第4章_1_純電動(dòng)汽車(chē)

1、HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 1 頁(yè)4 4.1 1 概述概述4 4.2 2 純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì) 4 4.3 3 純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程4 4.4 4 純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng) HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 2 頁(yè)純電動(dòng)汽車(chē)是以電池為儲(chǔ)能單元，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車(chē)輛。純電動(dòng)汽車(chē)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟。缺點(diǎn)是充電速度慢，續(xù)駛里程短。因此適合于行駛路線相對(duì)固定，有條件進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間充電的車(chē)輛。HARBIN INST

2、ITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 3 頁(yè)1).1).按用途分類(lèi)按用途分類(lèi)（1 1）純電動(dòng)轎車(chē)；）純電動(dòng)轎車(chē)；（2 2）電動(dòng)貨車(chē)；）電動(dòng)貨車(chē)；（3 3）電動(dòng)客車(chē)。）電動(dòng)客車(chē)。2)2)按驅(qū)動(dòng)形式分類(lèi)按驅(qū)動(dòng)形式分類(lèi) （1 1）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)；）直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)；（2 2）交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)；）交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)；（3 3）雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)；）雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)；（4 4）雙繞組電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)；）雙繞組電機(jī)電動(dòng)汽車(chē)；（5 5）電動(dòng)輪電動(dòng)汽車(chē)。）電動(dòng)輪電動(dòng)汽車(chē)。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 4 頁(yè)2.2.

3、純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理 電動(dòng)汽車(chē)主要由電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。 汽車(chē)行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能（電流）通過(guò)控制器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車(chē)輪前進(jìn)或后退。 電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程與蓄電池容量有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能地節(jié)省蓄電池的能量。 典型電動(dòng)汽車(chē)組成框圖HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 6 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理1)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和車(chē)輪等。它的功用是將存儲(chǔ)在蓄電池中

4、的電能高效地轉(zhuǎn)化為車(chē)輪的動(dòng)能，并能夠在汽車(chē)減速制動(dòng)時(shí)，將車(chē)輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 7 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、控制器及各種傳感器，其中最關(guān)鍵的是電動(dòng)機(jī)逆變器。電動(dòng)機(jī)不同，控制器也有所不同?？刂破鲗⑿铍姵刂绷麟娔孀兂山涣麟姾篁?qū)動(dòng)交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，使電動(dòng)汽車(chē)行駛。有關(guān)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)內(nèi)容已在第3章中介紹。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 8 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理 2

5、)電源系統(tǒng)包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機(jī)等。它的功用是向電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電能、監(jiān)測(cè)電源使用情況以及控制充電機(jī)向蓄電池充電。純電動(dòng)汽車(chē)的常用電源有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。純電動(dòng)汽車(chē)主要是指電池管理系統(tǒng)，它的主要功用是對(duì)電動(dòng)汽車(chē)用電池單體及整組進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度監(jiān)測(cè)等。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 9 頁(yè)2.2.純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理純電動(dòng)汽車(chē)組成與原理3)輔助系統(tǒng)主要包括輔助動(dòng)力源、空調(diào)器、動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、刮水器、收音機(jī)以及照明和除霜裝置等。輔助動(dòng)力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成。它的功用是向動(dòng)力

6、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)器及其它輔助設(shè)備提供動(dòng)力。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 10 頁(yè) （1）第一種與傳統(tǒng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的布置方式一致，帶有變速器和離合器。只是將發(fā)動(dòng)機(jī)換成電動(dòng)機(jī)，屬于改造型電動(dòng)汽車(chē)。 這種布置可以提高電動(dòng)汽車(chē)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，增加低速時(shí)電動(dòng)汽車(chē)的后備功率。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 11 頁(yè)（2）第二種取消了離合器和變速器。優(yōu)點(diǎn)是可以繼續(xù)沿用當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)中的動(dòng)力傳動(dòng)裝置，只需要一組電動(dòng)機(jī)和逆變器。（3）第三種布置方式將電動(dòng)機(jī)裝到驅(qū)動(dòng)軸上，直接由電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。驅(qū)動(dòng)橋HARBIN

