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1、第33卷第4期吉首大学学报(自然科学版)Vol.33No.42012年7月JournalofJishouUniversity(NaturalScienceEdition)Jul.2012文章编号:10072985(2012)04007904∗纯电动汽车驱动系统设计及性能仿真高树健,陈丁跃(长安大学汽车学院,陕西西安710064)摘要:以某款普及型轿车为改装对象,对纯电动汽车系统进行了设计.根据设计目标对其动力参数进行了理论计算,并对驱动装置合理选型.利用电动汽车仿真软件ADVISOR建立了该电动汽车模型,最后进行了动力性能仿真.仿真结果表明:设
2、定动力参数合理,电动汽车能良好运行,达到了预期期望.关键词:纯电动汽车;驱动系统;动力参数;性能仿真中图分类号:U469.72文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.10072985.2012.04.018随着环境污染的加剧和资源的日益短缺,纯电动汽车(EV)成为当前研制取代内燃机汽车的首选车型,前景广阔.我国的纯电动汽车大都建立在改装车基础上,目前电动汽车存在的主要问题是动力电池成本高和续驶里程不理想.对驱动系统进行合理设计,是提高电动汽车的动力性能和增加续驶里程的有效手段.电动汽车仿真软件ADVISOR(AdvancedVehi
3、cleSimulator,简称ADVISOR)在电动汽车的设计中具有重要作用,在提高汽车性能的同时还可以缩短设计周期,降低开发成本.本文通过理论方法设计了某电动汽车驱动系统并利用ADVISOR对其进行仿真验证,实现了提高电动汽车动力性能和续驶里程的目标.1驱动系统基本结构不同的电力驱动系统可构成不同结构形式的EV.本文所设计EV的驱动系统基本结构如图1所[1]示.电动汽车驱动系统由蓄电池组、电动机、离合器、变速器、主减速器、差速器和驱动轮等部件组成,这些组成部件的参数选择将直接影响电动汽车的整车动力性能和续驶里程.图1驱动系统电驱动形式2驱动系
4、统参数设计以某款普及型轿车为原型对其进行改装,根据驱动系统动力参数的设计原则设计出电动汽车,其部分[23]技术参数目标见表1.∗收稿日期:20120328作者简介:高树健(1988),男,山东临沂人,长安大学硕士研究生,主要从事汽车新能源研究;陈丁跃(1960),男,安徽安庆人,长安大学教授,硕士生导师,主要从事新能源车辆、控制技术和太阳能汽车等研究.80吉首大学学报(自然科学版)第33卷表1电动汽车部分技术参数期望值2.1电动机功率选择最大总质量/kg1689电动机功率的选择依据是汽车对最高车整备质量/kg1389速、加速时间和最大爬坡度的要
5、求.滚动阻力系数0.0165首先,电动机应为电动汽车提供恒定的迎风面积/m21.89保证汽车最高速行驶一段时间的功率,因此空气阻力系数0.27可以根据电动汽车最高车速确定电机额定轮胎滚动半径/m0.3262续驶里程/km≥150功率:2最高期望车速/(km/h)90vmaxCDAvmaxP1=(mgf+).(1)加速时间(0~40km/h)/s≤10360021.15最大爬坡度(12~15km/h)/%≥20%其中:vmax为电动汽车最高车速,单位为km/h;m为汽车最大总质量,单位为kg;f为滚动阻力系数;CD为空气阻力系数;A为迎风面积,单
6、位为m2.其次,电动机还需具备一定的过载能力以满足电动汽车对加速性能的要求,试验所选电机初定为交流感应电机,设其输出功率峰值为PP,过载系数为λ,那么它的额定功率PerP2=.(2)λ第三,电动汽车应具备持续爬坡能力,根据最大爬坡度确定电机额定输出功率2viCDAviP3=(mgf+mgi+),(3)360021.15其中vi为电动汽车爬坡速度,单位为km/h.要使电动汽车能正常行驶,电机额定功率Per必须同时满足以上3个条件,又考虑到机械传递效率η,则max{P1,P2,P3}Per≥.(4)η此外,电机转速n和转矩T也均应满足电动汽车各项动
7、力性能指标.考虑到电机效率与汽车行驶环[4]境等的影响,电机参数的选择值应适当大于理论计算值.2.2传动系传动比设计根据电机最高转速和最高行驶车速确定最大传动比it,max=0.377×R×Ne,max/vmax,(5)其中R为车轮滚动半径,Ne,max为电机最高转速.由电动机最高转速对应最大输出扭矩和最大行驶车速对应行驶阻力确定传动比的最小值为2)R/(),(6)it,min=(mgf+CDAvmaxη·Tv,max其中Tv,max为电机最高转速对应的最大输出扭矩,单位为N·m.电动汽车传动系传动比it介于it,max和it,min之间就能满
8、足电动汽车行驶性能.2.3电池组容量设计电池组容量选择主要考虑电动汽车行驶时的最大功率和行驶一定距离所消耗的能量.在选定蓄电池型号的条件下,电池组容量
