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行业新闻

纯电动汽车电机驱动体系传动机构参数设想新疆

作者:admin 发布时间:2018-08-09 13:54

  ▓▓跟着石油等能源欠缺与情况污染问题日益凸起,成长具有零排放、高能源效率的纯电动汽车显得尤为主要。现在我国电动汽车手艺飞速成长,出现出一批具有国际合作力的公司和产物。可是电动汽车走进我们的糊口,还具有良多亟待处理的问题。

  本文对动力传动系部件的设想参数进行研究,按照纯电动汽车机能要求进行次要参数的设想及婚配,通过对具体车型的计较,成立仿真模子,并在cruise软件下进行仿实在验,模仿获得其动力机能,验证该模子车辆动力机能的可行性。阐发影响续驶里程、最高车速和最大爬坡度的各类要素,提出可以或许很好地提高电动汽车动力机能的办法和方式。进一步切磋次要参数简直定,选择并设想出一种切实可行的纯电动汽车的动力传动系设想方案。

  因为经济的持续快速成长,我国对能源的需求急速增加。2011年2月25日,我国能量研究会发布,客岁,我国一次能源消费量为32.5亿吨尺度煤,同比增加了6%,中国已成为全球第一能源消费大国。中国能源研究会预测,我国能源需求将继续增加,这将进一步鞭策能源价钱的遍及上涨。

  此外,国际油价一路上涨。客岁我国原油全年平均进口油价为每桶61美元,相当于每天领取4亿美元进口原油。比来,伦敦市场上布伦特原油期货价钱达到113美元/桶以上,比调价时的102美元/桶,涨了10%摆布;纽约市场上原油期货价钱也比调价时上涨了跨越10%。若是国际油价上涨10%,就相当于本年每天进口石油需破费5亿-6亿美元,比拟调价前每天多花5000多万美元。

  交通运输是目前我国能源耗损最大,也是能源耗损增加最快的行业之一。与此同时,交通所形成的污染日趋严峻。汽车尾气排放已成为我国各大中城市污染的次要来历之一,交通所形成的污染越来越影响到人们的糊口质量。因而,降低能源耗损、削减情况污染,以连结交通运输的可持续成长,已成为我邦交通运输业可持续成长所面对的首要使命。

  纯电动汽车作为“绿色的交通东西”,它的投入运转不只对缓解能源危机以及情况问题有着主要的感化,对于我国本身相关财产的成长以及我国汽车业在国际中的地位也有着及其主要的意义。

  世界列国出名的汽车厂商都在加紧研制各类电动汽车,而且取得了必然程度的进展和冲破。现代电动汽车一般可分为四类:纯电动汽车(PEV)、夹杂动力电动汽车(HEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)、外接充电式夹杂动力电动汽车(PHEV)。

  美国不断努力于提高乙醇以及生物柴油等可再生资本利用量,同时,美国当局也激励以夹杂动力车为代表的其他新能源汽车的利用。美国的夹杂动力汽车在2004年前后进入贸易化推广阶段。划定消费者购打通用汽车、福特、丰田、日产等公司出产的合适前提的夹杂动力车,能够享遭到税款抵免优惠。鞭策新能源汽车成长是奥巴马当局能源政策的构成部门但愿通过成长和操纵新能源,使美国脱节对海外石油的过度依赖。奥巴马总统上任后,美国通过制定进一步严酷的汽车燃油排放尺度和新能源汽车政策,以及通过当局采购节能汽车,消费者采办节能汽车减税,设立新能源汽车的当局赞助项目,投资推进新能源汽车根本设备扶植等策略,美国当局进一步鞭策汽车产物朝着“小型化”和“低能耗”的标的目的成长。