7、INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 18 頁(yè)（1）無(wú)污染，噪聲低（2）能源效率高，多樣化（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便 （4）動(dòng)力電源使用成本高，續(xù)駛里程短 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 19 頁(yè) 1)電機(jī)及控制技術(shù) 電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)屬于特種電機(jī)，是電動(dòng)汽車(chē)的關(guān)鍵部件。 驅(qū)動(dòng)電機(jī)應(yīng)具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速，足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動(dòng)態(tài)制動(dòng)強(qiáng)和能量回饋的性能。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 20 頁(yè) 變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)控制、

8、專(zhuān)家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。 電動(dòng)汽車(chē)再生制動(dòng)控制系統(tǒng)可以節(jié)約能源、提高續(xù)駛里程，具有顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。再生制動(dòng)還可以減少剎車(chē)片的磨損，降低車(chē)輛故障率及使用成本。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 21 頁(yè) 2)電池及管理技術(shù)電池是電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力源泉，也是一直制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動(dòng)汽車(chē)用電池要求比能量高、比功率大、使用壽命長(zhǎng)，但目前的電池能量密度低，電池組過(guò)重，續(xù)駛里程短，價(jià)格高，循環(huán)壽命有限。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 2

9、2 頁(yè) 3)3)整車(chē)控制技術(shù)整車(chē)控制技術(shù)新型純電動(dòng)轎車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)新型純電動(dòng)轎車(chē)整車(chē)控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，高速構(gòu)，高速CANCAN總線每個(gè)節(jié)點(diǎn)為各子系統(tǒng)的總線每個(gè)節(jié)點(diǎn)為各子系統(tǒng)的ECUECU。低速。低速總線按物理位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)、基本原則是基于空間位總線按物理位置設(shè)置節(jié)點(diǎn)、基本原則是基于空間位置的區(qū)域自治。置的區(qū)域自治。實(shí)現(xiàn)整車(chē)網(wǎng)絡(luò)化控制，其意義不只是解決汽車(chē)電子實(shí)現(xiàn)整車(chē)網(wǎng)絡(luò)化控制，其意義不只是解決汽車(chē)電子化中出現(xiàn)的線路復(fù)雜和線束增加問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)化中出現(xiàn)的線路復(fù)雜和線束增加問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)的通訊和資源共享能力成為新的電子與計(jì)算機(jī)技術(shù)的通訊和資源共享能力成為新的電子與計(jì)

10、算機(jī)技術(shù)在汽車(chē)上應(yīng)用的一個(gè)基礎(chǔ)，同時(shí)也為在汽車(chē)上應(yīng)用的一個(gè)基礎(chǔ)，同時(shí)也為X-by-WireX-by-Wire技術(shù)技術(shù)提供有力的支撐。提供有力的支撐。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 23 頁(yè) 4)整車(chē)輕量化技術(shù)（1）通過(guò)對(duì)整車(chē)實(shí)際使用工況和使用要求的分析，對(duì)電池的電壓、容量、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、整車(chē)性能等車(chē)輛參數(shù)的整體優(yōu)化，合理選擇電池和電動(dòng)機(jī)參數(shù)。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 24 頁(yè)（2）通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和集成化、模塊化優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕動(dòng)力總成、車(chē)載能源系統(tǒng)的重量。（3）積極采用輕質(zhì)材料，如電

11、池箱的結(jié)構(gòu)框架、箱體封皮、輪轂等采用輕質(zhì)合金材料。（4）利用CAD技術(shù)對(duì)車(chē)身承載結(jié)構(gòu)件（如前后橋、新增的邊梁、橫梁等）進(jìn)行有限元分析研究，用計(jì)算和試驗(yàn)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 25 頁(yè)四個(gè)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)：（1）起步加速性能 車(chē)輛在設(shè)定時(shí)間內(nèi)由靜止加速到額定車(chē)速或走過(guò)預(yù)定的距離的能力。（2）以額定車(chē)速穩(wěn)定行駛的能力 對(duì)電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)，蓄電池和電動(dòng)機(jī)應(yīng)該能提供車(chē)輛以額定車(chē)速穩(wěn)定行駛的全部功率需求，并且根據(jù)我國(guó)的道路狀況至少能克服坡度為3%的路面阻力。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)

