德州學(xué)院汽車工程學(xué)院　楊曉麗　于士軍

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電動(dòng)汽車動(dòng)力管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

德州學(xué)院汽車工程學(xué)院楊曉麗于士軍

摘要∶隨著國(guó)民生活水平的提高，我國(guó)對(duì)汽車的需求量也隨之增長(zhǎng)，我國(guó)傳統(tǒng)汽車工業(yè)面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)和挑戰(zhàn)，近些年來(lái)環(huán)境污染不僅給人們的生活帶來(lái)了不便，更對(duì)身體健康造成了嚴(yán)重影響。電動(dòng)汽車的出現(xiàn)基本可以實(shí)現(xiàn)“零污染、零排放”，成了今后新能源發(fā)展的主要研究方向，本設(shè)計(jì)對(duì)電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、性能指標(biāo)等進(jìn)行深入探究并對(duì)其動(dòng)力系統(tǒng)的參數(shù)匹配、電動(dòng)機(jī)參數(shù)、電池參數(shù)以及影響電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的種種因素進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；動(dòng)力系統(tǒng)；參數(shù)匹配

1　汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)的分析

1.1電動(dòng)汽車的動(dòng)力性分析

電動(dòng)汽車的動(dòng)力性主要包括汽車的驅(qū)動(dòng)力、加速能力、爬坡能力、最高車速和傳動(dòng)系最小速比的確定。電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)能力是指作用在驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的對(duì)地面的圓周力，地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪的反作用力即是驅(qū)動(dòng)汽車的外力；汽車的動(dòng)力性是指汽車在良好路面上直線行駛時(shí)由汽車受到的縱向外力決定的，所能產(chǎn)生的平均行駛速度；汽車的加速能力是指電動(dòng)汽車原地起步的加速能力和超車加速能力；電動(dòng)汽車的爬坡能力是指在良好的道路上以最低行駛車速上坡的最大坡度。

汽車傳動(dòng)系傳動(dòng)比的確定：

（1）若裝有三軸變速器且以直接擋作為最高擋時(shí)，最小傳動(dòng)比就是主傳動(dòng)比；

（2）當(dāng)滿足最大爬坡度、最低穩(wěn)定車速時(shí)其中二者較大值就為頭擋傳動(dòng)比；

（3）傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)比是由最高車速要求決定的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)功率和克服行駛阻力所需功率相等時(shí)，該點(diǎn)車速就是最高車速。

1.2電動(dòng)汽車動(dòng)力性能參數(shù)

電動(dòng)汽車是用電力驅(qū)動(dòng)車輪行駛的，其動(dòng)力性能參數(shù)將直接影響電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車動(dòng)力性能參數(shù)的對(duì)比，可詳細(xì)地了解到國(guó)內(nèi)外汽車動(dòng)力的各個(gè)參數(shù)對(duì)汽車的影響。因此，在選擇汽車的動(dòng)力參數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮電池組的壽命、續(xù)駛里程等問(wèn)題。

2　電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)主要元件的選擇

電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)元件需要從汽車的車速、加速性能、行駛里程、電池的壽命等多方面考慮，下面逐一進(jìn)行分析。

圖1　電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1動(dòng)力元件蓄電池的設(shè)計(jì)

蓄電池是直接給電動(dòng)汽車提供動(dòng)力源的裝置，它的容量越大，續(xù)駛里程也會(huì)越長(zhǎng)，蓄電池主要分為三類：

（1）第一類是鉛酸電池。歷史悠久，技術(shù)成熟，由于它低廉的價(jià)格，被電動(dòng)汽車廣泛使用成為主要的電源。但是它的續(xù)駛里程最短，而且體積也很大，利用率比較低，需要經(jīng)常充電，縮短了電池的壽命。

（2）第二類是堿性電池。主要包括鎳鎘電池和鎳氫電池，它的優(yōu)點(diǎn)是充電速度快，比能量和比功率也比鉛酸電池高，雖然價(jià)格比鉛酸電池高，但是它在某種程度上大大提高了電池的續(xù)航能力和動(dòng)力性能。