  德国在新能源汽车研发方面处于世界领先地位。早在2007年,德国当局就曾经把将电动汽车的环节手艺,也就是锂离子电池列入到“高科技计谋”中。2009年8月19号,德国当局又公布了《国度电动汽车成长打算》,这个打算的方针是到2020年使德国具有100万辆电动汽车。德国当局但愿借助这项打算可以或许让德国成为世界电动汽车市场的领军者。德国在研发电动汽车和夹杂燃料车进行各项手艺攻关的同时,也没有健忘相关的根本设备扶植。包罗公共、奔跑、宝马和欧宝在内的多家德国汽车巨头都在积极研发电动汽车。

  意大利的汽车工业也很发财,意大利是欧友邦家中在汽车新能源手艺方面比力领先的国度之一。起首,这源自当局采纳的一系列激励和支撑政策,好比为采办环保新型车的消费者供给必然的补助,这些补助都能够在报废旧车根本长进行累加。在金融危机和经济阑珊的晦气布景下,加大研制开辟新能源汽车产物并取得显著成就。不只有菲亚特如许的大型汽车出产集团,一些中型汽车公司或汽车业界结合体也大量涉足新能源汽车的研制与开辟。

  日本非常注重新能源汽车的开辟。日本夹杂动力车已构成财产化,目前,丰田、本田、日产等日本厂商的夹杂动力汽车不只在国内热销,在国际市场上也令其他国度厂商望其项背。日本为霸占电池方面的环节性手艺,已成立了开辟高机能电动汽车动力蓄电池的最大新能源汽车财产联盟,配合实施2009年度“改革型蓄电池尖端科学根本研究专项”新项目。为推进新能源汽车以及环保汽车,日本从2009年4月1日起实施“绿色税制”,它的合用对象包罗纯电动汽车、夹杂动力车、洁净柴油车、天然气车以及获得认定的低排放且燃油耗损量低的车辆。此外,日本实施低排放车认定轨制,高、中档轿车和经济型轿车都能够向河山交通省申请接管低排放车认定。消费者可按照所购车辆的排放程度享受分歧的减税待遇,购买以天然气为燃料或夹杂动力车等低公害车辆的处所公共集体,还可获得当局的补助金。日本媒体将2010年称为电动汽车革命之年,在这一年,从“汽油车转向电动汽车的革命曾经起头”。

  与世界其他国度一样,电动汽车研发工作在我国也正在如火如荼的进行着,并且我国电动汽车的研发与国外在手艺程度与财产化方面差距较小。新的中国汽车财产调整和复兴规划中称,将实施新能源汽车计谋,鞭策纯电动汽车、充电式夹杂动力汽车及其环节零部件的财产化。启动国度节能和新能源汽车示范工程,由地方财务放置资金赐与补助,支撑大中城市示范推广夹杂动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等节能和新能源汽车。

  我国于20世纪70年代曾开展蓄电池汽车的研究。90年代“八五”期间蓄电池电动汽车被列为国度重点攻关项目,以清华大学为主,开辟出我国第一代蓄电池汽车。“九五”期间,将电动汽车项目确定为国度严重科技财产工程项目加以实施,同期国内推出了若干种电动汽车样车。“十五”和“863”打算中,出格设立电动汽车严重项目,选择新一代电动汽车手艺作为我国科技立异的主攻标的目的,组织结合攻关,以电动汽车财产化手艺平台为工作重点,力争在电动汽车环节单位手艺、系统集成手艺及整车手艺上取得严重冲破。“十一五”将电动汽车单列出来并纳入国度规划,将“新能源财产复兴规划”改名为“新兴能源的成长规划”,扩大新能源的研发范围。

  我国电动汽车严重科技专项实施4年来,颠末200多家企业、高校和科研院所的2000多名手艺骨干的勤奋,目前已取得主要进展:燃料电池汽车曾经成功开辟出机能样车,在整车操控机能、行驶机能、平安机能、燃料操纵率等方面均已获得较大提高。一汽、春风、长安、奇瑞等汽车公司对夹杂动力汽车的开辟投入了较大的人力、物力。各车型均已完成功能样车开辟。纯电动轿车和纯电动客车均已通过国度质检核心的型式认证试验,各项目标均满足相关国度尺度和企业尺度的划定,初步构成了环节手艺的研发能力。

