德州學(xué)院汽車工程學(xué)院　楊曉麗　于士軍

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電動汽車動力管理系統(tǒng)的設(shè)計

德州學(xué)院汽車工程學(xué)院楊曉麗于士軍

摘要∶隨著國民生活水平的提高，我國對汽車的需求量也隨之增長，我國傳統(tǒng)汽車工業(yè)面臨著嚴(yán)峻的形勢和挑戰(zhàn)，近些年來環(huán)境污染不僅給人們的生活帶來了不便，更對身體健康造成了嚴(yán)重影響。電動汽車的出現(xiàn)基本可以實(shí)現(xiàn)“零污染、零排放”，成了今后新能源發(fā)展的主要研究方向，本設(shè)計對電動汽車動力系統(tǒng)的設(shè)計、性能指標(biāo)等進(jìn)行深入探究并對其動力系統(tǒng)的參數(shù)匹配、電動機(jī)參數(shù)、電池參數(shù)以及影響電動汽車動力系統(tǒng)的種種因素進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。

關(guān)鍵詞：電動汽車；動力系統(tǒng)；參數(shù)匹配

1　汽車動力系統(tǒng)參數(shù)的分析

1.1電動汽車的動力性分析

電動汽車的動力性主要包括汽車的驅(qū)動力、加速能力、爬坡能力、最高車速和傳動系最小速比的確定。電動汽車的驅(qū)動能力是指作用在驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的對地面的圓周力，地面對驅(qū)動輪的反作用力即是驅(qū)動汽車的外力；汽車的動力性是指汽車在良好路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定的，所能產(chǎn)生的平均行駛速度；汽車的加速能力是指電動汽車原地起步的加速能力和超車加速能力；電動汽車的爬坡能力是指在良好的道路上以最低行駛車速上坡的最大坡度。

汽車傳動系傳動比的確定：

（1）若裝有三軸變速器且以直接擋作為最高擋時，最小傳動比就是主傳動比；

（2）當(dāng)滿足最大爬坡度、最低穩(wěn)定車速時其中二者較大值就為頭擋傳動比；

（3）傳動系的最小傳動比是由最高車速要求決定的，當(dāng)驅(qū)動功率和克服行駛阻力所需功率相等時，該點(diǎn)車速就是最高車速。

1.2電動汽車動力性能參數(shù)

電動汽車是用電力驅(qū)動車輪行駛的，其動力性能參數(shù)將直接影響電動汽車的動力系統(tǒng)。通過對國內(nèi)外電動汽車動力性能參數(shù)的對比，可詳細(xì)地了解到國內(nèi)外汽車動力的各個參數(shù)對汽車的影響。因此，在選擇汽車的動力參數(shù)時，應(yīng)當(dāng)綜合考慮電池組的壽命、續(xù)駛里程等問題。

2　電動汽車動力系統(tǒng)主要元件的選擇

電動汽車動力系統(tǒng)元件需要從汽車的車速、加速性能、行駛里程、電池的壽命等多方面考慮，下面逐一進(jìn)行分析。

圖1　電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1動力元件蓄電池的設(shè)計

蓄電池是直接給電動汽車提供動力源的裝置，它的容量越大，續(xù)駛里程也會越長，蓄電池主要分為三類：

（1）第一類是鉛酸電池。歷史悠久，技術(shù)成熟，由于它低廉的價格，被電動汽車廣泛使用成為主要的電源。但是它的續(xù)駛里程最短，而且體積也很大，利用率比較低，需要經(jīng)常充電，縮短了電池的壽命。

（2）第二類是堿性電池。主要包括鎳鎘電池和鎳氫電池，它的優(yōu)點(diǎn)是充電速度快，比能量和比功率也比鉛酸電池高，雖然價格比鉛酸電池高，但是它在某種程度上大大提高了電池的續(xù)航能力和動力性能。