12、技術(shù) 第 26 頁(yè)（3）以最高車(chē)速穩(wěn)定行駛的能力在電動(dòng)汽車(chē)上，電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率應(yīng)該能夠維持車(chē)輛以最高車(chē)速行駛。（4）爬坡能力 電動(dòng)汽車(chē)能以一定的速度行駛在一定坡度的路面上。另外，電動(dòng)汽車(chē)的蓄電池所輸出的電能和電量應(yīng)該能夠維持電動(dòng)汽車(chē)在一定工況下行駛額定的里程。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 27 頁(yè)電動(dòng)機(jī)的功率包括額定功率和最大功率。 電動(dòng)機(jī)的功率不能選得太大，應(yīng)該依照電動(dòng)汽車(chē)的最高行駛車(chē)速、爬坡度和加速性能來(lái)確定電動(dòng)機(jī)的功率。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 28 頁(yè) 1)根據(jù)汽車(chē)最高車(chē)速確定電動(dòng)

13、機(jī)功率 已知電動(dòng)汽車(chē)期望的最高車(chē)速，選擇的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大體上等于但不小于汽車(chē)以最高車(chē)速行駛時(shí)行駛阻力消耗的功率之和。 式中， 為整車(chē)質(zhì)量（kg）； 為滾動(dòng)阻力系數(shù)； 為迎風(fēng)阻力系數(shù)； 為迎風(fēng)面積（）； 為最高行駛車(chē)速（km/h）。 3maxmax761403600maxuACuMgfPDUMfDCAmaxuHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 29 頁(yè) 2)根據(jù)汽車(chē)爬坡度確定電動(dòng)機(jī)功率 電動(dòng)汽車(chē)以某一車(chē)速爬上一定坡度消耗的功率為 式中， 為電動(dòng)汽車(chē)行駛速度（km/h）； 為坡度。 3)根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)加速性能確定電動(dòng)機(jī)功率 aaDaiuMgiuACuMgf

14、P36007614036003auiaaDaaudtduMuACuMgfP36007614036003HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 30 頁(yè)22022111RiiIMRIMtgfw式中， 為汽車(chē)旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 為車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2)； 為飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgm2)； 為車(chē)輪半徑（m）； 為變速箱傳動(dòng)比； 為主減速器傳動(dòng)比。電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)的額定功率為wIfIRgi0itaiUerPPPPmax，HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 31 頁(yè) 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)比的選擇應(yīng)該滿(mǎn)足汽車(chē)最高期望車(chē)速、最大爬坡

15、度以及對(duì)加速時(shí)間的要求。 1)傳動(dòng)系速比的上限 傳動(dòng)系速比的上限由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速和最高行駛車(chē)速確定。 式中， 為主減速器的傳動(dòng)比； 變速器的傳動(dòng)比。maxmax377. 0uRni giii00igiHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 32 頁(yè)2)傳動(dòng)系速比的下限 由電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大行駛車(chē)速對(duì)應(yīng)的行駛阻力確定傳動(dòng)系速比下限為 式中， 為最高車(chē)速對(duì)應(yīng)的行駛阻力； 為電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩。 由電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力確定傳動(dòng)系速比下限為 式中， 為最大爬坡度對(duì)應(yīng)的行駛阻力（N）； 為電動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩（

