某轻型纯电动客车动力传动系统的匹配分析及计算

某轻型纯电动客车动力传动系统的匹配分析及计算 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 摘要 由于环境污染、能源匮乏等问题日益严重，电动汽车成为汽车行业研究的热点。纯电动汽车动力传动系部件参数的合理匹配，对电动汽车的动力性和经济性等有显著的影响。本文以某轻型纯电动客车为研究的对象，主要介绍了电动汽车动力传动系统相关理论匹配的方法，动力传动系统主要部件的性能要求，以及影响整车性能的因素分析等。根据整车的性能要求及部件的选型原则，对该纯电动客车的动力系统参数进行设计计算，实现传动系统参数的合理匹配。最后利用MATLAB软件对所选的一些参数进行验算，检验参数是否满足整车的性能要求。 关键词:纯电动客车;动力传动系统;参数匹配;动力性;经济性 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 Abstract Due to environmental pollution, energy shortages and other problems have become increasingly serious,the electric vehicle has become the hot spot .The reasonable matching of the parameters of the power transmission parts has a significant effect on the dynamic and the economy of the electric vehicle.Taking a light electric buses as the object in this article. It introduces the theory of electric vehicle power train matching method performance .It also describes the performance requirements of major power train components.It also analyzes the factors that affect vehicle performance analysis, etc.According to the vehicle performance requirements and components selection principle, the power system parameters of the pure electric bus are designed and calculated, and the parameters of the transmission system are reasonably matched.Finally,the MATLAB software is used to test the performance of the vehicle. Keywords: pure electric bus;power system;parameter matching;dynamic;economy 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 目录 第一章 绪论 ....................................................... 1 1.1 课题研究的背景 .................................................... 1 1.2 课题研究的意义 .................................................... 1 1.3 汽车动力传动系统匹配方法现状研究 .................................. 2 1.4 本论文研究的主要内容 .............................................. 4 第二章 电动汽车的基本结构及关键技术 .................................. 5 2.1 电动汽车的基本结构及工作原理 ...................................... 5 62.2 电动汽车的关键技术 ................................................ 2.2.1 电机及其控制技术 ............................................ 6 2.2.2 电池及其充电技术 ............................................ 7 82.2.3 能量管理技术 ................................................ 2.3 本章小结 .......................................................... 9 第三章 纯电动汽车动力传动系统与整车参数性能的相关介绍 ..................10 3.1电动汽车动力传动系统的布置 ....................................... 10 3.2 电动汽车动力传动系统的匹配方法 ................................... 12 3.3 某轻型纯电动客车的整车参数 ....................................... 14 3.4某轻型纯电动客车的性能目标 ....................................... 14 3.4.1电动汽车的性能评价指标 ...................................... 15 3.4.2 某型纯电动客车的性能要求 ................................... 15 3.5 本章小结 ......................................................... 16 第四章 纯电动客车动力传动系统参数的匹配 ..............................17 4.1 电动汽车上常用电机的介绍 ......................................... 17 4.2 电机的参数计算与选型 ............................................. 19 4.2.1 电机额定功率、峰值功率的匹配 ............................... 19 4.2.2 电机最高转速和额定转速的确定 ............................... 22 4.2.3电机额定转矩与最高转矩的确定 ................................ 23 4.3传动系统的匹配 ................................................... 25 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 4.3.1传动系统参数对整车性能的影响 ................................ 26 4.3.2 纯电动客车传动系参数的选择 ................................. 27 4.4动力电池的选型 ................................................... 28 4.5动力系统参数匹配结果 ............................................. 32 4.6 匹配结果验算 ..................................................... 32 4.6.1最高车速的验算 .............................................. 33 4.6.2最大爬坡度的验算 ............................................ 34 4.6.3加速性能的验算 .............................................. 35 4.6.4 续驶里程的验算 ............................................. 36 4.7 与电动车相关的国家政策分析 ....................................... 36 4.8 本章小结 ......................................................... 37 第五章 全文总结与展望 ..............................................38 5.1 全文总结 ......................................................... 38 5.2 展望 ............................................................. 38 致 谢 ..........................................................40 参考文献 ..........................................................41 附录 .............................................................43 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 第一章 绪论 1.1 课题研究的背景 在18世纪80年代，第一辆内燃机汽车在德国诞生，它的发明人叫做Karl Friedrich Benz。自那时候开始，汽车行业就像火箭一样快速的发展壮大。汽车以绝对的优势占据了生活中交通工具的主流。汽车行业的崛起，对整个国民经济的促进作用非常大。在某 [1]种意义上来说，汽车的诞生使整个世界换了一个全新的面貌。 然而，另一方面传统汽车也带来了一系列的弊端。经过分析大量的资料发现，以内燃机为动力的汽车工业受到的挑战主要包括能源和环境这两方面。 