  电动汽车是集汽车手艺、电子及计较机手艺、电化学手艺、能源与新材料手艺于一体的高新手艺产物,是人类新一代的洁净交通东西。纯电动汽车具有零污染、零排放、低噪声等特点,无疑是最为抱负的新能源汽车。对动力传动系部件的设想参数进行研究是提高纯电动汽车机能的主要手段之一。本文将计较机仿真手艺使用到纯电动汽车设想和研发,成立仿真模子,确保尝试成果的精确性和可行性。

  2.阐发纯电动汽车动力传动系统的总体布局和安插形式,并研究传动系统的类型、特点、工作特征,电池电机的工作特征及传动系统特征;

  3.计较传动系速比和电机参数,及其对整车机能的影响。使用电动汽车仿真软件Cruise,针对某型号驱动电机,成立仿真模子,进行整车动力性计较;

  4.对纯电动汽车的动力性进行阐发,重点阐发最高车速、爬坡度和加快性数据;以及连系被选择电机的台架试验数据,阐发仿真成果。

  对于保守内燃机汽车,纯电动汽车的布局有很大不同,具体构成包罗:电力驱动及节制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定使命的工作安装等。电力驱动及节制系统是电动汽车的焦点,新疆时时彩也是区别于内燃机汽车的最大分歧点。电力驱动及节制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速节制安装等构成。电动汽车的其他安装根基与内燃机汽车不异。

  电源为电动汽车的驱动电动机供给电能,电动机将电源的电能转化为机械能,通过传动安装或间接驱动车轮和工作安装。电动汽车上使用最普遍的电源是铅酸蓄电池,但跟着电动汽车手艺的成长,铅酸蓄电池因为比能量较低,充电速度较慢,寿命较短,逐步被其他蓄电池所代替。正在成长的电源次要有钠硫电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等,这些新型电源的使用,为电动汽车的成长斥地了广漠的前景。本文会商的对象利用高能锂电池作为动力源的电动汽车,锂离子电池因为其比能量大、放电电压高、轮回寿命长、无回忆效应、具有快速充电能力、自放电速度小、具有多种平安庇护办法、密封优良,无泄露现象、环保等浩繁长处,使得其在将来电动汽车中的使用前景很是广漠。

  电池办理系统不断是电动汽车成长中的一项环节手艺,电池组办理系统最根基的感化是监控电池的电池电压、电流和温度,通过对这些参数的丈量,预测蓄电池的SOC和响应的残剩行驶里程,办理电池的工作环境,避免呈现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严峻不均衡现象,以便最大限度地操纵电池的存储能力和轮回寿命。

  电池办理系统按照实现体例能够分为两大类:一类是基于芯片的电池办理系统;另一类是基于分立式器件的电池办理系统。基于芯片的电池办理系同一般将前端采集电路、平衡电路以及电量计量算法、通信功能等集成在芯片中,辅以外围电路完成对电池的办理功能。具有更小的体积、更高的集成度等劣势;基于分立器件的电池办理系统,有基于纯硬件和基于软硬件协调工作的处理方案,而软硬件协调工作方案因为实现更矫捷、功能更完美,被普遍采用。该方案在产物设想的矫捷性上拥有必然劣势。

  电机驱动系统包罗电子节制器、功率转换器、电动机、机械传动安装和车轮,其功用是将电源的电能转化为机械能,通过传动安装或间接驱动车轮和工作安装。

  1)、直流电动驱动系统,这种驱动系统布局简单、电磁转矩节制特征优秀,在城市无轨电车上普遍使用但分量和体积也较大;

  2)、感应电机驱动系统,这种驱动系统布局简单、坚忍耐用、成本低廉、运转靠得住、转矩脉动低、低噪声、不需要位置传感器、转速极限高、矢量节制调速手艺比力成熟,但驱动电路复杂,成本高;

  3)、永磁无刷电机系统,这种驱动系统功率密度较高、电机尺寸小、体积小、转子布局简单、不变性好;