16、Nm）。maxmaxutuTRFimaxuFmaxuTmaxmaxTRFitimaxiFmaxTHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 33 頁(yè) 1)由電動(dòng)汽車(chē)所需的最大功率選擇電池組數(shù)目 蓄電池的攜帶能量必須大于或等于電動(dòng)汽車(chē)的最大能耗，要求電池組數(shù)目為式中， 為電動(dòng)機(jī)的工作效率； 為電動(dòng)機(jī)控制器的工作效率； 為單個(gè)電池組所包含的電池的數(shù)目。NPPnecebemaxmaxeecNHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 34 頁(yè)2)由續(xù)駛里程選擇電池組的數(shù)目 在汽車(chē)充電前，蓄電池所攜帶的能量必須保證電動(dòng)汽車(chē)能夠行駛

17、一定的里程。所以電池組數(shù)目為 式中， 為續(xù)駛里程（km）； 為電動(dòng)汽車(chē)行駛1km所消耗的能量（kW）； 為單個(gè)電池的電容（Ah）； 為單個(gè)電池的電壓（V）。從二者中選擇較大者確定電池組組數(shù)。NVCLWnss1000LWsVsCHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 35 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例1).電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選取交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。 計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)的最大功率 =71.3348kW。 參考ADVISOR并查閱電工手冊(cè)選擇交流電機(jī)參數(shù)： 額定功率 =30kW； 額定電壓 =220V；最大電流 =180A；過(guò)載系數(shù) =2.4 ；最高轉(zhuǎn)速 =9

18、000r/min。maxePerPerUmaxeImaxnHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 36 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例2). 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的選擇 電動(dòng)汽車(chē)行駛工況多種多樣，最低穩(wěn)定車(chē)速在36km/h范圍內(nèi)，最高車(chē)速可達(dá)100km/h，甚至更高。行駛過(guò)程遇到的阻力變化很大，變化范圍在6倍以上，在電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間需要安裝減速器和變速器。 為了滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)行駛阻力的變化范圍，減輕電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池的負(fù)荷，提高工作效率，又使傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不過(guò)于復(fù)雜以至降低工作效率，采用檔變速器。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)

19、技術(shù) 第 37 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例（1）主減速器速比的選擇 設(shè)傳動(dòng)系變速器第檔為直接檔即 =1，電動(dòng)機(jī)的最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 =9000r/min，得 7.9170。初步確定主減速器速比 為4.3245。（2）變速器速比的選擇 汽車(chē)傳動(dòng)系各檔的傳動(dòng)比大體上按等比級(jí)數(shù)分配，可以充分利用蓄電池所提供的一次充放電的有限能量，提高動(dòng)力性，增加續(xù)駛里程。3gimaxn0i0iHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 38 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例綜上可得， =2.0898；根據(jù)等比級(jí)數(shù)的分配方法 得， =1.4456 1giqiiiigggg322112ggiqi

20、HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 39 頁(yè)4.4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例3).蓄電池參數(shù)的選擇電池類(lèi)型選擇鎳氫電池，其比電容達(dá)250Ah，比電壓1.2V，比能量達(dá)80Wh/kg，比功率230W/kg。（1）由電動(dòng)機(jī)功率確定電池組的數(shù)目 在實(shí)際應(yīng)用中電池的最大功率應(yīng)限制為式中， 為單體電池電動(dòng)勢(shì)； 為等效內(nèi)阻 。由式求得單個(gè)電池的最大輸出功率為 =1.3853kW，進(jìn)而得， =21.7035。int20max92REPb0EintRmaxbPnHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 40 頁(yè)（2）由續(xù)駛里程確定電池組

21、的數(shù)目 由前面得， =15.9705?？紤]到電池放電深度一般不超過(guò)80%，故取 =19.9631。 綜上，取電池組數(shù)目n=22。 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)主要參數(shù)都是從汽車(chē)行駛時(shí)所消耗的能量出發(fā)推導(dǎo)計(jì)算得到的，理論上，它的動(dòng)力性、續(xù)駛里程都應(yīng)該滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 nn4.設(shè)計(jì)實(shí)例設(shè)計(jì)實(shí)例HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 41 頁(yè) 基于ADVISOR建立電動(dòng)汽車(chē)主要部件及整車(chē)仿真模型。 1)仿真模型(1). 電動(dòng)機(jī)仿真模型(2)蓄電池仿真模型(3)車(chē)身仿真模型(4). 主減速器和變速器仿真模型(5). 純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)仿真模型仿真模型組成示意圖整車(chē)仿真模型 HAR