面对这些能源和环境的严峻挑战，各国政府均投入了大量的物力、财力研究新能源汽车，改变传统汽车的发展模式。实现交通行业能源的转型，已经成为传统汽车行业可持续发展的主要手段。电动汽车由于具有较大的节能环保潜力并且更易于产业化，故而受到了世界范围内的广泛关注。从这个趋势来看，电动汽车将会逐渐的取代传统燃油车成为社会上人们出行的主要交通工具之一。当然这并不仅仅是因为电动汽车对环境无污染、操纵简单、噪声也小，更突出的一点就是电动汽车代表了一种新的生活方式，也贯彻了可持续发展的理念。各国政府及汽车企业均已将电动汽车产业化作为其近期的发展方向，这同时也对电动汽车的技术水平以及整车性能的提高提出了更为迫切的实际需要。 1.2 课题研究的意义 大力发展纯电动汽车的发展，可以有效地改善传统内燃机所带来的环境污染，也可以缓解能源短缺所带来的压力。可以预见电动汽车会将汽车这个行业带向另一个新的高度。电动汽车涉及的学科领域很多，是比较繁琐的一项系统化 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 。目前因有些技术方面的难题还没有解决，限制了纯电动汽车的快速发展。对于纯电动汽车来说，电池技术方面的难题可以说是致命伤。电池技术上的难题主要包括无法完全满足汽车行驶的需求，另外也存在电池的重量大、体积大、费用高的问题。在电池技术难题没有被攻克下 1 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 [2]来时，可以寻找另一个突破口——对纯电动汽车的动力传动系统参数进行合理匹配。动力传动系统参数匹配的合理与否直接影响到整车性能指标(爬坡能力、最高车速、加速能力和续驶里程)的高低。所以要想使纯电动汽车的实用性提高，更好的满足人们日常生活的需求，必须要解决的一个问题就是动力传动系统参数合理匹配的问题。 1.3 汽车动力传动系统匹配方法现状研究 在传统汽车行业的不断发展中，车辆的在动力性和经济性方面的性能都有非常明显的提高。之所以能有这样的局面是因为许多工程人员都在车辆的动力传动系统的匹配方面做了大量的努力。在当时技术手段和工具等条件有限的情况下，匹配动力传动系统主要就是通过定性定量的分析和计算、经验数据和经过许多的测试数据来设计匹配。具体 [3]步骤包括: (1)对设计开发的同款车型进行一定的市场调查; (2)对市场调差的结果进行分析，提炼对设计匹配有用的信息; (3)参考之前已有的车型，结合工程经验，构思可行的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ; (4)试制样车并进行一定的检查和试验; (5)根据实验的结果对样车进行合理的修改; (6)敲定一个最佳的设计方案。 这种方法有许多弊端，比如设计的质量不高、研制的周期长等。但是随着随着计算机应用的越来越广泛和现代计算方法迅速的发展，计算机仿真模拟与性能计算的技术在 [4]车辆的设计过程占据了无比重要的位置。在车辆的研发设计中，通过计算机仿真模拟和性能计算的技术手段，以车辆各部件系统的一些特性为基础，对动力传动系统各参数进行初步的选择，再通过仿真和试验的方法对车辆的整车性能进行评价，最后可以将参数实行优化组合，选择最佳的设计参数，使整车的各性能达到最优化。利用这种技术手段就可以很方便的做出最佳方案，也大大提高了设计质量，缩减了开发新产品的周期。 1.3.1国外研究现状 国外最早利用计算机对车辆动力性与经济性进行研究，也取得了非常大的研究成效。许多企业见证了计算机对车辆匹配过程的优越性之后，对匹配计算的软件进行了大 2 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 力开发。 在1972年，一种名为GPSIM的软件被美国的通用公司开发出来。这款软件可以模拟出汽车在所有行驶工况下的累积油耗、瞬时油耗、行驶时间和距离，并预测汽车的一 [5]些设计参数譬如传动系速比、重量、空气阻力系数等的变化对整车性能的影响。其他后续被其他公司开发出来的比较有名的一些仿真软件有AVL-Cruise、GT-Driver、Advisor、Past等。 根据相关资料的搜集可以发现，国外利用模拟计算软件对车辆动力传动系统的匹配 [6]和优化设计，主要体现在下列这些方面: (l)研究设计不同的变速器对汽车性能的影响，通过减小传动比来提高车辆的经济性，但是这样会降低车辆的动力性; (2)研究增加变速器档位、优化变速器传动比分配对汽车性能的影响，设计具有更多档位的变速器，使动力能在传递过程更加平稳、顺畅; (3)改变汽车的布置、结构、尺寸，采用新型的材料，改造各总成部件以减少汽车整备质量，使得汽车的动力性和经济性得以提高。 1.3.2国内研究现状 我国的汽车技术相对国外而言是比较晚的，对于利用计算机性能模拟软件对车辆动 [7]力传动系统进行匹配优化的研究也是从80年代后期才开始。研究之后也取得了一些可喜的成果: 1983年，长春汽车研究所开发的汽车动力性和燃料经济性通用模拟程序。这种程序能够在排除如天气、司机状态影响等外界因素的影响下发现对汽车的性能能产生影响的 [8]参数。 1990年，清华大学提出动力性、燃料经济性的计算机模拟的方法。这种方法参考了 [9]国外的许多经验模型，简单合理地演示了汽车动力传动系统的基本运行过程。 李伟华用驱动特性的实际数据和理想数据，并利用权重法和价值评价方法来评价动 [10]力性和经济性。 最近几年，国内通过一些仿真模拟软件对车辆动力传动系统方面的研究工作主要包括四个方面，如图1.1所示。 3 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 图1.1 对车辆动力传动系统方面的研究工作 纯电动汽车动力系统参数的匹配，是在传统汽车的基础上建立的动力系统数学模型，进而对动力系统的相关参数进行优化匹配。纯电动汽车的匹配研究技术在国外的一些公司非常成熟。甚至开发的部分纯电动汽车的整体性能远远超于传统燃油汽车。纯电动汽车的动力传动系统的匹配过程与传统车很相似，主要内容就是通过分析纯电动汽车动力传动系统参数对整车性能的影响，选择与传动系统能够合理匹配的电机，并且深入研究如何选择传动系统的传动比。 1.4 本论文研究的主要内容 本论文的课题是在某公司某轻型纯电动客车研发项目的基础上提出来的，研究的主要内容则包含以下几项: (1)介绍纯电动汽车的基本结构与一些关键技术; (2)分析电动汽车传动系统的布置方式; (3)对整车的性能目标进行解读; (4)对电动汽车动力系统参数设计的原则和方法进行分析和探讨; (5)根据整车性能参数对其动力系统进行合理的参数匹配; (6)对匹配后的参数进行验证，判断是否满足整车性能目标; (7)分析相关国家补贴政策，判断整车是否满足国家补贴政策。 4 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 第二章 电动汽车的基本结构及关键技术 2.1 电动汽车的基本结构及工作原理 电动汽车与传统汽车在结构上的区别并不在于车体和车架的设计上面，主要区别在于电动汽车在结构布置方面非常的灵活。电动汽车是以柔性电线为传输载体将从蓄电池传出的能量传送给驱动电机。所以电动汽车就会比传统内燃机汽车的灵活性要强很多(传统内燃机汽车以万向节或联轴器等传输动力)。同时在选择电动客车驱动系统的布置方案时也可以更加的灵活，举个例子来说，完全可以采用轮毂电机的四轮独立驱动方案来代替以前的布置方案，这样做的话就可以使汽车的内部空间变的非常大。从上述方面来看，纯电动客车在结构布置方面比传统汽车要更具有优势。 电动汽车系统一般由电力驱动、主能源管理以及辅助控制这三个子系统构成，如图2.1所示。其中，电力驱动子系统主要是由电机控制系统、电动机、驱动车轮和机械传动系统组成。主能源管理子系统则主要由主电源和EMS (即能源管理系统)和充电系统 [11]三部分组成，并且可以监控利用能源、也可以实现能源再生以及协调控制等各项功能。辅助控制子系统(又称为整车控制器)具有控制温度和辅助提供动力等功能，其主要 工作流程 财务工作流程表财务工作流程怎么写财务工作流程图财务工作流程及制度公司财务工作流程 是先收集踏板信号和其它信号，再分析信号中包含的信息并迅速做出一系列的决策，最终向下级各部分发出一系列的指令且使其执行。还有一点就是在汽车正常行驶的条件下可以有效的提高能量使用率。当电动汽车制动时，再生制动的动能转换成电能储存在电池中，在这个时候功率流的方向会变成相反的。能量管理系统和电控系统共同作用控制再生制动及能量的回收，能量管理系统和充电器则是共同控制充电并监测电源的实时使用状况。辅助动力供给系统向辅助系统提供相应的电压而且还要提供必要的动力，主要是给动力转向、空调、制动和其他辅助装置提供动力。 5 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 图2.1 纯电动客车基本结构示意图 2.2 电动汽车的关键技术 电动汽车属于一种新型产品，它涉及的领域非常多，包括计算机、能源与新材料、电力电子等领域。它的关键技术主要有能量管理方面的技术、电机及控制的技术、电池技术、电池充电技术、车身和底盘技术。汽车的车身和底盘技术已经非常成熟，故限制电动汽车发展和普及的关键技术主要是不太成熟的技术，包括电机及其控制技术、电池技术、电池充电技术和能量管理技术。 2.2.1 电机及其控制技术 1)电机的性能要求 电动汽车上使用的电机不同于工业上用的电机。原因在于后者所用的电机一般要求能在额定条件下长时间工作，而前者则需要电机能够频繁的加速/减速、启动/停车，低速或爬坡时要求较高的转矩;车辆在高速行驶条件下要求较低转矩，同时保证变速的范围较大。驱动电机为纯电动客车提供源源不断的动力，其性能对整车性能非常重要。因 6 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 此，纯电动客车对电机的性能提出了一些要求: (1)较强的过载能力。要想车辆具有良好的动力性，电机就要有强大的功率、转矩过载的能力。峰值转矩在平常条件下会达到额定转矩的2倍以上，峰值功率一般是额定功率的1.5倍以上，并要求在峰值状态的时间不少于5分钟。 )较快的转矩响应。通常是用低速恒转矩和高速恒转矩的控制手段，要求转矩(2 能够很快的响应、波动不能过大、良好的稳定性。 (3)调速范围宽。需要电机能在比较大的范围内调速，能够在四象限内正常工作。 (4)高效工作区宽。电机驱动系统具有较高的效率。 (5)驱动系统较高的可靠性、良好的电磁兼容性、方便日常保养。 (6)功率密度要高。为了方便安装电机和控制系统。 2)电机控制技术 控制电动机模式有很多种，比如:变频变压控制和矢量控制技术、线性控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制和变结构控制等。 