（3）第三類是鋰離子電池。鋰離子電池有著能量密度高、使用壽命長、充電效率高等優(yōu)點(diǎn)。

2.2鋰離子電池優(yōu)勢突出

本文選擇以鋰離子為研究對象，通過三種電池比較可以看出，雖然鋰離子電池的成本高，但是其優(yōu)點(diǎn)足以掩蓋其缺點(diǎn)，鋰離子電池勢必會成為今后電動汽車優(yōu)先選用的動力源。

3　電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的選擇

3.1電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)主要為電動機(jī)

電動汽車對電動機(jī)的要求可以總結(jié)為以下幾點(diǎn)：（1）電動機(jī)在整個運(yùn)行的范圍內(nèi)，應(yīng)該具有很高的效率，便于提高一次充電的續(xù)駛里程；（2）電動機(jī)應(yīng)將能量回收后再反饋給蓄電池，使電動汽車具有最佳的能量利用率；（3）電動機(jī)的使用壽命長，能在惡劣的環(huán)境下工作；（4）電動機(jī)在運(yùn)行時應(yīng)該保證噪聲低，綠色環(huán)保。綜合上述幾個方面來看，交流電動機(jī)最適合應(yīng)用在電動汽車中，它能更好地滿足電動汽車的需求。

3.2傳動系傳動比的設(shè)計

（1）滿足最大爬坡度

（2）滿足最低穩(wěn)定車速

（3）依據(jù)動力性或者經(jīng)濟(jì)性選擇（設(shè)定i1＜i2＜i3）

I3最高車速較低，后備功率大Umax＞Up3；

I2最高車速最大，后備功率一般Umax=Up3；

I1最高車速最低，后備功率最小Umax＜Up1。

汽車側(cè)重于動力性取時I3，側(cè)重于經(jīng)濟(jì)性時取I1。

4　優(yōu)化動力系統(tǒng)的動力實(shí)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)

電動汽車的動力實(shí)驗(yàn)——汽車最高車速實(shí)驗(yàn)方法：測定汽車以最高車速行駛一定距離路段所需時間。具體步

驟，設(shè)置一系列不同坡度的坡道，長度不能小于25m，小于30%的坡道路面用瀝青鋪裝，大于等于30%的坡道應(yīng)該為水泥路面，實(shí)驗(yàn)時，電動汽車停于坡道前平地上，接合傳動系的最低擋，節(jié)氣門開進(jìn)行爬坡，直至實(shí)驗(yàn)終了，所能通過的最陡坡道的坡度，即是汽車的最大爬坡度。

電動汽車經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)——一種為等速行駛百公里燃油消耗量試驗(yàn)方法：在路況良好的平直道路上，選定一段距離，以不同的整倍數(shù)車速等速行駛測量路段，利用燃油流量計與秒表測出通過該路段的油耗與時間，計算出相應(yīng)的百公里油耗與實(shí)際平均車速；另一種方法為轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺試驗(yàn)方法：在轉(zhuǎn)鼓實(shí)驗(yàn)臺上測試之前，測試汽車應(yīng)先到路上進(jìn)行滑行試驗(yàn)，以確定其行駛阻力，將滑行試驗(yàn)結(jié)果及汽車質(zhì)量參數(shù)輸入轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺，進(jìn)行多工礦燃油消耗試驗(yàn)與排放試驗(yàn)。

5　結(jié)束語

本文系統(tǒng)地論述了整車性能參數(shù)對動力系統(tǒng)的影響，針對蓄電池是影響電動汽車動力的最主要因素介紹了如何選擇蓄電池，并且通過三種框架的對比，分別說明了要想提高電動汽車的動力性應(yīng)當(dāng)盡可能使電動汽車的優(yōu)化性達(dá)到最大，本文還用兩種試驗(yàn)著重說明了如何提高動力性、經(jīng)濟(jì)性以及動力系統(tǒng)的各個參數(shù)對動力系統(tǒng)的影響。隨著科技的發(fā)展，電動汽車憑借著綠色環(huán)保無污染、節(jié)能減排的這一優(yōu)點(diǎn)必將成為汽車未來發(fā)展趨勢的重點(diǎn)，本文為今后電動汽車的設(shè)計提供了一定的參考數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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