新能源汽車技術(shù)大作業(yè)研-作業(yè)

1、北京航空航天大學研究生課程考核記錄北京航空航天大學研究生課程考核記錄2015-2016學年第一學期學號姓名成績課程名稱：新能源汽車技術(shù)表1為某電動汽車主要技術(shù)參數(shù)。試設(shè)計并計算該電動汽車的動力系統(tǒng)，包括電池組、電動機/發(fā)電機以及機械傳動系統(tǒng)等主要參數(shù)。表1電動轎車設(shè)計的基本參數(shù)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值整車滿載總質(zhì)量m(kg)1300滾動阻力系數(shù)f0.008+0.00006ua給蓄電池預留的附加載重mB(kg)500空氣阻力系數(shù)Cd0.4電機調(diào)速的轉(zhuǎn)速因子x=nmax/nbase42迎風面積A/m22電機低額te轉(zhuǎn)速時5min內(nèi)過載倍數(shù)koe52.5旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)81.38電機圖額te轉(zhuǎn)速時5min內(nèi)

2、過載倍數(shù)kce52最附車速要求UamaVkm/h125電機局額te轉(zhuǎn)速時1min內(nèi)過載倍數(shù)kGei2.5取大爬坡度要求imax/%)3070km/h時電機在1min內(nèi)過載倍數(shù)1.80100km/h加速時間t/s12100km/h時電機在1min內(nèi)過載倍數(shù)1.6車輪滾動半徑r/m0.335車速16km/h時續(xù)駛里程要求S(km)280經(jīng)常行駛車速/km/h1632車速32km/h時續(xù)駛里程要求S(km)300空調(diào)等輔助裝置功率Pk/kW1任課教師評語:考核日期:任課教師簽字:新能源汽車技術(shù)大作業(yè)表1電動轎車設(shè)計的基本參數(shù)參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值整車滿載總質(zhì)量m(kg)1300滾動阻力系數(shù)f0.008+0

3、.00006ua給蓄電池預留的附加載重mB(kg)500空氣阻力系數(shù)Cd0.4電機調(diào)速的轉(zhuǎn)速因子X=nmax/nbase42迎風面積A/m22電機低額th轉(zhuǎn)速時5min內(nèi)過載倍數(shù)kDe52.5旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)81.38電機圖額te轉(zhuǎn)速時5min內(nèi)過載倍數(shù)kGe52最附車速要求Uamakm/h125電機圖額te轉(zhuǎn)速時1min內(nèi)過載倍數(shù)kGe12.5取大爬坡度要求imax/%)3070km/h時電機在1min內(nèi)過載倍數(shù)1.80100km/h加速時間t/s12100km/h時電機在1min內(nèi)過載倍數(shù)1.6車輪滾動半徑r/m0.335車速16km/h時續(xù)駛里程要求S(km)車速32km/h時續(xù)駛里程要

4、求S(km)280300經(jīng)常行駛車速/km/h空調(diào)等輔助裝置功率Pk/kW16321所設(shè)計車型的滿載總質(zhì)量為1300Kg,電機調(diào)速因子為4,電機低額定轉(zhuǎn)速時過載倍數(shù)為2.5,32km/h續(xù)駛里程為300Km,最高車速為125Km/h,最大爬坡度為30?？梢钥闯鲈撥囆椭饕糜诘退俣叹嚯x出行，為縮短設(shè)計時間，并且提高設(shè)計可靠性，筆者搜集了市場上類似車型的設(shè)計參數(shù)，通過對比分析，為本車型設(shè)計提供參考和依據(jù)。下表為搜集到的北汽新能源公司兩款車型的主要參數(shù)，其整備質(zhì)量、最高車速、加速時間、最大爬坡度等參數(shù)指標均和所設(shè)計車型相差不大，因此，為縮短設(shè)計時間，降低開發(fā)成本，本車型動力參數(shù)設(shè)計設(shè)計將主要參考EV

5、160EV200兩款車型。北京航空航天大學研究生課程考核記錄表1參數(shù)配置產(chǎn)品配置EV160EV200適用銷售類型輕快版（舒適版）輕秀版（高配版）輕快版（舒適版）輕秀版（高配版）整備質(zhì)里（kg）1295129512951295功率（額定/峰值）（kW）30/5330/5330/5330/53扭矩（額定/峰值）（N?m）102/180102/180102/180102/180最舒車速（km/h）1251251251250-50km/h加速時間(s)4.74.74.74.70-80km/h加速時間(s)9.79.79.79.7最大爬坡度（）>25>25>25>25電池材料磷酸

6、鐵鋰磷酸鐵鋰三元鋰三元鋰電量(kWh)25.625.630.430.4電池系統(tǒng)循環(huán)壽命（90%DOD）>3000>3000>3000>3000工況續(xù)航里程（NEDC）160160200200等速續(xù)航里程（60km/h）200200245245為使轎車在城區(qū)常行駛的低速工況運行于電機額定轉(zhuǎn)速附近以提高效率，同時滿足高速公路行駛的最高車速，所以選擇調(diào)速范圍較寬的開關(guān)磁阻電機，具轉(zhuǎn)速因子x=nmax/nbase通?？蛇_6,在此設(shè)為4。1 .驅(qū)動電機所需的動力參數(shù)確定1.1 確定電機的額定功率Pe及其最高轉(zhuǎn)速n根據(jù)最高車速指標確定電機額定功率及其恒功率調(diào)速區(qū)的最高轉(zhuǎn)速。電機額定