直流电机的控制主要采用的是直流斩波器，通过脉宽调制方式在斩波器频率不变的情况下改变脉冲的宽度，从而改变平均输出电压的大小，来控制电机的转速和转矩以达到调速目的。 感应电机主流的控制方法主要有直接转矩、矢量控制法。永磁无刷直流电机常用的控制方法是电流斩波法，控制系统由桥式变换器、电机转轴位置检测器、PWM 控制电路等部分组成。 永磁同步电机在低速状态时多采用矢量控制法。 开关磁阻驱动电机采用引入Backstepping法等非线性控制方法，以及神经网络、模糊控制等智能控制方法。 2.2.2 电池及其充电技术 1)电池 纯电动汽车结构中用来储能的装置就是电池，其储存的电能可以向车辆提供任何行驶工况下所需要的动力。因为这个原因，蓄电池的一些参数与汽车的整体性能是密切相关的，譬如电池体积的大小、质量的大小及其存储的能量的多少对电动汽车续驶里程和动力性能的影响就非常大。在某种程度上来说电池技术上的难题也是现阶段电动汽车行 7 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 业高速发展的头号难题。 [12]电动汽车上所用的电池应具有以下特性: (1)使用性能稳定可靠而且循环使用寿命长; (2)较低的自放电率，较高的充电效率; (3)动力电池的工作温度范围应尽可能大; (4)具有充电迅速和能够深度(如80%DOD)放电能力; (5)安全性高且可回收性能较好; (6)较高的比能量和比功率。 2)电池充电技术 为了能使电动客车正常行驶，就需要能让动力电池方便且快捷的充电。因为动力电池的充电属性因型号和类别不同有很大区别，所以一般充电方式要与该车辆的动力电池的充放电曲线相匹配，以保证电池局域良好的的使用性能。电池的充电属性一般在0.1C至0.3C之间是最佳的。 电动汽车的充电方法一般分为常规充电、快速充电和更换电池组。这三种充电方法的特点及使用情况如表2.1所示。 表2.1 三种充电模式的特点及适用情况分析 充电方式 特点 适合使用的情况分析 又称为普通充电，充电的电流小时间长，属一般会在晚间的用电低谷期进行充电，常规充电 于慢充。 通过用充电桩在家就可以完成充电。 也是应急充电，可以解决续航里程电量补给 的问题，但对电池寿命有影响，因电流较大，此种方法充电电流大，需要在充电站中快速充电 对技术、安全性要求也较高。主要特点就是进行。 高电压、大电流，充电时间短。 更换电池时间较短，但要求电池的外形、容 量等参数完全统一，同时，还要求电动汽车更换电池组的专业化要求挺高的，仅适更换电池组 的构造设计能满足更换电池的方便性、快捷合在充电站使用。 性。 2.2.3 能量管理技术 电源管理系统的作用是为了对电池组的实时状态进行监控，避免电池过度的充放电，也可以减轻甚至消除因电池间电压不平衡对蓄电池造成的损害，可以有效地增加电池的生命周期和电池组的电量。 8 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 [13]蓄电池的能量管理系统的主要组成部分及其作用如下所示: (1)数据采集 利用传感器实时检测电池的充放电状态、温度等参数。 (2)数据通信 通过整车的通信协议共享信息，实时显示电池的主要性能参数。 (3)电气控制 系统根据检测的蓄电池的实时参数控制电池的充放电状态，保证蓄电池在稳定可靠的条件下工作。 (4)剩余容量的估算 利用传感器获得的数据估算电池的剩余能量，即SOC值。 (5)热管理 搜集电池测温点的数据对电池的温度进行实时控制，防止电池过热。 (6)安全管理 根据采集的各种数据预测电池的各种性能，对可能出现的故障提前报警。 2.3 本章小结 本章主要介绍了电动汽车的基本结构和工作原理，也简单介绍了一下阻碍电动汽车迅速发展的关键技术问题。 9 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 第三章 纯电动汽车动力传动系统与整车参数性能的相关介绍 3.1电动汽车动力传动系统的布置 电动汽车上非常重要部分就是动力传动系统，其性能对电动汽车的整车性能有着非 ，[1415]常大的影响。在如今技术条件有限的情况下，其动力传动系统有以下几种布置方式: (1)动力传动系统中带有变速器 这种布置属于常规型，其优点在于可以有效提高电动汽车刚启动时的扭矩，从而增加车辆的爬坡能力和加速能力。其动力系统结构简图如图3.1所示。 图3.1 动力系统结构简图 (2)动力传动系统中没有离合器和变速器 这是对电动机性能要求很高的一种布置方式。需要电动机的起动转矩大、后备功率也要大，这样才能使车辆起动、爬坡、加速时具有足够的动力。其动力系统结构简图如图3.2所示。 图3.2 无变速器的电动汽车的动力系统结构简图 10 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 (3)将电动机装到驱动轴上 这种布置方式属于无差速器型。这种传动方式相对前几种布置方式而言，对电动机的要求更高些，既要满足起动转矩也要满足车辆有较大的后备功率。而且也要求控制系统的控制精度高和可靠性要好，从而保证电动汽车能够安全、平稳的运行。其动力系统结构简图如图3.3所示。 图3.3 无差速器型电动汽车的动力系统结构简图 (4)将电动机安装到车辆的驱动轮上 这类电动汽车的特点是无动力传动装置，把驱动电机安装在驱动轮的轮毂内，如图3.4所示。 图3.4 轮毂电机结构图 我国的电动汽车基本上是在传统车的基础上改装而来的。当然改装的过程并不是简单的将发动机换成电机而已，改装过程中需要对电动机、蓄电池、减速器、变速器和控制系统等相关部件的参数进行合理的匹配，同时在总体方案布置时也要保证轴荷分配合 11 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 理、连接可靠等。本论文中纯电动客车的动力系统选择的是第一种有变速器的布置方案。 3.2 电动汽车动力传动系统的匹配方法 在如今能源紧缺和环境污染的双重胁迫下，“节能低碳”的理念已经被各国人民深埋于心。随着新兴产业——新能源汽车产业的发展，许多新能源汽车的研发技术也是层出不穷。纯电动汽车以其绝对的优势——无污染，零排放等，逐渐取代传统内燃机汽车成为世界上汽车行业的主要战略取向是毫无悬念的。 在电动汽车的前期研发阶段，精确设计动力系统，合理匹配动力系统部件，可以最大限度的开发现有电动汽车技术的潜能，也可以提高能量的利用效率。纯电动汽车的发展在全世界的范围内都引起了高度关注，许多汽车公司均投入了大量的财力、人力、物力来研发和生产新能源汽车，使得新能源汽车研发领域得以迅速的发展和扩展。 经过搜集关于最近几年国内外纯电动汽车动力系统参数匹配方法方面的资料，发现 [16]目前比较常用的匹配方法主要包括下列几种方法: 1)以满足动力性及续驶里程指标为目标的基础匹配 这是与传统燃油车的匹配方法非常相似的一种方法。匹配目标就是达到纯电动汽车设计的动力性及续驶里程的性能指标。通过一系列的理论计算以及相关的匹配原则来选择动力系统参数，比如: (1)电机的峰值功率根据最高车速、最大爬坡度和加速时间这三个方面综合确定; (2)电机额定参数则是由电机的过载系数和基速比的经验值来确定; (3)电机的最高转速则是根据最高车速和主减速器的主减速比来确定; (4)传动系的最大传动比由电机的最大扭矩来确定，最小传动比则由最高车速和电机的最大转速来确定; (5)电池的数目和容量则是根据纯电动客车的续驶里程来确定。 这种传统的匹配方法比较直接也很简单，能有效地缩短产品的开发周期。但是这种匹配方法有一个缺点就是在达到车辆的输出功率要求时，对车辆的能量消耗方面的考虑并不是非常充分。在匹配过程中整车系统子部件之间的耦合关系也没有考虑的很全面，换种话说就是忽略了某一部件参数取值变化对其他部件的影响。因此匹配结果用于工况仿真和实车运行时效率往往较低，整车能耗有较大降低的空间。 2)以降低能耗和提升利用效率为目标优化系统各部件参数 12 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 为了使纯电动汽车的续驶里程得以增加、能量消耗率得以降低，许多研究人员就在动力系统参数匹配过程中引进优化的过程。优化的过程一般是以车辆的动力性和续驶里程为优化的约束条件，以提高整车的效率和降低整车的能耗为目标来优化动力系统某一部件的参数，最后再根据优化的结果来选择和确定满足续驶里程长、能量消耗率低的最优参数。 在这里列举几个例子来补充说明这种优化方法在实际的设计过程中的应用: (1)湖南大学的周兵等对两档变速器的传动比进行车辆续驶里程和起步加速时间 [17]的双目标优化; (2)重庆大学的秦大同等以车辆的动力性能指标为优化的约束条件、以电机能耗 [18]最低作为优化目标优化变速器的两档位传动比; [19](3)合肥工业大学的王方以续驶里程为目标优化变速器传动比; [20](4)吉林大学的王伟把电机效率最高当做优化目标来确定电机额定参数。 在这些研究中，优化的变量大部分都是动力系统单一部件譬如减速器、电机，对每个部件参数的优化匹配是独立的。这就会导致忽略其余部件若参数发生变化时对整车及其他部件能量消耗、功率输出的影响，从而使得优化的结果并不是非常精确。 3)分析整车性能需求和部件特性，结合整车仿真平台优化动力系统参数 为了使得动力系统参数匹配的结果最优化，这就要求在匹配过程中要充分考虑各个部件之间的耦合关系，换句话来讲就是应该从整车得角度来优化匹配整车动力系统参数。在这里也列举几个例子来说明一下: (1)哈尔滨工业大学的张新磊通过结合整车仿真模型对电机功率、电池节数及主 [21]减速比同时进行优化; (2)哈尔滨工业大学的田德文以整车质量最小为目标函数对电机额定转矩、电池 [22]能量及传动比进行了优化。 这些例子都是从整车需求角度出发结合动力系统参数之间的耦合关系，建立约束条件，同时利用先进的优化算法选择多个目标函数优化动力系统参数。但是在匹配过程中常常简化了电机、电池的模型，使得不能将匹配参数与部件直接联系在一起，最终导致部件的真实特性无法完全显现出来，也会使得匹配结果容易产生偏差。 综合这几种匹配方法的特点，可以知道要对电动汽车进行整车动力传动系统的匹配就需要尽可能的从整车角度充分考虑整车及各部件的动力和能量需求，深入研究与其相关的各部件特性以及各部件之间的耦合关系，制定合理的匹配 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 ，这才会使得匹配的结果较为准确。在本论文中匹配某型纯电动客车的动力系统参数选择用的是第一种匹配 13 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 方法。 3.3 某轻型纯电动客车的整车参数 本论文中的轻型纯电动客车是在某一款燃油客车的基础上改装而来的，其一些基本参数如表3.1所示。 