22、BIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 44 頁(yè) 2).仿真結(jié)果 汽車(chē)在實(shí)際行駛過(guò)程中不可能長(zhǎng)時(shí)間在穩(wěn)定車(chē)速下行駛，尤其是在市區(qū)行駛時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)在行駛中常常伴有頻繁的加速、減速、怠速、停車(chē)等行駛工況。選用日本10-15工況來(lái)進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下圖所示。ADVISOR仿真結(jié)果 ADVISOR仿真結(jié)果 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 47 頁(yè) 目前，影響純電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要因素之一是續(xù)駛里程短。為了盡可能地提高純電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程，有必要對(duì)其影響因素進(jìn)行分析。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLO

23、GY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 48 頁(yè) 1)等速行駛續(xù)駛里程的計(jì)算 汽車(chē)在良好的水平路面上一次充電后等速行駛直至消耗掉全部攜帶的電能為止所行駛的里程，稱(chēng)為等速行駛的續(xù)駛里程。它是電動(dòng)汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)之一。汽車(chē)以速度v等速行駛時(shí)所需的電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 和功率 分別為MPiRAuCfGMga/21.15)(2DiRuAuCfGPgaa6)./3(/21.15)(2DHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 49 頁(yè)根據(jù)電機(jī)的類(lèi)型和控制方式的不同確定電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩M 和電池放電電流I的關(guān)系即： ；也可以確定電機(jī)的輸出功率 與電機(jī)效率 的關(guān)系，即電池?cái)y帶的額定總能量為

24、MII P)(PqGUQWeem0HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 50 頁(yè)以鉛酸電池為例，當(dāng)電池以大電流 放電時(shí)，總能量 為式中，當(dāng) 3時(shí)， =1.313；當(dāng) 3時(shí)， =1.414。等速行駛續(xù)駛里程IW1kmeIIqGWmII /kmII /ks()k 1meIWVPG quPI MPHARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 51 頁(yè)2)多工況行駛續(xù)駛里程的計(jì)算 多工況續(xù)駛里程為式中， 為每個(gè)狀態(tài)行駛距離（km）； 為車(chē)輛能夠完成的狀態(tài)總數(shù)。kiiSS1iSkHARBIN INSTITUTE OF TECHN

25、OLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 52 頁(yè)1)滾動(dòng)阻力系數(shù)對(duì)續(xù)駛里程的影響 輪胎的滾動(dòng)阻力系數(shù)越小，續(xù)駛里程越大。所以降低輪胎滾動(dòng)阻力系數(shù)可明顯增加電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程。 采用滾動(dòng)阻力系數(shù)小的子午線輪胎，增大輪胎氣壓等是增加電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程的重要途徑。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 53 頁(yè)2)空氣阻力系數(shù)對(duì)續(xù)駛里程的影響 通過(guò)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)進(jìn)行流線型設(shè)計(jì)，底部做成光滑表面，同時(shí)取消散熱器罩等措施，可以降低空氣阻力系數(shù)。3)機(jī)械效率對(duì)續(xù)駛里程的影響 提高電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，能有效地增加電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程。電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)質(zhì)量越小，行駛速度越低，機(jī)

26、械效率對(duì)續(xù)駛里程的影響越大。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 54 頁(yè)4)整車(chē)質(zhì)量對(duì)續(xù)駛里程的影響 整車(chē)質(zhì)量越大，續(xù)駛里程越?。徊⑶也煌?chē)速時(shí)，續(xù)駛里程也不相同。為了降低整車(chē)總重量，可通過(guò)采用輕質(zhì)材料的方法實(shí)現(xiàn)。5)蓄電池參數(shù)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程的影響 蓄電池參數(shù)包括很多，這里主要從蓄電池的放電深度、電池比能量、電池箱串聯(lián)電池個(gè)數(shù)、電池箱并聯(lián)電池組數(shù)、蓄電池的自行放電等幾個(gè)方面分析。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 55 頁(yè)4.4 4.4 純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)準(zhǔn)確和可靠地獲得電池S