  4)新一代牵引电机系统,这种系统即开关磁阻电机驱动系统,具有高密度、高效率、低成本、宽调速。

  电动汽车的车身与保守汽车根基不异,底盘中的传动系比内燃机汽车有所简化。在底盘的安插上还要有足够的空间存放动力电池组,而且要求线路毗连便利,充电便利,查抄便利和装卸便利。可以或许实现动力电池组的全体机械扮装卸。这就要求在电动汽车的底盘的安插上,打破保守的内燃机汽车底盘安插模式,加大承载空间的跨度和承载布局件的刚度,而且充实考虑防止动力电池组渗出的酸或碱液对底盘布局件的侵蚀侵害。

  车身采用轻质材料如镁、铝、优良钢材及复合材料,优化布局,可使汽车本身质量减轻30%-50%;实现制动、下坡和怠速时的能量收受接管;采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎,使汽车的滚动阻力削减50%;汽车车身出格是汽车底部愈加流线型化,可使汽车的空气阻力削减50%。

  辅助系统包罗辅助动力源、动力转向系统、导航系统、空调器、照明及除霜安装、刮水器和收音机、平安庇护安装等,借助这些辅助设备来提高汽车的把持性、平安性和乘员的舒服性。

  电动汽车与保守汽车不同较大,保守汽车是由策动机气缸的来去活动,驱动车辆行驶。而电动汽车是由电机扭转驱动电机。电机驱动及节制系统是电动汽车的焦点,也是区别于内燃机汽车的最大分歧点。

  本章细致会商电动汽车的5大系统,即电源、电池办理系统、电机驱动系统、车身及底盘、辅助设备。对于电动汽车的设想研发,有必然的分析指点感化。

  电动汽车动力传动系统的设想该当满足车辆对动力机能的要乞降续驶里程的要求。确定汽车的动力性,就是确定汽车沿行驶标的目的的活动情况。我们获得动力机能的要求,即最高车速50km/h,加快机能0~45km/h小于10s,爬坡度不小于20%。为此,需要控制沿汽车行驶标的目的感化于汽车的各类外力,即驱动力与行驶阻力。按照这些力的均衡关系成立汽车行驶方程式,就能够估算汽车的最高车速、加快度和最大爬坡度。

  策动机发生的转矩,经传动系传至驱动轮上。此时感化于驱动轮上的转矩Tt发生一对地面的圆周力F0,地面临驱动轮的反感化力Ft(标的目的与F0相反)便是驱动汽车的外力,此外力称为汽车的驱动力。其数值为:

  因为电动汽车采用电动机驱动,所以在电动汽车中Tt是由电动机输出的转矩经传动系统传送到车轮上的。令传动系统总传动比为Σi,主减速器的传动比i0,变速器的传动比ig,传动系统的机械效率为ηt,驱动电动机的输出转矩为Ttq,则有:

  汽车在程度道路上等速行驶时,必需降服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。当汽车在坡道上上坡行驶时,还必需降服坡度阻力。汽车加快行驶时还需要降服加快阻力。因而汽车行驶的总阻力为:

  车辆行驶时,不只驱动力和行驶阻力彼此均衡,电动机功率和车辆行驶阻力功率也老是均衡的。即:在车辆行驶的每一时辰,电动机发出的功率Pe老是等于机械传动丧失的功率与全数活动阻力所耗损的功率之和。在纯电动汽车中,Pe为电动机的输出功率。车辆活动阻力所耗损的功率有滚动阻力功率Pf,空气阻力功率Pw,坡度阻力功率Pi以及加快阻力功率Pj。即:

  设想准绳:动力系统的额定功率必需满足车辆以最高车速行驶、动力系统必需满足车辆加快性的要求、动力系统必需满足车辆以最大爬坡度爬坡的要求、动力系统必需满足车辆以额定转矩在额定车速行驶的要求、按照汽车的动力性目标选择最适合的驱动电机。