表3.1 某轻型纯电动客车整车基本参数 项目 数据 轮胎半径R(m) 0.353 滚动阻力系数f 0.012 整车总重M(kg) 4300 最小离地间隙(mm) 196 最小转弯半径(m) 13.5 主减速比i0 4.545 接近角/离去角 21/17 风阻系数C 0.4 D 车的宽度B(m) 1.737 车的高度H(m) 2.59 Nt直接档传动效率 0.96 Nt其它档传动效率 0.94 3.4某轻型纯电动客车的性能目标 纯电动轿车的动力性能和续驶里程是电动车研发过程中必须解决的两大难题。要提高整车的动力性能，一方面要提高动力电池的性能，改善其大功率放电的特性，另一方面减轻整车重量，合理选择动力参数;要增大纯电动汽车的续驶里程，一方面要配备电池管理系统，尽可能充分利用电池组中的有限能量，另一方面提高逆变器的转化效率和再生能量回收效率。 电动汽车动力系统相关参数的设计应该满足车辆对动力性能的要求和续驶里程的 14 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 [23]要求。 3.4.1电动汽车的性能评价指标 1)电动汽车的动力性指标 电动汽车的动力性指标与传统燃油车是一样的，主要从以下四个方面来评价车辆动力性的好坏: (1)加速能力 电动汽车的加速性能用车辆原地起步加速的能力和超车加速的能力来表示，一般常采用汽车加速过程中所经过的时间和加速距离作为评价汽车加速性能的指标。 (2)以额定车速稳定行驶的能力 电动汽车的动力电机和电池需要保证能提供车辆以额定车速稳定行驶的全部功率需求，而且至少要在我国的道路上能克服坡度为3%的路面阻力。 (3)以最高车速稳定行驶的能力 电动汽车的最高车速是指车辆在无风的条件下，在水平、良好的硬路面上所能达到的最大车速。电机发出的功率使车辆能够在最高车速下稳定行驶的能力。 (4)爬坡能力 电动汽车的爬坡能力是指车辆在良好路面上以最低车速上坡行驶的最大坡度。 2)电动汽车的经济性指标 电动汽车的经济性指标主要有两个方面就是能量消耗率和续驶里程，这里主要介绍下续驶里程。 电动汽车的续驶里程是指动力电池组在充满一次电后所能行驶的最大里程。电动汽车的续驶里程短是导致近一个世纪以来始终落后传统燃油车的重要原因。降低电动汽车的能量消耗，提高利用效率，增加续驶里程是发展电动车必须要解决的课题。随着社会进步和科技的发展，解决这个难题指日可待。 3.4.2 某型纯电动客车的性能要求 某型纯电动客车的性能要求如表3.2所示。 15 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 表3.2某型纯电动客车的性能要求 项目 数据 纯电动客车30分钟的最高车速 ?100km/h 纯电动客车行驶1km的最高车速 ?120km/h 纯电动客车的最大爬坡度 ?25% 纯电动客车的最大起步坡度 ?20% 纯电动客车从0-30km/h的加速时间t ?7s 纯电动客车从30-50km/h的加速时间t ?11s 纯电动客车以40km/h的速度行驶时续驶里程 ?300km 3.5 本章小结 本章主要介绍了纯电动汽车传动系统的结构布置方式，阐述了本论文中对动力传动系统匹配的方法以及纯电动客车的性能评价指标、整车参数和一些性能要求，为下一章的参数计算提供理论依据。 16 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 第四章 纯电动客车动力传动系统参数的匹配 4.1 电动汽车上常用电机的介绍 常见的电机类型主要有直流电机、异步电机、开关磁阻电机和永磁电机四种。列举四种电机的外形及构造如图4.1、图4.2、图4.3、图4.4所示。 图4.1 有刷电机 图4.2 异步电机 图4.3 永磁电机 图4.4 开关磁阻电机 [2]这四种电机各自的特点如表4.1所示。 表4.1 电机类型及其优缺点 电机类型 优点 缺点 成本低、易于无极调速、控制器简单便宜、体积大、重量重、效率低、 直流电机 技术成熟 定期维护导致使用不方便 17 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 续表4.1 电机类型 优点 缺点 与直流电机系统相比效率高、结构简单、坚 异步电机(交流感应电 实可靠、免维护、体积小、重量轻、易于冷控制成本较高 机) 却、寿命长 (1)成本低，产生的热量少，使轴承寿命变 长，凸极的转子转动惯量很低，方便调速控 (1)能量转换密度低 制 (2)相数越多，主接线数 (2)定子安装比较容易、稳固，易于冷却， 也越多，主电路比较复杂 开关磁阻电机 转子是没有永磁体的，最大允许温升的范围 (3)较大的转矩脉动，导 较高 致产生噪声和发生谐振问 (3)启动需要的电流较小，启动转矩大的优 题的情况很突出 点在低速运行阶段也很明显，非常适合经常 启动和低速重载运行的机械 永磁无 刷直流控制器简单、输出转矩大 转矩脉动大 电动机 永磁电机 永磁交 流同步转矩脉动小、效率高、功率密度大 控制器较复杂 电动机 为了更直接的认识更深刻的认识这四种类型电机，特将四种类型电机的参数进行了 比较，如表4.2所示。 表4.2 不同类型电机性能参数 项目 直流电机 感应电机 永磁电机 开关磁阻电机 功率因素 —— 82~85 90~93 60~65 峰值效率 85~89 94~95 95~97 85~90 转速范围(r/min) 4000~6000 12000~20000 4000~10000 可以>15000 恒功率比例 —— 1:5 1:2.25 1:3 18 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 续表4.2 项目 直流电机 感应电机 永磁电机 开关磁阻电机 可靠性 一般 好 优良 好 功率密度 低 中 高 较高 过载能力(%) 200 300~500 300 300~500 负荷效率 80~87 90~92 85~97 78~88 控制操作性能 最好 好 好 好 控制器成本 低 高 高 一般 电动机质量 重 中等 轻 轻 外形尺寸 大 中 小 小 结构坚固性 差 好 一般 优良 经综合考虑各类型电机的特点，决定选取永磁直流电机作为本文中纯电动客车的驱动电机。 目前有两种方法用来选择电机: (1)根据整车性能目标，计算出电机的主要参数，然后向制作电机的公司提出要求，由电机公司设计出所需的电机，再提出控制要求，由电机公司对该电机设计控制系统，但这样方法有些不足就是成本比较高，而且实验设计得周期也会相对长些; (2)根据整车性能目标，计算出电机的主要参数，再选择一款现有的成熟的，其参数与设计要求基本相符合的电机。这种方法的不足在于由于采用的电机参数与计算值并不是非常的吻合，所以最好对传动系的传动比进行优化设计，以充分利用电机和电池的工作特性，并使其在工况下工作效率最高，以获得更好的汽车动力性和经济性。 在本文中采用第二种方法来选择电机。 4.2 电机的参数计算与选型 电机的主要参数是根据该型纯电动客车的动力性要求来匹配的，主要包括电机的额定功率、最大功率、额定转速、最大转速、额定扭矩、最大扭矩这些参数的设计。 4.2.1 电机额定功率、峰值功率的匹配 19 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 额定功率和峰值功率对电机的性能影响特别的大，可以说是其所有参数中最重要的。所以这两个参数值的合理选取对纯电动客车来说十分重要。驱动电机额定功率选择过小，将直接导致整车性能不能满足设计要求，同时还由于电机长期处于过载状态，其寿命将被严重缩短;选择过大，虽然会产生比较多的后备功率，在一定程度上提升了整车的动力性，但由于电机不能长期在最大效率区域工作，其效率及功率因数均会降低，直接导致整车经济性下降，造成能源的浪费。 1)根据最高车速v的要求 max [24]电机的功率必须能够满足电动汽车在最高车速行驶时所提出的功率需求， 2CAv1DmaxP,(mgf，)v (4.1) 2maxmax3600η21.15T 式中:P——电动汽车以最高车速行驶时所需的功率(kw); 1max m ——整车质量(kg); 2 g——重力加速度(m/s); f——滚动阻力系数; C——空气阻力系数; D 2 A ——电动汽车的迎风面积(m); η——动力传动系统的总效率。 T 将不同的车速带入到式(4.1)中，则可以得到车速与电机功率需求的关系曲线，如图4.5所示。 图4.5 最高车速与功率的需求关系曲线 将最高车速v=100km/h带入式(4.1)中就可以得到P=40.086 kw，取整得max1max P=41 kw。 1max 2)根据最大爬坡度i的要求 20 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 2CAv1D1P,(mgfcosa，，mgsina)v (4.2) 2maxmaxmax13600η21.15T 式中:P——电动汽车在坡度为20%的坡道上行驶所需要的功率(kw); 2max v——电动汽车爬坡时的车速(km/h); 1 i a——最大爬坡角度(?)，，i——最大爬坡度。 maxa,arctan()max100 将不同的坡度值带入到式(4.2)中，则可以得到爬坡度与电机功率需求的关系曲线， 如图4.6所示。 图4.6 爬坡度与电机功率需求的关系曲线 将最大坡度值imax=25%，α=arctan(i)=14。带入式(4.2中)得到maxmaxP=63.353kw，取整得P=64kw。 2max2max 3)根据加速性能要求 [25][26]汽车在起步加速过程中可以按照经验公式来求: x,,t,, (4.3) v,vm,,tm,,式中:x——拟合系数，一般取0.5左右; t——车辆加速用的时间(s); m v——车辆的末速度(km/h)。 m 可以假定车辆在平直路面上进行加速，再根据汽车加速过程中的动力学方程，则其 瞬态过程总功率可以表示为: 3,,CAv1dvD,, (4.4) P,P，P，P,δmv，mgfv，3jfw,,dt21.153600,,ηT 21 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 式中:P——加速需要的总功率(kW); Pj——加速功率 ; Pf——克服滚动阻力用的功率; Pw——克服空气阻力用的功率 ; dt——步长(s)，在此处取为0.1秒。 在加速后期阶段，电机的输出功率是最高的，而在加速过程中最大功率需求公式如 下: 2,,1mvvCAt,3mmDm,, (4.5) ,，，pmgftvmm3max,,360023.61.521.152.5，，t,mT,,式中:δ——旋转质量换算系数，此处取1; v——加速结束时的速度(km/h); m t——车辆加速所用的时间(s)。 