（3）第三類是鋰離子電池。鋰離子電池有著能量密度高、使用壽命長(zhǎng)、充電效率高等優(yōu)點(diǎn)。

2.2鋰離子電池優(yōu)勢(shì)突出

本文選擇以鋰離子為研究對(duì)象，通過(guò)三種電池比較可以看出，雖然鋰離子電池的成本高，但是其優(yōu)點(diǎn)足以掩蓋其缺點(diǎn)，鋰離子電池勢(shì)必會(huì)成為今后電動(dòng)汽車優(yōu)先選用的動(dòng)力源。

3　電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇

3.1電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要為電動(dòng)機(jī)

電動(dòng)汽車對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）電動(dòng)機(jī)在整個(gè)運(yùn)行的范圍內(nèi)，應(yīng)該具有很高的效率，便于提高一次充電的續(xù)駛里程；（2）電動(dòng)機(jī)應(yīng)將能量回收后再反饋給蓄電池，使電動(dòng)汽車具有最佳的能量利用率；（3）電動(dòng)機(jī)的使用壽命長(zhǎng)，能在惡劣的環(huán)境下工作；（4）電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)應(yīng)該保證噪聲低，綠色環(huán)保。綜合上述幾個(gè)方面來(lái)看，交流電動(dòng)機(jī)最適合應(yīng)用在電動(dòng)汽車中，它能更好地滿足電動(dòng)汽車的需求。

3.2傳動(dòng)系傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)

（1）滿足最大爬坡度

（2）滿足最低穩(wěn)定車速

（3）依據(jù)動(dòng)力性或者經(jīng)濟(jì)性選擇（設(shè)定i1＜i2＜i3）

I3最高車速較低，后備功率大Umax＞Up3；

I2最高車速最大，后備功率一般Umax=Up3；

I1最高車速最低，后備功率最小Umax＜Up1。

汽車側(cè)重于動(dòng)力性取時(shí)I3，側(cè)重于經(jīng)濟(jì)性時(shí)取I1。

4　優(yōu)化動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力實(shí)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)

電動(dòng)汽車的動(dòng)力實(shí)驗(yàn)——汽車最高車速實(shí)驗(yàn)方法：測(cè)定汽車以最高車速行駛一定距離路段所需時(shí)間。具體步

驟，設(shè)置一系列不同坡度的坡道，長(zhǎng)度不能小于25m，小于30%的坡道路面用瀝青鋪裝，大于等于30%的坡道應(yīng)該為水泥路面，實(shí)驗(yàn)時(shí)，電動(dòng)汽車停于坡道前平地上，接合傳動(dòng)系的最低擋，節(jié)氣門開進(jìn)行爬坡，直至實(shí)驗(yàn)終了，所能通過(guò)的最陡坡道的坡度，即是汽車的最大爬坡度。

電動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)——一種為等速行駛百公里燃油消耗量試驗(yàn)方法：在路況良好的平直道路上，選定一段距離，以不同的整倍數(shù)車速等速行駛測(cè)量路段，利用燃油流量計(jì)與秒表測(cè)出通過(guò)該路段的油耗與時(shí)間，計(jì)算出相應(yīng)的百公里油耗與實(shí)際平均車速；另一種方法為轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)方法：在轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)臺(tái)上測(cè)試之前，測(cè)試汽車應(yīng)先到路上進(jìn)行滑行試驗(yàn)，以確定其行駛阻力，將滑行試驗(yàn)結(jié)果及汽車質(zhì)量參數(shù)輸入轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行多工礦燃油消耗試驗(yàn)與排放試驗(yàn)。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文系統(tǒng)地論述了整車性能參數(shù)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的影響，針對(duì)蓄電池是影響電動(dòng)汽車動(dòng)力的最主要因素介紹了如何選擇蓄電池，并且通過(guò)三種框架的對(duì)比，分別說(shuō)明了要想提高電動(dòng)汽車的動(dòng)力性應(yīng)當(dāng)盡可能使電動(dòng)汽車的優(yōu)化性達(dá)到最大，本文還用兩種試驗(yàn)著重說(shuō)明了如何提高動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及動(dòng)力系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的影響。隨著科技的發(fā)展，電動(dòng)汽車憑借著綠色環(huán)保無(wú)污染、節(jié)能減排的這一優(yōu)點(diǎn)必將成為汽車未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的重點(diǎn)，本文為今后電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)提供了一定的參考數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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