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1、华南理工大学学报(自然科学版)第34卷第4期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVol.34No.42006年4月(NaturalScienceEdition)April2006文章编号:10002565X(2006)04200332053电动汽车驱动电机和传动系统的参数匹配姬芬竹高峰(北京航空航天大学汽车工程系,北京100083)摘要:探讨了电动汽车传动系统的传动比和挡位数确定原则,指出电动机额定功率或转矩、转速必须与传动系统参数合理匹配.并以某型号电动汽
2、车为研究对象,计算并分析了五挡手动变速器中两个挡位,即二挡和三挡的驱动力-行驶阻力平衡图,提出了去掉笨重的机械齿轮变速器而代之以固定速比减速器的单挡驱动传动方案,理论上可以减轻整车质量,增加续驶里程.应用电动汽车仿真软件AdvancedVehicleSimulator(ADVISOR)对整车动力性和续驶里程进行了仿真,初步验证了文中提出的传动系统参数确定原则和方法的正确性.关键词:电动汽车;传动系;电动机;匹配;仿真中图分类号:U463文献标识码:A目前,能源问题和环境污染已成为以内燃机为2000的五挡
3、变速器,为了减小传动系统的质量(去动力的燃油汽车所面临的两大突出问题,寻求低排掉笨重的五挡变速器),提高整车续驶里程,提出采放、能综合利用能源的车辆是汽车研究人员的当务用固定速比的传动方案.之急.具有这些特征的电动汽车又成为各国研究的1电动汽车传动系统参数确定原则热点,它是解决能源危机和环境污染的重要途径,是[123]21世纪重要的新型绿色环保交通工具.近年来,电动汽车的动力性评价指标与传统内燃机汽车关于电动汽车的研究主要集中在能量存储系统(如相同,即最高车速、加速时间和最大爬坡度.而电动动力电池)、电
4、驱动系统和控制策略的开发研究方机机械特性与传统汽车用内燃机特性有很大不同,面,然而,在动力电池和其它技术没有取得有效突破内燃机的运行工况为:之前,对动力传动系统部件的设计进行匹配研究是P∝T·n(1)[425]提高电动汽车性能的重要手段之一.电动汽车式中:P为有效功率;T为扭矩;n为工作转速.当功动力传动系部件的设计参数,如电动机功率(或转率一定时,转速与扭矩成反比,显然内燃机的工作区矩)/转速、传动系传动比以及它们之间的合理匹配域被限制在一定范围内(nmin～nmax),并有一定的扭等,对电动汽车的动
5、力性、续驶里程等都有显著的影矩储备(10%～20%),如图1所示.因此,为了满足响.如果这些参数选择或匹配不当,有可能使得电动汽车速度在宽广范围内变化的要求,所有以内燃机汽车的最高车速不在最高挡上.为动力的车辆必须设置离合器.针对国家863项目(纯电动汽车子项目)的第一轮样车,即XL2000纯电动汽车保留了原夏利收稿日期:20052052113基金项目:国家863计划资助项目(2003AA5010600)作者简介:姬芬竹(19632),女,副教授,博士生,主要从事图1内燃机特性电动汽车驱动系统研究.E2
6、mail:jfz@ae.buaa.edu.cnFig.1Performanceofinternalcombustionengine34华南理工大学学报(自然科学版)第34卷电动机的机械特性对驱动车辆十分有利.电动机的最大功率可达额定功率的3倍甚至更高,而最大功率工况不能长时间运行,因此必须用额定工况计算电动汽车的最大爬坡度和最高车速.汽车的加速、起步过程时间较短,理论上可以用电动机的外特性进行设计计算.与传统内燃机特性不同的是,电动机的机械特性是低速恒扭矩和高速恒功率,如图2所示,图中nN表示电动机基频
7、所对应的转速.转速越小,电机输出扭矩越大,正好满足汽车起步或爬坡工况车速较低时,需要较大扭矩的要求.此外,由于电动机的起动、加速性能特别好,其转速-扭矩特性能满足汽车各种行驶工况的需要,故电动汽车不必设置离合器.图2电动机机械特性Fig.2Mechanicalperformanceofelectromotor传动系统有多个挡位时,驱动力图与内燃机汽车相比也有其特殊性,所以在选择挡位数和速比、确图3电动汽车功率平衡分析图定最高车速时也与内燃机汽车不同,需要考虑两个Fig.3Powerbalanceanal
8、ysischartofEVS主要的动力与阻力平衡点.一个是以常用车速在良(2)电动机从基频向上调速的范围不够宽,电好路面上匀速行驶的转矩平衡点,另一个是最高车动机最高转速不能满足nmax/nN≥215时,应考虑再速时的转矩平衡点.它们对电动汽车传动系中变速增加一个挡位,如图3(b)所示.与前一种情况不同器挡位数的选择产生重要影响.理论上,应使电动汽的是要根据i6=i0ig,再合理分配i0和变速器各挡车的常用车速落在基频上,以直接挡获得最高车
