电动汽车的设计

1、 第第7章章 电动汽车的设计电动汽车的设计 7.1 7.2 7.3 7.1 纯电动汽车的设计 图7-1 技术路线流程图 7.1.1 7.1.1 整车布置原则整车布置原则 1. 电动汽车开发的技术路线 2. 总体布置方案的设计 7.1 纯电动汽车的设计 图7-2 前舱总布置 3. 电动汽车总体布置 7.1 纯电动汽车的设计 图7-3 传动系统连接方式 7.1 纯电动汽车的设计 图7-4 动力总成固定点 7.1 纯电动汽车的设计 7.1.2 7.1.2 关键技术关键技术 1. 电池技术 2. 电机技术 3. 控制器技术 7.1 纯电动汽车的设计 7.1.3 7.1.3 参数的选择参数的选择 1.

2、电动机功率选择 （1）根据电动汽车的最高车速选择 3 maxmax 1 () 360076140 D er T MgfuC Au P （2）根据电动汽车的加速性能要求选择 00 1d1 dd 3.6d3.6 uu twf um tuu tFFFm 7.1 纯电动汽车的设计 （3）根据车辆的爬坡性能要求来选择 * 电动机最大功率的取值为： 2 arcsin()arctan( ) 1 tw FF af Mgf maxeer PP 7.1 纯电动汽车的设计 2. 主减速比和变速器传动比选择 （1）主减速比的选择 （2）变速器传动比的选择 max 0 max 0.377 e nr i u maxmax

3、 max max 0 (cossin) g tqt G fr i Ti 7.1 纯电动汽车的设计 3. 电池组数量选择 图7-5 电池的简化电路模型 7.1 纯电动汽车的设计 （1） 由最大输出功率选择电池组数量 00 EUI R 00 () b PU IEI RI 00 U IU EIE max max e beec P n P 7.1 纯电动汽车的设计 （2）由续驶里程数选择电池组数量 1000 r CV L W 1000 r L W V C 1 1000 r L W n V C 1 1000 r L W n CV 7.1 纯电动汽车的设计 7.1.4 7.1.4 参数的优化参数的优化 1

4、. 电动汽车优化设计分析 （1）选取设计变量 （2）选取设计目标 （3）选取约束条件 （4）建立数学模型 （5）汽车仿真模型的建立 （6）编写优化求解程序 7.1 纯电动汽车的设计 2. 优化匹配求解模型 图7-6 优化匹配求解模型 7.1 纯电动汽车的设计 3. 选择优化算法 求解问题的一般过程如图7-7所示。 （1）个体编码 （2）初始化 （3）个体评价 （4）选择运算 （5）交叉运算 （6）变异运算 （7）终止条件判断 7.1 纯电动汽车的设计 图7-7 遗传算法运算过程示意图 7.1 纯电动汽车的设计 图7-8 遗传算法进化过程 7.1 纯电动汽车的设计 4. 优化匹配与结果分析 表7

5、-3 测试数据 约束 最高车速（km/h）55 15 km/h的最大爬坡度15% 整车质量（kg）900 目标值 续驶里程（km）80 7.1 纯电动汽车的设计 表7-6 优化结果比较 初步匹配Advisor优化遗传算法优化 无挡两挡无挡两挡无挡两挡 Per / kW131313151310 NB1010881112 Cb /(Ah) 120120120120118.8113 iz 10.968 13.961 8.07 10.968 13.961 8.07 9.8 13.944 8.06 m/kg900900836855928941 ta / s6.27.276.86.16.5 i /%16.