7、功率由下式確定，新能源汽車技術(shù)大作業(yè)1-1P_1"GfUa,CdAu：GiUa十-mUae=工（360076140360036001,設(shè)爬坡度i=0,加速度du/dt=0,即忽略式中的后兩項。設(shè)所需要的最高車速Uamax為式中3，將汽車滿載質(zhì)量G=mg、傳動系效率小、空氣阻力系數(shù)CD、車身迎風面積A、滾動阻力系數(shù)f帶入上式，可得電動汽車以最高車速Uamax行駛所需功率，再略留余量作為汽車在高速公路長期穩(wěn)定運行中電機所需額定功率Pe。計算得功率Pe=29.76KW,按國家標準推薦的電機功率等級，以偏大值選驅(qū)動電機額定功率Pe-30KW0預設(shè)總傳動比iqi0=15.6,由g1-20.37

8、7rnUa二igi0得：0=UamaxMigi0=15440r/min,即為最高轉(zhuǎn)速nmax。0.377r1.2 確定電機的額定轉(zhuǎn)速ne和額定轉(zhuǎn)矩Te按所選電機的轉(zhuǎn)速因子*=0代/，可求得對應(yīng)于基速的額定轉(zhuǎn)速ne=X=3860r/min,由T=里亞得對應(yīng)的額定轉(zhuǎn)矩Te=9550巳=74.2N，m。xnne1.3 確定采用一檔齒輪減速的傳動比i0現(xiàn)有電動機調(diào)速范圍均能滿足汽車的行駛工況對車速的要求，設(shè)檔位數(shù)為1,即ig=1,igi°=i。按車速盡可能運行于電機額定轉(zhuǎn)速附近以提高電機效率的原則，取該電動汽車的經(jīng)常行駛車速Ua=31.25Km/h,由j。=0,3771Tle得i°

9、=15.6。Ua北京航空航天大學研究生課程考核記錄所以取彳動比io=15.6。1.4 校核最大爬坡度imax由下式計算在最大爬坡度時所需要的最大扭矩，Tdigi°t=Gfcos：C"u2GsinQ(+"m51-3r21.15dt設(shè)加速度a=0,即忽略式中最后一項。4為電機額定轉(zhuǎn)速叫時對應(yīng)的車dt速，最大爬坡角度amax=arctan0.3=16.7；計算得Td=89.1Nm,電機低速時最大過載轉(zhuǎn)矩TDe5=kDe5乂Te=185.5Nm。將Td與電機所測得低速時可輸出的最大過載轉(zhuǎn)矩相比較，校核該電機滿足最大爬坡度指標要求。1.5 根據(jù)加速性能指標校核電機的峰值功率

10、和過載能力根據(jù)所設(shè)計汽車的加速性能指標，按低速恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速區(qū)加速時間tT和高速恒功率調(diào)速區(qū)加速時間tP確定:tT1-4m21.15rUae-Ua3.621.15TdGei0T-21.15rGfrCDAUae扇12P41I5m21.15r(Ua2Uae)Ua2Uaei.ctp=一,?-2+tT>1-523.621.15TdGi0T21.15rGf-rCDAUaeUa222Uae-Ua1其中，起始車速Ua1=0Km/h,終止車速Ua2=100Km/h,考慮到采用的為軸驅(qū)動形式，相比所給參數(shù)按照輪轂電機驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)6要小，所以取5=1.3,按照Tl=9550PL和電機的過載倍數(shù)，求得轉(zhuǎn)

11、速為明、2時的過載轉(zhuǎn)矩nTdGe、TdG2,以及平均過載轉(zhuǎn)矩TdG=(TdGe+TdG2y2。計算得：*=1.89S,tP=5.4s。所以，該汽車從0加速到100Km/h所需時間為t=燈+tP=7.29s<12s,滿足加速時間要求新能源汽車技術(shù)大作業(yè)1.6確定電源系統(tǒng)所要求的總功率由所得電機額定轉(zhuǎn)速時最大過載轉(zhuǎn)矩TdGe=l85.6Nm,計算電機所需峰值功率RgJ"2=75KW,考慮到電機及其驅(qū)動控制器的預估效率“mc=90%,加9550上空調(diào)等輔助裝置功率Pk=1KW,求得7590%1-84.3KW,略留余量確定汽車電源系統(tǒng)所要求的總功率為P總=85KWo2.確定蓄電池組所需

12、總能量和校核續(xù)駛里程2.1 確定電源系統(tǒng)標稱電壓和總能量參照國標對電動汽車電機推薦的電源電壓等級，選取電壓u=312Vo所要求最大電流I=30000/312=96.2A,略留余量選取I=97A。選擇磷酸鐵鋰LiFePO4蓄電池，按單體電池電壓為3.2V,單體電池容量為20Ah,如此采用97/20=5個單體電池并聯(lián)成電池組容量為100Ah,再由98個該電池組進行串聯(lián)。由此可確定電源系統(tǒng)的標稱電壓為313.6V;蓄電池總?cè)萘繛?00Ah;總電能EB=313.6M0.1=31.36KWh;電壓應(yīng)用范圍為250376V。2.2 校核車速16Km/h時的續(xù)駛里程計算汽車在良好水平路面上以16Km/h勻速行駛所需功率Pe為，3Pe=PfPw=-GuaCDUa=0.5KW2-1360076140考慮到新舊蓄電池等因素，蓄電池以總電量的放電量系數(shù)q=0.8;預估蓄電池平均放電效率*=95%；及已定的*=92%、*c=90%;代入蓄電池總電能EB=31.36KWh;和車速31.25Km/h平路勻速時所需功率Pe=0.5KW,一次充滿電以車速31.25Km/h平路勻速行駛可達續(xù)駛里程s按下式計算：北京航空航天大學研究生課程考核記錄s=T"Km2-2大于指標要求280Km,滿足指標要求。2.3 校核車速32Km/h時的續(xù)駛里程求得