车辆系统动力学第二次作业

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1、第二次作业柏满飞1.设计要求1.1汽车参数车辆总质fiM=1500^滚动阻力系数A=0.01空气阻力系数CD=0.3迎风正面的ifd积Af=2A)/n2传动装置效率(单档)7=0.91.2性能要求加速时间(O-1OOAT77//1)t(l=lOib最大爬坡能力>30%(低速)>5%(lOOfon//?)鉍高车速Vnm=160bn/h2.牵引电动机量值的设计2.1参考一些相关资料，可以取如下电动机参数:转速比x=4最高转速nmax=5000'"min基速nh=/?max/4=1250/7min对应车速Vnux=160A/?z/h基速对应车速Vh=40km/h2.2电机额定功率值汽午轮胎半

2、径：r=0.2794m则齿轮传动的传动比：/=U=3.29S30Vmax则车辆转动惯量系数：5=1+4+4~2=1.07，式中$=0.04，4=0.0025则电机的额定功率值:P,=+K2)+^MgfrVf+^paCDAfV)=11A5kW取整可以选额定功率值：=SOkW2.3电机外特性曲线600140ENmJ^iviw2005001000050010001500200025003000电机转速(r/min)35004000由以上参数得该电机的外特性曲线如图2.1所示。70011111112010080604020045005000图2.1电机外特性曲线1.加速性能的检验基于牵引电机的

3、转矩-转速特性、说轮传动比以及午:辆的参数，可以计算车辆的加速性能即加速时间和距离与车速之间的对应关系。计算0-100.///加速吋间：•100M8dV=Q.2s-MGfr--PaCDAfV-满足性能要求。2.爬坡能力的检验应用电机的转矩-转速特性、W轮传动比，以及车辆的参数，并由行驶过程中汽车驱动力和阻力关系式：F，.=Mg(f，.cos6^+sin6Z)+paCDAfV2山此可计»得出牵引力和叽力与午:速之间的关系，如图4.1所示。从而可计算出:午:辆的爬坡能力。cholYSs--RlnrrtH8000020406080100120140160车速(km/h)阁4.1不同坡度下

4、牵引力与车速之间的关系4540351020406080100120140160车速(km/h)30252015图4.2爬坡能力与车速之间的关系根据阁4.1和4.2,车辆在100to//7的速度行驶时吋以冇15%左右的爬坡能力，低速时有43%左右的爬坡能力，符合设计要求。1.发动机/发电机量值的设计这里发动机额定功率的设计要求能够承载车辆在¥±n.路血上，以高速公路的最高速度130./A行驶的需耍。图5.1表明在130fo〃/A的恒定行驶速度下，考虑传动装剧效率为90%＞、电动机（效率为90%｝以及发电机（效率为85%），所需发动机的功率为32.5HV。同吋图5.1农明发动机功率为32.

5、5々W时，可以承载车辆以77如1//1左右的速度在5%坡度的道路上行驶。车速（km/hj图5.1平坦路面和5%坡度路面上发动机功率与恒定车速的关系发电机/发电机组额定功率设计中另一个考虑的方而在于：当车辆以某种典型的停车-起动模式行驶时所对应的平均功率。在这些行驶循环中的典型数据如表5-1所示。表5-1不同行驶循环屮的典型数裾最高车速/（km/h）平均车速/（km/h）平均功率（含全再生制动）/kW平均功率（无再生制动）/kWFTP75市区循环86.427.93.764.97FTP75高速公路循环97.779.412.614.1US06循环12877.418.323.0ECE-1循环1

6、2049.87.899.32根据表5-1可知，即使不含再生制动，这些行驶循环中的T•均功率较小的，发动机功率32.5kW可以满足这些形式循环的要求。这里选取发动机运行点接近其最人功率，即该发动机最人功率略人于32.5AW,相比选取运行在鉍小油耗点的发动机，可以减小发动机尺寸。在32.5HV功率等级上，也油耗稍高，但该功率是通过13（Rm//z的恒车速运行情况计算得到，奔:低速或市区范围内运行吋，发动机的T均负载功率小很多，所以发动机并不会呈现较高的油耗。1.峰值电源功率容量的选择发动机和峰值电源输出功率之和应人于等于牵引电动机的输入功率，因此峰值电源的功率容量为：pPPsAnni80K

7、8532.5x0.9=64.87BV2.峰值电源能量容量的设计由于第五节发动机的功率界量人于平均负载功率较多，这里采用发动机开/关（恒温）控制策略。选取蓄电池纟II为峰值电源，使之在份电状态为0.4到0.6之间变化，此区间运行科较佳的效率，控制屮允许峰位电源A最人的能:W:变动为0.5AVV/，。因此峰伉电源中总储存的能fi可计算得：max2.5ppxASOC0.6-0.42.5kWh8.串联式混合动力汽车仿真（基于软件Advisor）根据上文