  所选择的电动机功率应不小于在平展优良路面上车辆以最高车速行驶时阻力功率之和,即

  连系确定的电机参数,参考市道上已有的动力电池,我们选定某型号的锂铁动力电池作为我们的动力源。

  最大电池容量为150Ah,起始容量为90%,额定电压为72.0V,最大电压82.2V,最小电压60V。电池组电池数量为1,电池组质量为120kg。

  综上所述,拔取车型的额定功率5kW,最大功率15kW,能够满足功率要求。电动机的最大转速是3100r/min,额定转速是1500 r/min。采用的最大转矩50 N·m,最大转速时的转矩为15 N·m。额定电压60V。

  AVL是一家去世界汽车、策动机行业具有极超出跨越名度的高科技公司。AVL Cruise软件是用于仿真研究车辆动力性、燃油经济性、排放机能与制动机能的高级仿真阐发软件。该软件能够用于车辆开辟过程中的动力传动系的婚配、车辆机能预测,还可以或许对夹杂动力车和电动汽车进行建仿照真和机能模仿。AVL Cruise软件界面敌对,不单与策动机机能阐发软件(AVL Boost)有很好的耦合计较机能,还供给了与Matlab、C、Fortran等通用编程软件的接口,为用户成立自定义模块及节制元件的模子供给了便利,并扩展了软件的使用范畴。

  1)矫捷的模块化理念可进行各类车辆和动力总成设置装备摆设的阐发,可以或许自在地在所供给的模块的根本上成立系统模子;

  按照已有型号的电机,把响应的转矩、转速及其他相关数据输入Cruise之中,成立电机模子。

  电机工作电压60V,最大转速为3100rpm/min,动弹惯量0.15kg·m2,新能源汽车驱动系统最大转速的扭矩时0N·m。电机质量10kg,初始工作温度50℃,比热容1000J/kgK,达到最大功率转速时间10s,最大温度160℃。设电机效率为恒定值,与转速和输出扭矩大小无关。将数据输入电机后得出特征图。如下图所示:

  最大电池容量为150Ah,起始容量为90%,额定电压为72.0V,最大电压82.2V,最小电压60V。电池组电池数量为1,电池组质量为120kg。如下图所示:

  将电池、电机、离合器、变速箱、驾驶员模块以及车轮等模块拖入Cruise的工作区中,成立模子。输入系统中各个模块的参数,如车辆模块的满载分量、顶风面积和阻力系数等;电机的电压、转矩和转速等;车轮的摩擦系数;主减速器的主减速比等。在CRUISE仿真时,系统会提醒所有必必要输入的参数,按照这个要求,把参数逐个输入即可。

  成立系统的物理毗连和信号毗连。起首完成物理毗连,选定各子系统模子之后,按照汽车设置装备摆设方案和部件毗连关系,用connect成立模子的物理毗连。传动系各部件之间有间接的物理毗连关系,车轮和制动器之间也有物理毗连关系,但驾驶室与动力传动系和制动系之间没有物理毗连。在仿真过程中,它们之间是通过信号毗连来传送消息。领会汽车系统内部各部件之间的毗连、节制关系以及消息传送关系,成立汽车各子模子之间的信号毗连关系。系统需要把所需的信号毗连全数定义精确,若是有一个错误,那么将无法运转仿真法式。如下图所示:

  按照纯电动汽车仿真的要求,选择和编纂响应的使命及工况,设置合适的仿真步长和精度进行仿真计较。设定的计较使命有:在使命Cycle Run中仿真续驶里程;在使命Climbing Performance中仿真最大爬坡度;在使命Constant Drive中仿真最高速度。选择single calculation的计较体例,计较完成之后在Result Manager中提取计较成果,并进行响应的阐发。