27、OC是電池管理系統(tǒng)中最基本和最首要的任務(wù)。蓄電池的荷電狀態(tài)是不能直接得到的，只能通過(guò)對(duì)電池特性電壓、電流、電池內(nèi)阻、溫度等參數(shù)來(lái)推斷。這些參數(shù)與SOC的關(guān)系并不是簡(jiǎn)單的對(duì)應(yīng)的關(guān)系。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 56 頁(yè) 1)實(shí)時(shí)采集電池系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù) 實(shí)時(shí)采集電動(dòng)汽車(chē)蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。2)確定電池的SOC 準(zhǔn)確估測(cè)動(dòng)力電池組的SOC，從而隨時(shí)預(yù)報(bào)電動(dòng)汽車(chē)儲(chǔ)能電池還剩余多少能量或儲(chǔ)能電池的SOC，使電池的SOC值控制在30%70%的工作范圍。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLO

28、GY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 57 頁(yè)3)故障診斷與報(bào)警 當(dāng)蓄電池電量或能量過(guò)低需要充電時(shí)，及時(shí)報(bào)警，以防止電池過(guò)放電而損害電池的使用壽命；當(dāng)電池組的溫度過(guò)高，非正常工作時(shí)，及時(shí)報(bào)警。4)電池組的熱平衡管理 其功能是通過(guò)風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內(nèi)。5)一致性補(bǔ)償 當(dāng)電池之間有差異時(shí)，有一定措施進(jìn)行補(bǔ)償，保證電池組表現(xiàn)能力更強(qiáng)，并有一定的手段來(lái)顯示性能不良的電池位置，以便修理替換。HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 58 頁(yè)6)通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)各檢測(cè)模塊和中央處理單元的通訊 在電動(dòng)汽車(chē)上實(shí)現(xiàn)電池管理的難點(diǎn)和關(guān)鍵在于如何根據(jù)采集

29、的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，建立確定每塊電池剩余能量的較精確的數(shù)學(xué)模型，即準(zhǔn)確估計(jì)電動(dòng)汽車(chē)蓄電池的SOC狀態(tài)。 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 59 頁(yè)硬件的設(shè)計(jì)取決于管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能。保證采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠穩(wěn)定的系統(tǒng)通信、抗干擾性。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定需要采集動(dòng)力電池組的數(shù)據(jù)類(lèi)型；根據(jù)采集量以及精度要求確定前向通道的設(shè)計(jì)；根據(jù)通信數(shù)據(jù)量以及整車(chē)的要求選用合理的總線。 電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 61 頁(yè)1). 電壓采樣的實(shí)現(xiàn) 電壓采樣是對(duì)電動(dòng)汽車(chē)電池

30、組的電壓進(jìn)行采樣，每個(gè)電池組由10個(gè)單體電池構(gòu)成。本系統(tǒng)中一共有14個(gè)電池組組成電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池。原理如下圖所示，每個(gè)電池為一個(gè)電池組。電壓數(shù)據(jù)采集方案硬件框圖 HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 63 頁(yè)2).電流采樣的實(shí)現(xiàn) 采用電流傳感器LT308（LEM），該電流傳感器是基于霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器，具有高的精度、良好的線性度和最佳的反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)也具有很好的抗干擾能力。其測(cè)量電路如下圖所示。電流采樣部分示意圖HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車(chē)技術(shù) 第 65 頁(yè)3)溫度采樣的實(shí)現(xiàn) 溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用直接電源供電方式。當(dāng)DS18B20處于寫(xiě)存儲(chǔ)器操作和溫度A/D變換操作時(shí)，總線上必須有強(qiáng)的上拉，上拉開(kāi)啟時(shí)間最大為10。由于單線制只有一根線，因此發(fā)送接收口必須是三態(tài)的。溫度測(cè)量圖HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能