m 将纯电动客车加速末速度v=50km/h、加速时间t=11s带入式(4.5)，可以得到mmP=46.348 kw，取整后得P=47kw. 3max3max 电机的额定功率可由下列公式求得: pp,,2max3maxpmaxp,,, (4.6) ,,1max,,,,式中:λ——电机过载系数，一般取1~3，此处取为1.8。 ，，P,max40,36,24带入数据则有，故电机的额定功率为Pe=40kw。 e 结合上述内容，电机的最大功率可由下列公式求得: (4.7) P,λPmaxmax 将相关数据带入式(4.7)就可以得到Pmax=72kw。 4.2.2 电机最高转速和额定转速的确定 在选择电机最高转速和额定转速时应考虑电机的机械特性要求，如图4.7 所示。换 句话来说就是选择的电机转速要满足在电机刚开始启动时能够获得恒定的最大转矩， 而电机在高转速时能够处于恒定的较高功率区域。 22 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 图4.7 电机的驱动特性 [27]驱动电机的最高转速n可根据电动汽车的最高车速确定: max ivmax (4.8) n,max0.377r 式中:r——车轮的滚动半径; 带入相关数据可以得到n?4508.532，取整得n=4600r/min。 maxmax 电机的额定转速与最高转速的关系式为: nmaxn, (4.9) eλ 带入相关数据可得n=2555.5r/min，取整得n=2600r/min。 ee 4.2.3电机额定转矩与最高转矩的确定 由根据车辆的行驶方程式可知: 3TiiηCAumaxg10TDmgfcosαmgsinα,，， (4.10) maxmaxr21.15 将相关数据带入式(4.10)中可以得到最大扭矩Tmax=712.366N?m，取整后得 Te=712N?m 电机最大扭矩一般为额定扭矩的2到3倍，所以可以取额定扭矩Te=285N?m。 通过上述计算可知通过计算所得到的电机参数如表4.3所示。 23 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 表4.3 计算所得到的电机参数 项目 数值 额定功率(kw) 40 最大功率(kw) 72 最大转速(r/min) 4600 额定转速(r/min) 2600 最大扭矩(N?m) 713 额定扭矩(N?m) 285 根据表4.3中的数据以及参考各种类型电机的特点，决定选取某公司的一款永磁直 流电机，其主要参数如表4.4所示。根据电机转速、功率、扭矩的数据可以得到其转速 与功率的关系图如图4.8所示，也可以得到其转速与功率的关系如图4.9所示。 表4.4 某型电机的主要参数 项目 数值 额定功率(kw) 45 最大功率(kw) 80 最大转速(r/min) 4600 额定转速(r/min) 2300 最大扭矩(N?m) 600 额定扭矩(N?m) 300 图4.8 转速与功率的关系曲线 24 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 图4.9 转速与功率的关系曲线 4.3传动系统的匹配 目前，电动汽车的使用路线主要在市区和城市近郊地区。电动汽车的运行工况很多，最高车速可达100km/h(在本论文中纯电动客车的要求)。阻力在电动汽车的行驶过程中是无法避免的，而且遇到的阻力也是会随时变化的。有时候阻力会因为各方面的原因突变很大，譬如车速突然提高、坡度陡然变化，可以导致阻力变化的范围达到6倍，甚至更多。也正是因为这个原因，要想满足电动汽车行驶性能的需求，仅仅依靠电动机来实现力矩的变化是不行的。因此，在电动机和驱动轮之间安装减速器和变速器是很有必要的。这样一来，既可以满足电动汽车行驶性能的需求，又可以保证电动机稳定的工作在 [28]高效率的工作范围内，可以有效的分担电机和动力电池的一部分负荷。 在设计电动汽车变速器系统的时候，必须要牢记的一点就是要充分考虑汽车动力性和经济型的要求，因为这直接影响电机工作时候的状态，使得电机的工作效率直接受到 ，[1920]影响，最终就会影响到整车的续驶里程。还有一方面要考虑的就是，除了考虑变速器在设计过程的加工工艺和成本外，也要考虑变速器的体积和质量，最好的就是变速器体积尽可能小、质量尽可能轻，而且变速器的档位数也不适合太多，避免大大增加其体积和重量，进而影响到电动汽车的整车性能。 在一般情况下来说，增加变速器的档位数可以增加电机在最大功率下运行的机会，也可以增大电机在最佳效率区内稳定运行的概率，从而使得电动汽车的动力性能得到提高和续驶里程也得以增加。然而电机的工作特性已经非常的接近理想的等功率驱动特性，传动系的档位数不适合整的太多，这样会导致系统结构非常的复杂化，也会降低工 25 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 作效率同时也会增加整车的质量和体积，导致电动汽车的整车性能下降。故在本论文中变速器的采用?档变速器。 4.3.1传动系统参数对整车性能的影响 1)传动系速比对电动汽车整车动力性的影响 在一般情况下来说，传动系的速比在合适的范围内增大，可以非常明显的增加整车的性能，譬如加速性能和爬坡性能。会出现这种效果是因为电机在输出转矩一定的条件下，驱动轮牵引力随着传动系速比的增大而增大。这就会使得在电动汽车行驶阻力不变的条件下，使整车的最大动力因素得以提高，再进一步提高整车的加速和爬坡能力。但是，由于电机的工作特性比较特殊，在电机参数已经确定的条件下，传动系速比的增加并不是一定可以使车辆的最高速度增大。这主要是因为车辆在以最高车速行驶时，电机的工作点一般处于恒功率区域。下面通过公式来说明这个问题。 功率与扭矩的关系式为: 9550P (4.11) T,n 扭矩与牵引力的关系式为: Tiiηg0t (4.12) ,Ftr 车速与转速的关系式为: nru,0.377 (4.13) aiig0 综合上述三个公式可以得到车速与牵引力的关系式为: PηtF,9550，0.377 (4.14) tua 分析式子(4-14)可以知道，当电机的工作点在恒功率区域时，电动汽车整车的牵引力只与车辆的行驶速度有关系。 不同的传动比对应的牵引力如图4.10所示。 26 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 图4.10 不同传动比对应的牵引力 2)传动系速比对电动汽车整车续驶里程的影响 合理的选择传动系速比对整车的续驶里程影响是非常大的。因为电机的额定转速和额定功率附近区域就是电机的高效率工作区，所以要想提高能量的利用效率，电动汽车在稳定工况下行驶时电机的工作点应尽可能的处于该区域或其附近。 4.3.2 纯电动客车传动系参数的选择 在电动机输出特性一定时，传动系传动比的选择主要取决于电动汽车的动力性要求，即最大传动比取决于整车的最大爬坡度，最小速比取决于整车的最高车速。 1)最大传动比的选择 传动系最大传动比i是变速器最低档速比i与主减速器速比i的乘积，由电动机maxg10的最大转矩来决定。 当车辆以匀速爬坡时，可以忽略车辆的空气阻力，所以车辆的驱动力—行驶阻力平衡方程为: F,F，F (4.15) tif ,Tiitqmaxg10TF,式中:F——驱动力，且; ttr F,mgfcosα F——滚动阻力，且; ffmax F,mgsinα F——坡道阻力，且。 iimax 则有 27 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 mgfcosαsinα，，，maxmax (4.16) ir,,TηmaxT ,i,13.38将相关数据代入公式可得， 又 (4.17) ,i,iig1o 且i=4.545，所以可以得到，取i=3.5。 i,2.940g1g1 2)最小传动比的选择 在本论文中纯电动客车的的最高车速为100km/h。最小传动比是根据纯电动客车的 最高车速和电机的最大转速来确定的，具体公式如下; 0.377nrmax (4.18) ,i,Umax式中:n——驱动电机的最高转速(rpm); max U——纯电动汽车行驶的最高车速(km /h); max r ——车轮的半径(m)。 ,i,6.12将相关数据带入式(4.18)中可以得到, 又因为有 ,i,ii (4.19) g3o 且i=4.545，带入上式得i?1.35，取i=1.2。 0g3g3 又因为变速器的传动比一般都满足等比关系， 则有 iig1g2, (4.20) iig2g3 所以可以算得i=2.05。 g2 4.4动力电池的选型 纯电动汽车的采用的电池要求载重消耗的比能量高、比功率大、成本小、生命周期 长、安全性能高等。但在目前的技术水平下，电池还存在许多缺点，比如成本较高、电 28 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 池生命周期不长、续驶里程较短等。 纯电动汽车对动力电池技术要求功率密度大、能量密度高、生命周期长、安全可靠、成本低。但是以上五个方面的要求是相互制约的，没办法同时满足所有的方面，只能根据具体的使用环境来选择适当的电池技术。 在电动汽车上可以使用或者已经使用过的动力电池有钠硫电池(Na/S)、钠镍氯化物电池(Na/NiCl2)、镍-镉电池(Ni-Cd)、铝空气电池(Al/Air)、镍-锌电池(Ni-Zn)、镍氢电池(Ni-MH)、锂离子电池(Li-Ion)、锌空气电池(Zn/Air)、锂聚合物电池(Li-Polymer)、阀控铅酸电池(NRLA)等各种类型，如图4-5所示。动力电池的发展也是很迅速的，之前研究的是铅酸电池、钠硫电池、镍镉电池等类型，现在则主要集中于阀控铅酸电池、锂离子动力电池和镍氢电池。其中锂离子动力电池有许多特别突出的优点，譬如充放电能力很强、能量密度高等，这也使得锂离子电池逐渐成为电动汽车的主要能量源。 为了对各种类型的电池有个比较直接的了解，在此将一些动力电池的性能参数作了一个简单的比较，如表4.5所示。 表4.5 动力电池的性能参数对比表格 能量密度 比功率比能量循环寿命 预计成本 电池种类 -1-1-1(W?h?L) (W?kg) (W?h?kg) (Cycles) ($?kw/h) 钠硫电池(Na/S) 150 200 100 800 250~450 钠镍氯化物电池(Na/NiCl) 149 150 86 1000 230~350 2 镍-镉电池(Ni-Cd) 80~110 150~350 40~60 600~1200 300 镍-锌电池(Ni-Zn) 120~130 150~300 60~65 300 100~300 镍氢电池(Ni-MH) 130~170 150~300 60~70 600~1200 200~350 锌空气电池(Zn/Air) 269 10 230 NA 90~120 铝空气电池(Al/Air) 190~200 7~16 190~250 NA NA 锂聚合物电池(Li-Polymer) 220 315 155 600 NA 锂离子电池(Li-Ion) 140~200 250~450 90~130 800~1200 >200 阀控铅酸电池(NRLA) 60~90 200~300 30~45 400~600 150 各种类型的动力电池中锂离子电池的能量密度较高、自放电系数小、温度适应广、 29 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 充放电速度快等特点特别突出，因此得到的关注是越来越多。