6、32117.734.51515.8 Sd /km90.395.175.47698.5105.6 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 7.2.1 7.2.1 整车总体布置原则整车总体布置原则 图7-9 技术设计过程 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 图7-10燃料电池轿车总布置设计流程 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 7.2.2 7.2.2 关键技术关键技术 1. 燃料电池系统 2. 车载储氢系统 3. 车载蓄电系统 4. 电机及其控制技术 5. 整车布置 6. 整车热管理 7. 整车与动力系统的参数选择与优化设计 8. 多能源动力系统的能量管理策略 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 7.2.3

7、 7.2.3 部件的选型部件的选型 1. 电机选型 2. 传动系速比的选择 3. 燃料电池发动机（FCE）选型 4. 峰值功率系统（PPS）的选型 5. 燃料电池的选型 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 7.2.4 7.2.4 参数的选择参数的选择 1. 驱动电机参数的选择 （1）驱动电机峰值功率和额定功率的选择 驱动电机峰值功率的选择 目标循环工况最大功率需求/kW最大回馈制动功率需求/kW ECE工况152.3100.5 New York Bus工况201195 北京城区工况124.5120 北京城郊176176 UDDS工况228153 表7-9 典型循环工况对应的车辆极限功率需求 7.

8、 2 燃料电池电动汽车的设计 驱动电机额定功率的选择 （2）驱动电机转矩和转速的确定 图7-11 驱动电机外特性的示意图 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 （3）工作电压 （4）电机确定 表7-10 FCBUS驱动电机的参数选择 电机种类三相异步交流电机额定电压360V 峰值功率180kW（2min）额定功率100kW（1h） 最大转矩955Nm额定转矩531Nm 额定转速1800r/min最高转速6000r/min 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 2. 传动系最小传动比的选择 3. 传动系最大传动比的选择 4. 固定速比齿轮传动系的传动比选择 5. 燃料电池发动机性能参数设计 6. 蓄电池

9、的性能参数设计 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 7.2.5 7.2.5 参数的优化匹配方法参数的优化匹配方法 1. 理想的动力驱动系统的参数优化匹配方法 图7-12 参数优化示意图 7. 2 燃料电池电动汽车的设计 2. 实用的动力驱动系统的参数优化匹配方法 图7-13 燃料电池汽车动力驱动系统示意图 7.3 混合动力电动汽车的设计 7.3.1 7.3.1 关键技术关键技术 1. 驱动电动机及其控制技术 2. 动力电池及其管理系统 3. 整车能量管理控制系统 4. 动力传动系统匹配 5. 能量再生制动回收系统 6. 先进车辆控制技术在混合动力电动汽车上的应用 7.3 混合动力电动汽车的设计

10、7.3.2 7.3.2 参数的选择参数的选择 图7-14 并联式混合动力汽车动力总成结构简图 7.3 混合动力电动汽车的设计 1. 发动机功率的选择 2. 电动机参数的选择 图7-16 并联混合动力汽车的驱动力车速图 7.3 混合动力电动汽车的设计 3. 传动系速比的选择 4. 电池参数的选择 图7-17 某NiMH电池峰值功率随SOC变化示意图 7.3 混合动力电动汽车的设计 7.3.3 7.3.3 参数的优化匹配方法参数的优化匹配方法 图7-18 优化过程流程图 1. 优化过程概述 2. 优化模型的建立 7.3 混合动力电动汽车的设计 表7-15 动力系统优化的技术性能约束 3. EQ61

11、10HEV动力系统部件参数优化 类型描述条件 加速性能/ kmh-1050 km/h 070 km/h 3070 km/h 23.5s 22s 40s 最大速度105 km/h 爬坡能力64.5 km/h下爬坡度4.2% 7.3 混合动力电动汽车的设计 表7-17 动力系统优化结果 4. 优化结果及分析 从结果中可以看到，优化后的车型在满足仿真初期设定的 动力性前提下，达到了动力系统最小化的优化目的，这样 可以降低成本，一定程度上提高了整车性能。 优化参数初始值优化值 发动机峰值功率（kW）110100 电机峰值功率（kW）6050 电池模块数量（块）2825 7.3 混合动力电动汽车的设计 7.3.4 7.3.4 提高燃油经济性的主要措施提高燃油经济性的主要措施 1.选择较小功率发动机 2. 取消发动机怠速 3. 控制发动机工作在高效区 4