶里程 s 的影响5.2 行驶特性 图5-19 电池比能量 q 对续驶里程 s 的影响5.2 行驶特性（2）电

4、池参数对续驶里程的影响（3）电机参数对续驶里程的影响5. 电动汽车动力性的影响因素（1）驱动电动机特性（2）车载能源（3）汽车结构参数（4）汽车使用条件5.3 效率特性1. 能量流分析发动机电动机1234 56897图5-22 SP2000-PHEV传动系统结构简图5.3 效率特性图5-23 SP2000-PHEV能量流示意图电动机传动系车轮发动机蓄电池22( )P t22( )P t331( )P t134( )P t4( )RP t( ) t5.3 效率特性2. 工作模式的确定表5-2 SP-PHEV2000工作模式与控制规则 模式SOC值停车起步加速匀速减速倒车highMstEstCdi

5、sMdrEoffCdisMdrEonCenMdrEoffCdisMre/MstEoffCdisMstEoffCdisnormalMstEstCdisMdrEonCenMdrEonCenMre/MdrEonCenMreEoffCdisMstEoffCdislowMstEstCdisMstEonCedMstEonCenMreEonCenMreEoffCdisMstEonCen5.3 效率特性3. 系统效率的影响因素图5-24 不同循环工况下的整车效率5.4 参数匹配 HEV参数匹配原则和步骤具体的原则为:（1）驱动性能（包括加速性能、爬坡性能、最高车速、续驶里程、行驶噪声等）应能满足指定行驶工况下

6、的设计要求，行驶噪声以及加速性能等指标应能高于相同用途车辆的内燃机汽车。（2）排放水平应尽可能低，不仅要能满足指定的排放法规（欧法规），还要能设计出低于法规排放标准的汽车。（3）能量消耗要实现最小化。（4）系统成本最低。5.4 参数匹配 HEV参数匹配的基本步骤是：发动机功率电动机功率及转矩、转速范围传动系速比电池功率及容量图5-25 混合动力汽车参数匹配设计流程5.4 参数匹配2. HEV参数匹配设计思路 （1）首先，要对整车工况进行分析，通过工况分析对整车部件提出合理的参数要求，设计出适合使用条件的车辆。 （2）其次，根据整车参数和性能参数，以及要实现的功能参数，运用汽车理论和设计的相关公

7、式，通过计算各总成参数，在理论上设计预期的工况目标。而且还需要对多项参数设计进行比较，实现最优的匹配设计。 （3）最后，仿真模拟实现。5.4 参数匹配3. 影响参数匹配的因素 （1）结构形式对参数匹配的影响 （2）控制策略对参数匹配的影响 （3）道路工况对参数匹配的影响 （4）优化算法对参数匹配结果的影响5.4 参数匹配4. 参数匹配的优化计算（1）仿真工具 目前，电动汽车（包括HEV）仿真软件有很多，如美国NREL实验室的ADVISOR、美国USCAR开发的PSAT、美国爱达荷州国家实验室的SIMPLEV以及香港大学电动汽车研究中心开发的EVSIM等。（2）优化算法 优化算法按需不需要计算函数的导数信息分为基于梯度的算法和非梯度算法2大类。大多数经典优化方法都是基于梯度的算法，应用于HEV系统优化的非梯度算法有Complex，DIRECT等，取得了非常好的效果。现代优化算法如禁忌搜索、模拟退火、遗传算法和人工神经网