锂离子电池具有良好的市场前景。经过综合考虑各类型动力电池的性能并借鉴了国内外各汽车公司的使用经验， [31]决定选用锂离子电池。选取的锂离子电池的基本参数如下表4.6所示。 表4.6 锂离子电池的参数 项目 数值 单体电池型号 3.6V?2.6Ah 单体电池最大输出功率P(W) 10 bmax 电池管理系统 12V，主动均衡+GPRS 电池材料 三元 工作温度 -20?,55? 电池放电深度 0.8 为了满足客车汽车的性能要求，所要做的工作就是合理的选配动力电池的电压、功率。在另一方面，因为电动客车对续驶里程的硬性要求，对动力电池的容量进行合理的选配是非常有必要的。本论文就是根据车辆需要的最大功率和续驶里程的能量消耗来计算和确定动力电池的各项参数。动力电池系统的电压等级要与电动机电压等级相一致且满足电动机电压变化的要求。 1)由车辆需要的最大功率确定电池数目 蓄电池可提供的功率要满足电动车辆在行驶过程中需要的最大功率的要求。 电池的数目为: pemaxn, (4.21) ppηηbmaxeec 式中:P——每个电池能够输出的最大功率; bmax η——电动机最大功率运行时的工作效率; e η——电动机控制器的工作效率。 ec 带入相关数据数据可得n=8018.009，取整得n=8020。 pp 2) 由续驶里程确定电池数目 蓄电池所携带的能量应保证电动汽车在续驶里程范围内所需要的能量。动力电池组的总能量公式为: UCnUCesse (4.22) W,,,nWesse10001000 式中:Wess——动力电池的总能量; 30 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 Uess——电池组的电压; C——单个电池模块的容量; n——电池的数目; We——单个电池模块的额定能量。 电动汽车以速度u=40km/h匀速行驶，行驶一段长为S的路程所需要消耗的能量为: a PS (4.23) W,1ua 3,,GfuCAu1aDa,, (4.24) p,，,,,360076140t,,将相关数据带入公式(4.23)和(4.24)得到W?56.9kW，取W=57kW。 11 电量W1的计算中未考虑电动客车上其他附件所消耗的电量。一般情况下电动客车 上其他附件所消耗的电量占总消耗量的20%，则电动客车消耗的总电量W为: W1 (4.25) W,0.8将W带入式(4.25)中得W=71.25kW。 1 由于动力电池提供纯电动汽车行驶所需要的全部能量，所以动力电池组的能量不得 小于车辆行驶过程中所消耗的能量，电池的SOC一般介于0.3-0.8之间，放电深度为 80%，所以可得: (4.25) Wξ,Wesssoc 整理得蓄电池的数目: PS (4.26) n,LWξuesoca式中:ξsoc——蓄电池的放电深度。 带入相关数据得n=9515.2，取整后得到n=9516。 LL 经过上述分析，确定电池数目为: ，，n,maxn,n (4.27) pL带入数据就有n=9516。 一个电池包内所包含的电池数目为: n,22，49,1078 (4.28) 1 则需要的电池包的数目: nN, (4.29) n1 31 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 带入相关数据可得N=8.83，取整得N=9，即需要9个电池包。 4.5动力系统参数匹配结果 经过上述计算和分析，得出的动力系统匹配结果如表4.7 所示。 表4.7 动力系统匹配匹配结果 项目 参数 额定功率(kw) 45 最大功率(kw) 80 最大转速(r/min) 4600 电机 额定转速(r/min) 2300 最大扭矩(N?m) 600 额定扭矩(N?m) 300 电池单体类型 锂离子电池 电池数目 9516 动力电池 单体电池型号 3.6V?2.6Ah 电池包的数目 9 ig1 3.5 一档总传动比 15.9 传动系 ig2 2.05 二档总传动比 9.3 ig3 1.2 三档总传动比 5.45 4.6 匹配结果验算 在上一小节中对某轻型纯电动客车的动力传动系统的参数已选定，现在利用在MATLAB软件编程对整车的动力性参数进行进行简单的验算，检验所选的参数是否能够达到之前提出的对整车性能的要求。整车经济性的验算则用普通算法只对续驶里程进 32 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 行验算。 4.6.1最高车速的验算 根据本文中选的电机的转速与转矩对应的关系，可以得到电机转距特性曲线。在MATLAB软件中拟合可以得到拟合曲线，如图4.11所示。 图4.11 电机转距特性曲线 在拟合电机转速与扭矩的关系曲线的过程中，可以得到曲线的拟合公式，再将相关的传动比等数据与公式编入程序，就可以得到轻型纯电动客车传动系统每个档位所对应的最高车速如图4.12所示。. 图4.12传动系统每个档位所对应的最高车速 根据车辆的行驶方程式可以得到该轻型纯电动客车三档变速器所对应的驱动力与 33 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 行驶阻力平衡图，如图4.13所示。从图中可以很直观明了的看出行驶阻力曲线与三档对应的驱动力曲线的交点。这个交点表明车辆此时处于稳定的平衡状态，该点对应的车速即是最高车速，从图中可以看出该点对应的车速大约在105km/h左右，满足纯电动客车的最高车速(?100km/h)的要求。 图4.13车辆驱动力与行驶阻力平衡图 4.6.2最大爬坡度的验算 在MATLAB中根据电机的转速、驱动力等的关系式进行一些变换，得到车速与坡度时间的关系曲线，如图4.14所示。从图中可以看出车辆车速在0-18km/h时的爬坡度大于25%，满足整车的爬坡性能要求。 图4.14 爬坡度曲线 34 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 4.6.3加速性能的验算 这里验证加速性能是先画出加速度倒数与车速的关系曲线，0-30km/h的加速度倒数图如图4.15，然后再利用程序可以算出加速度倒数与坐标轴围成的面积以及换算之后的加加速时间。 图4.15 加速度倒数曲线 通过计算结果可以知道，该轻型纯电动客车从0加速到30km/h所用的时间为4.67s?7s，满足0-30km/h的加速性能。 同理可以得出30-50km/h的加速度倒数如图4.16所示。 图4.16 加速度倒数曲线 通过计算结果可以知道，该轻型纯电动客车从30加速到50km/h所用的时间为8.3299s?11s，满足50-30km/h的加速性能。 综合可知，加速性能满足整车性能要求。 35 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 4.6.4 续驶里程的验算 纯电动客车的续驶里程公式为: Wua (4.30) S,0.8P 又因为: (4.31) W,NnPζbmaxsoc 0.8NnPζu0.8，9，22，49，10，0.8，40，，bmaxsoca则有:km S,,,327.4P7.586，1000 因327.4km?300km，所以所选的电池包数量及总电量可以满足整车的续驶里程要求。 4.7 与电动车相关的国家政策分析 国务院于2014年7月份出台了《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》(国办发{2014}35号)，文件中明确规定:进一步完善新能源汽车的补贴政策。有关方面要抓紧研究确定2016年-2020年新能源汽车推广应用的财政支持政策，及早稳定企业和市场预期。主要内容包括: (1)补助对象 汽车生产企业按补助后的价格与消费结算，中央财政按程序将补助金拨发给生产企业。 (2)补助产品 纳入工业和信息化部“新能源汽车推广应用工程推荐车型目录”的纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。 2016年—2020年除燃料电池汽车外，其他车型补助 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 适当退坡。其中2017年补助标准在前一年的基础上下降10个点，2019年补助标准在2017年的基础上再降10个点。 (3)纯电动客车、插电式混合动力等客车补助标准 对纯电动、插电式混合动力等客车补助标准如表4.8所示。 36 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 表4.8 纯电动、插电式混合动力等客车补助标准 单位载质量能量消耗量 车长L(m) 车辆类型 (E ，W h/km.kg) 6?L?8 8?L?10 L?10 kg E ,0.3 30 40 50 kg 0.3,E ,0.4 30 36 46 kg 纯电动客车 0.4,E ,0.5 30 32 42 kg 0.5,E ,0.6 26 / / kg 0.6,E ,0.7 22 / / kg 插电式混合动力客车 17 20 23 快充纯电动客车 10 12 15 (4)纯电动专用车、货车的补助标准 按1800元/kW，每车补助总额不超过13万元。 此款轻型纯电动客车属于中轴客车，车长L在6m至8m之间，整备质量为3300kg，满载质量为4300kg。结合在几节所算的一些数据可知车辆的续驶里程S=327.4km、消耗的能量W=97020Wh，则可算得单位载质量能量消耗量E=0.53Wh/km.kg。结合表4.8kg 表中的数据可知该型客车满足国家的补贴政策，有利于推广。 4.8 本章小结 本章简单介绍了电动汽车上主要使用的电机类型、性能以及传动系统对整车的性能影响，最主要的工作是根据整车性能目标进行相关的参数的计算，在依据之前的匹配原则对电机、传动比、动力电池进行合理的选型。在动力传动系统主要部件的参数都确定后利用MATLAB软件对整车的动力性进行了验算，也验算了车辆的行驶里程，结果表明选取的参数均符合整车的性能要求。最后分析了国家对电动车的补贴政策，判断该款车型符合国家的补贴政策。 