  可知电机最大扭矩为40N·m,最大输出功率为5.88kw,最高转速为1364rpm。

  汽车动力传动系统设想的首要使命是传动系统各部件之间以及与策动机之间的婚配,以包管汽车能在分歧前提下一般行驶,并具有优良的动力性和燃油经济性。

  本文对细致引见了电动汽车构成,通过对各参数的阐发,成立基于Cruise软件的传动系动力仿真模子,而且以某型号电动汽车为研究对象,对动力机能、能耗等进行模仿仿实在验,使用汽车理论和汽车机关学问,对纯电动汽车动力机能进行阐发、婚配和计较,按照要求选择合适的电机、电池,选择差速半轴方案作为某型电动汽车的传动系安插方案,计较出最大扭矩、最大功率、主减速比等参数。再对续驶里程、最大爬坡度、最高车速仿真成果阐发,得出该型电动汽车的动力机能不成以或许达到要求,需要对原有车型的一些参数进行点窜。

  100多年前,电动汽车和汽油车是同时被人类发现的,以至福特的第一辆汽车也是电动汽车。可是电动汽车的成长远远掉队于燃油汽车,缘由除了难以降服的电池问题外,还有就是经济性。纯电动汽车本身投资要贵于燃油汽车,并且电池利用的电量来自觉电厂,国度需要扶植更多的发电厂;果想要纯电动汽车的成长规模和燃油相当,那么就要扶植与加油站数量相当的充电站;要扶植蓄电池厂等,这是一笔很大的投资。

  电动汽车行业在中国兴起仅仅几年时间,在这短短的几年时间内,电动汽车业从无到有,由零散分布到大范畴普及,取得的飞速的成长和十足的前进。立异、将来,第14届上海国际汽车工业博览会于4月21日至28日在上海新国际博览核心举行。来自全球20余个国度和地域 2000家中外汽车厂商齐聚上海车展,创历届上海车展之最,也是本年全球规模、影响力最大的汽车展会。上百款新车的真可谓是一场汽车界的盛宴,并且上海车展的规模曾经跃居世界第一,也就意味着我们在国内就能看到世界第一的大型车展。各大汽车制造商纷纷推出本人的电动汽车新车型。在低碳经济的政策布景下,国度对于纯电动汽车的搀扶力度正在不竭加大。消费者们也很是关心这种具有零污染、零排放、低噪声等特征的纯电动汽车。在本次车展上表态了7款自主品牌纯电动汽车,别离是奔奔MINI纯电动汽车、比亚迪E6、江淮同悦纯电动轿车、奇瑞瑞麒M1-EV、海马丘比特纯电动轿车、腾翼C20 EV、力帆620 EV电动车。由此可见国内的各大汽车企业也很是注重电动汽车的研发。

  石油资本欠缺已是全世界问题,而石油的次要消费对象是汽车,为汽车寻找可替代能源是当务之急。电动汽车的前途一片光明,可是若是想达到规模,还需要各行各业的协助和支撑。我国电动汽车的成长起首当局鼎力支撑。自创国外电动汽车的成长,不难发觉国度政策起到的环节性和决定性感化。令人很欣慰的是国度在纯电动汽车的研发和推广方面赐与了良多投入。

  中国煤炭储量世界第一,电力也次要依托燃煤电厂发电,所以用纯电动汽车替代燃油汽车,等于以煤炭取代石油。假如按照燃油汽车每辆车每年耗损1 t燃油,按汽油折算成尺度煤为1. 53 。纯电动汽车每辆车每年耗电4 000 kW·h,按每千瓦时耗尺度煤400 g计较,每辆车每年相当于耗损1. 6 t尺度煤。燃油汽车和纯电动汽车能耗折算成尺度煤之后,两者的能源耗损量根基上相等,可是燃油排放的CO2比燃煤少,所以目前纯电动汽车并不是低碳汽车,用纯电动汽车替代燃油汽车不是削减CO2排放量,而是添加了CO2排放量。目前的纯电动汽车,没有一辆是低碳的。所以在我国,当天然气、水电、核电在电源布局中占领主体地位时,那时纯电动汽车才会有广漠的成长前景。

  [1]陈清泉.现代电动汽车手艺[专著].北京理工大学出书社,2010.10

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