37 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 第五章 全文总结与展望 5.1 全文总结 本文以某公司的一个轻型纯电动客车研发项目为研究的对象，对其动力传动系统的参数进行匹配。主要内容包括: (1)先查阅了大量的资料，了解了国内外对汽车动力传动系统进行匹配和优化的方法，影响整车性能的因素以及动力传动系统主要部件的性能要求和匹配原则等，为能够合理匹配参数做一些前期准备; (2)介绍了关于纯电动客车动力性、经济性方面的评价指标和与之有关的国家法规及政策; (3)采用了传统的匹配方法，即根据整车的性能要求计算出主要部件的一些参数，再根据该系统的匹配原则和一些技术手段对主要部件进行了合理的选型; (4)最后在使用MATLAB软件的一些功能对整车动力性进行验算，结果表明动力性要求都已达到。 (5)对国家相关政策进行分析，判断该型纯电动客车满足国家相关补贴政策。 5.2 展望 纯电动客车动力系统参数的合理匹配直接影响车辆的整车性能。动力系统参数的匹配是一项比较复杂的工作。匹配过程是先对主要部件的一些特性进行深层次的分析，然后再以满足整车的性能需求来选择主要部件的参数，最后再根据参数选型。本次在纯电动客车动力系统参数匹配的研究工作中，因为有许多因素影响比如知识、时间、技术等，使得本次的匹配工作还有许多方面需要改进: (1)由于条件的限制，本文的参数匹配只是进行了理论方面研究，缺乏实验数据的支持。在以后的研究中可以对设计的纯电动客车进行试验来验证一下匹配结果的合理性，也可以进行进一步的优化使得整车的性能更好; (2)本文在对整车的电池组进行匹配时未将电动附件的能能量消耗考虑进去。这 38 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 样匹配的结果可能不太精确; (3)本文在动力系统参数的匹配过程中，由于没有掌握充分且准确的数据，未能考虑纯电动汽车的整车成本问题; 4)本文只是对纯电动汽车动力系统的相关参数进行了研究，没有考虑能量管理系统的影响，在之后的工作中需要对能量管理系统做深入研究。 39 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 致 谢 对于能够在东风汽车股份有限公司商品研发院完成我的毕业设计，我感觉到特别的荣幸。在这里的三个月，学习过程和生活都特别的充实。不仅学到了更多关于电动汽车方面的知识，也学会了如何处理生活和学习上的难题，这对于我来说是特别宝贵的一次经历。 是在尊敬的企业指导老师王华秀和校内指导老师周红妮老师共同的严格要求和悉心指导下，我完成了本科毕业设计论文。不论是从论文课题的选择到动力系统具体匹配方案的确定，还是从论文的初步撰写到最终的定稿，都是在王华秀老师和周红妮老师的精心指导和全力帮助下完成的。在此期间，不管是王老师丰富的项目经验和对事情认真负责的态度，还是周老师渊博的学术知识和严谨的治学态度，都让我特别的佩服。在此对几位老师表示最诚挚的感谢～ 在此特别要感谢父母亲人一直给我支持和鼓励，这是我不断成长的动力，非常感谢你们为我付出的这一切。也感谢我的同伴们和我一起度过这让人难忘的三个月，感谢所有关心、支持我的老师、同学和朋友～ 最后，感谢答辩小组的各位老师们能够在百忙之中对本文进行评阅～ 40 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 参考文献 [1]王文伟，毕荣华.电动汽车技术基础[M].机械工业出版社.2010.11:1-10 [2]姬芬竹，高峰(电动汽车驱动电机和传动系统的参数匹配[J](华南理工大学学报(自然科学 版).2006年第43卷04期( [3]张红(重型汽车动力传动系参数匹配优化[D](淄博:山东理工大学(2010:5-7 [4]何仁(汽车动力性燃料经济性模拟计算方法及应用[J](北京:机械工业出版社(1996. [5]郑晋军,基于排放约束的轻型载货汽车动力传动系匹配[D].吉林大学.2007.10:4. [6]Zub,Russellw.,Colello,RaIPHG.Effect of Vehicle Design Vairables on Top SPeed on TOP SPeed,Performance and Fuel Economy,SAEPrePrints,n800215,1980:1-18 [7]李伟华(汽车行驶特性仿真与动力总成匹配优化[D](博士学位论文(上海交通大学，2000:6-7 [8]张大壮,唐志强,张东业,刘永军.汽车动力性燃料经济性通用模拟程序[J].汽车工 程.1989.11(2):2一12. [9]黄晓丹,李以盛,倪佑民.汽车动力性和经济性计算机模拟[J].清华大学学报.1990(2):24一30 [10]李伟华(汽车行驶特性仿真与动力总成匹配优化[D](上海交通大学.2000.6: 2-4 [11]吴雪.纯电动轿车动力系统参数匹配方法研究[D].2015.3:2-4 [12]周胜.纯电动汽车动力性及经济性分析[D].2013.3.21:21 纯电动汽车动力系统参数匹配及性能研究[D].2012.6.8:9-13 [13]孙家永. [14]杨祖元.电动汽车能量和传动系统性能仿真研究[D].2002:20-21 [15]Kawamura A,Hoshi N,tae wong kim,Yokoyama T,kume T,Tume T.Analysis of Anti-directional-twin-rotary motor Drive Characteristics for Electric Vehicles.IEEE Transactions on Vehicular Technology.1994，9(5):20-23 [16]吴雪.纯电动轿车动力系统参数匹配方法研究[D].吉林大学.2013.5:3-5 [17]周兵，江清华.两挡变速器纯电动汽车动力性经济性双目标的传动比优化[J].汽车工程， 2011,33(9):792-797. [18]秦大同，周保华，等.两挡电动汽车动力传动系统的参数设计[J].重庆大学学报， 2011,34(1):1-5. [19]王方.微型纯电动汽车动力性能参数匹配及仿真研究[D].合肥工业大学.2011.5:2-4 [20]王伟.车用永磁同步电机的参数匹配、协调控制与性能评价研究[D].吉林大学.2010.6:3-6 [21]张新磊.电动汽车总体设计及性能仿真优化[D].哈尔滨工业大学.2010.6:5 [22]田德文.微型纯电动汽车电驱动系统的基础研究[D].哈尔滨工业大学.2006.5:6-7 [23]Murphy G.J.Considerations in the Design of Drive Systems for On-the-Road Electric Vehicles.Proceedings of the IEEE.1972 ，60(12):1519-1533 [24]威鲁麦特(德).车辆动力学模拟及其方法.北京:北京理工大学出版社，1998:90-101. [25]Ng H K,Vyas A D, Santini D J, The Prospects for Hybrid Electric Vehicles 2005-2020:Results of a Delphi Study, Argonne National Laboratory,ANL/ES/CP-99612,1999. [26]Ryan A. McGee。Model Based Control System Design and Verification for a Hybrid Electric Vehicle.Future Transportation Technology Conference Costa Mesa, California，June 23-25，2003. [27]王燕燕.纯电动客车动力系统参数匹配及性能分析[J].《汽车电器》2011年第10期. [28]陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动汽车技术[M].北京理工大学出版社，2002:40-41 [29]Ren Q,Crolla D A,Morris A.Effect of Transmission Design on Electric Vehicle Performance. 41 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 5th IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, Michigan, USA:VPPC, 2009: 1260-1265. [30]汪学明. 纯电动汽车传动系统参数优化的仿真研究[D].吉林大学.2009.6:20-43. [31]王军,李晓芬,王志新.BFC6110EV 型纯电动旅游客车技术手册[M].北京理工大学出版 社.2000.1.1:34-50 42 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 附录 MATLAB程序源代码: 1.计算每档对应的最高车速的程序 clear,clc; i0=4.545;R=0.353; ig=[3.5,2.05,1.2];n=100:100:5100; [n1,ig1] = meshgrid(n,ig); n=n1; ua = 0.377 * R * n1 ./(i0.*ig1); grid on hold on plot(n(1,:),ua(1,:),'r');plot(n(2,:),ua(2,:),'k');plot(n(3,:),ua(3,:),'b'); legend('第一档','第二档','第三档');xlabel('电机转速n(r/min))');ylabel('车速 ua(km/h)'); 2.验证最高车速的程序 clear;clc; i0=4.545 ;ig1=3.5;ig2=2.05;ig3=1.2; m=4300;g=9.8;A=4.499 ;CD=0.4 ;elta=0.94 ;delta=1 ;R=0.353 ;f=0.012; n1=[0:50:900] ; n2=[900:100:5100] ; ua1=0.377*n1*R/(i0.*ig1);ua2=0.377*n2*R/(i0.*ig1); T1m=300*1.2; %额定扭矩Te=300N*m，峰值扭矩Tmax=600，此处取额定扭矩的1.2倍 n3=(n2-3000)/1300; T2m=1.2*(6.75*n3.^8-0.861*n3.^7-40.5*n3.^6+14*n3.^5+69.2*n3.^4-38.6*n3.^3-8.98*n3.^2-5 5.5*n3+135); Ft11=T1m*i0.*ig1.*elta/R;%一档驱动力 Ft12=T2m*i0.*ig1.*elta/R; ua11=0.377*n1*R/(i0.*ig1);ua12=0.377*n2*R/(i0.*ig1); Ft21=T1m*ig2.*i0.*elta/R;%二档驱动力 Ft22=T2m*ig2.*i0*elta/R; ua21=0.377*n1*R/(i0.*ig2);ua22=0.377*n2*R/(i0.*ig2); Ft31=T1m*i0.*ig3.*elta/R;%三档驱动力 Ft32=T2m*i0.*ig3.*elta/R; ua31=0.377*n1*R/(i0.*ig3);ua32=0.377*n2*R/(i0.*ig3); F1=m*g*f+CD*A*ua31.^2/21.15 ;%车辆行驶过程中的阻力 F2=m*g*f+CD*A*ua32.^2/21.15 ; hold on grid on plot(ua11,Ft11,'r',ua12,Ft12,'r'); plot(ua21,Ft21,'b',ua22,Ft22,'b'); plot(ua31,Ft31,'k',ua32,Ft32,'k');plot(ua31,F1,ua32,F2); xlabel('ua/(km/h)'); ylabel('F(N)') 3.验证最大爬坡度的程序 clear;clc; 43 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 i0=4.545 ;ig1=3.5;ig2=2.05;ig3=1.2; m=4300;g=9.8;A=4.499 ;CD=0.4 ;elta=0.94 ;delta=1 ;R=0.353 ;f=0.012; n1=[0:50:900] ;n2=[900:100:5100] ; ua1=0.377*n1*R/(i0.*ig1);ua2=0.377*n2*R/(i0.*ig1); Tm1=300*1.2; %额定扭矩Te=300N*m，峰值扭矩Tmax=600，此处取额定扭矩的1.2倍 n3=(n2-3000)/1300; Tm2=1.2*(6.75*n3.^8-0.861*n3.^7-40.5*n3.^6+14*n3.^5+69.2*n3.^4-38.6*n3.^3-8.98*n3.^2-5 5.5*n3+135); ua31=0.377*n1*R/(i0*ig3);ua32=0.377*n2*R/(i0*ig3); Fw1=CD*A*ua31.^2/21.15; Fw2=CD*A*ua32.^2/21.15; Ff=m*9.8*f; Ft11=Tm1*ig1.*i0.*elta/R;%驱动力 Ft12=Tm2*ig1*i0*elta/R; ua11=0.377*n1*R/(i0*ig1);ua12=0.377*n2*R/(i0*ig1); D11=(Ft11-Fw1)/(m*g) ;%动力因数 D12=(Ft12-Fw2)/(m*g) ; k11=sin(D11-f.*((1+f.^2-D11.^2)/(1+f.^2))) ;k12=sin(D12-f.*((1+f.^2-D12.^2)/(1+f.^2))) ; j11=asin(k11) ;j12=asin(k12) ; i11=tan(j11);%爬坡度 i12=tan(j12); Ft21=Tm1*ig2.*i0.*elta/R; Ft22=Tm2*ig2*i0*elta/R; ua21=0.377*n1*R/(i0*ig2);ua22=0.377*n2*R/(i0*ig2); D21=(Ft21-Fw1)/(m*g) ;D22=(Ft22-Fw2)/(m*g) ; k21=sin(D21-f.*((1+f.^2-D21.^2)/(1+f.^2))) ;k22=sin(D22-f.*((1+f.^2-D22.^2)/(1+f.^2))) ; j21=asin(k21) ;j22=asin(k22) ;i21=tan(j21);i22=tan(j22); Ft31=Tm1*ig3.*i0.*elta/R;Ft32=Tm2*ig3*i0*elta/R; D31=(Ft31-Fw1)/(m*g) ;D32=(Ft32-Fw2)/(m*g) ; k31=sin(D31-f.*((1+f.^2-D31.^2)/(1+f.^2))); k32=sin(D32-f.*((1+f.^2-D32.^2)/(1+f.^2))) ; j31=asin(k31) ;j32=asin(k32) ;i31=tan(j31);i32=tan(j32); grid on hold on plot(ua11,k11,'r',ua12,k12,'r'); plot(ua21,k21,'b',ua22,k22,'b'); plot(ua31,k31,'k',ua32,k32,'k'); xlabel('车速ua/(km/h)') ;ylabel('坡度') ; 4.验证0-30km/h加速性能的程序 clear;clc; i0=4.545 ;ig1=3.5;ig2=2.05;ig3=1.2; m=4300;g=9.8;A=4.499 ;CD=0.4 ;elta=0.94 ;delta=1 ;R=0.353 ;f=0.012; n1=[0:50:900] ;n2=[900:100:5100] ; ua11=0.377*n1*R/(i0*ig1);ua12=0.377*n2*R/(i0*ig1); Tm1=300; %额定扭矩Te=300N*m，峰值扭矩Tmax=600 n3=(n2-3000)/1300; Tm2=6.75*n3.^8-0.861*n3.^7-40.5*n3.^6+14*n3.^5+69.2*n3.^4-38.6*n3.^3-8.98*n3.^2-55.5*n 3+135; 44 全套设计(图纸)加扣扣 194535455 Ff=m*9.8*f;%滚动阻力 Ft11=Tm1*ig1.*i0.*elta/R;Ft12=Tm2*ig1*i0*elta/R; Fw11=CD*A*ua11.^2/21.15; Fw12=CD*A*ua12.^2/21.15; Ft11=Ft11-Ff-Fw11;a11=m./Ft11;Ft12=Ft12-Ff-Fw12;a12=m./Ft12; Ft21=Tm1*ig2.*i0.*elta/R; Ft22=Tm2*ig2*i0*elta/R; ua21=0.377*n1*R/(i0*ig2);ua22=0.377*n2*R/(i0*ig2); Fw21=CD*A*ua21.^2/21.15; Fw22=CD*A*ua22.^2/21.15; Ft21=Ft21-Ff-Fw21;a21=m./Ft21;Ft22=Ft22-Ff-Fw22;a22=m./Ft22; Ft31=Tm1*ig3.*i0.*elta/R;Ft32=Tm2*ig3*i0*elta/R; ua31=0.377*n1*R/(i0*ig3);ua32=0.377*n2*R/(i0*ig3); Fw31=CD*A*ua31.^2/21.15; Fw32=CD*A*ua32.^2/21.15; Ft31=Ft31-Ff-Fw31;a31=m./Ft31;Ft32=Ft32-Ff-Fw32;a32=m./Ft32; m1=0:0.001:8.85;m2=8.85:0.001:30; t1=interp1(ua11,a11,m1,'spline');t2=interp1(ua12,a12,m2,'spline'); plot(m1,t1,m2,t2); xlabel('车速ua/(km/h)'); ylabel('加速度倒数1/a(s^2/m)') ; hold on; A=0.001*sum(t1-0)+0.001*sum(t2-0) T=A/3.6 %加速时间 5.验证30-50km/h加速性能的程序 clear;clc; i0=4.545 ;ig1=3.5;ig2=2.05;ig3=1.2;m=4300;g=9.8; A=4.499 ;CD=0.4 ;elta=0.94 ;delta=1 ;R=0.353 ;f=0.012; n1=[0:50:900] ;n2=[900:100:5100] ; ua11=0.377*n1*R/(i0*ig1);ua12=0.377*n2*R/(i0*ig1); Tm1=300; %额定扭矩Te=300N*m，峰值扭矩Tmax=600 n3=(n2-3000)/1300; Tm2=6.75*n3.^8-0.861*n3.^7-40.5*n3.^6+14*n3.^5+69.2*n3.^4-38.6*n3.^3-8.98*n3.^2-55.5*n 3+135; Ff=m*9.8*f;F11=Tm1*ig1.*i0.*elta/R;F12=Tm2*ig1*i0*elta/R; Fw11=CD*A*ua11.^2/21.15; Fw12=CD*A*ua12.^2/21.15; Ft11=F11-Ff-Fw11;a11=m./Ft11;Ft12=F12-Ff-Fw12;a12=m./Ft12; F21=Tm1*ig2.*i0.*elta/R;F22=Tm2*ig2*i0*elta/R; ua21=0.377*n1*R/(i0*ig2);ua22=0.377*n2*R/(i0*ig2); Fw21=CD*A*ua21.^2/21.15; Fw22=CD*A*ua22.^2/21.15; Ft21=F21-Ff-Fw21;a21=m./Ft21;Ft22=F22-Ff-Fw22;a22=m./Ft22; F31=Tm1*ig3.*i0.*elta/R;F32=Tm2*ig3*i0*elta/R; ua31=0.377*n1*R/(i0*ig3); ua32=0.377*n2*R/(i0*ig3); Fw31=CD*A*ua31.^2/21.15; Fw32=CD*A*ua32.^2/21.15; Ft31=F31-Ff-Fw31;a31=m./Ft31;Ft32=F32-Ff-Fw32;a32=m./Ft32; m1=0:0.001:6;m2=6:0.001:30;m3=30:0.001:50; t1=interp1(ua11,a11,m1,'spline');t2=interp1(ua12,a12,m2,'spline');t3=interp1(ua22,a22, m3,'spline'); plot(m1,t1,m2,t2,m3,t3); xlabel('车速ua/(km/h)'); ylabel('加速度倒数1/a(s^2/m)') ; hold on; A=0.001*sum(t3-0) T=A/3.6 45