第4章_1_纯电动汽车

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2.纯电动汽车组成与原理
电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和 辅助系统等三部分组成。 汽车行驶时，由蓄电池输出电能（电流）通 过控制器驱动电动机运转，电动机输出的转矩经 传动系统带动车轮前进或后退。 电动汽车续驶里程与蓄电池容量有关，蓄电 池容量受诸多因素限制。要提高一次充电续驶里 程，必须尽可能地节省蓄电池的能量。
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5.纯电动汽车的关键技术
4)．整车轻量化技术 （1）通过对整车实际使用工况和使用要求的分析， 对电池的电压、容量、驱动电动机功率、转速和转 矩、整车性能等车辆参数的整体优化，合理选择电 池和电动机参数。
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5.纯电动汽车的关键技术
2)．电池及管理技术 电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽 车发展的关键因素。 电动汽车用电池要求比能量高、比功率大、使用寿 命长，但目前的电池能量密度低，电池组过重，续 驶里程短，价格高，循环寿命有限。
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驱动桥
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4.纯电动汽车的特点
（1）无污染，噪声低 （2）能源效率高，多样化 （3）结构简单，使用维修方便 （4）动力电源使用成本高，续驶里程短
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5.纯电动汽车的关键技术
（2）通过结构优化和集成化、模块化优化设计，减 轻动力总成、车载能源系统的重量。 （3）积极采用轻质材料，如电池箱的结构框架、箱 体封皮、轮毂等采用轻质合金材料。 （4）利用CAD技术对车身承载结构件（如前后桥、 新增的边梁、横梁等）进行有限元分析研究，用计 算和试验相结合的方式，实现结构最优化。
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3.纯电动汽车驱动系统布置形式
（1）第一种与传统汽车驱动系统的布置方式一致， 带有变速器和离合器。只是将发动机换成电动机， 属于改造型电动汽车。 这种布置可以提高电动汽车的起动转矩，增加 低速时电动汽车的后备功率。
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P
a
C A 3 M du Mgf ua D ua ua 3600 76140 3600 dt
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1.电动机参数设计
1 1 M
Iw
R2
2 2 1 I f i g i0 t M R2
0 g
i i 式中，0 为主减速器的传动比；g 变速器的传动比。
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2.传动系传动比设计
2)．传动系速比的下限
由电动机最高转速对应的最大输出转矩和最大行驶车速对应 的行驶阻力确定传动系速比下限为
Fu max R i T t u max
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1.电动机参数设计
2)．根据汽车爬坡度确定电动机功率 电动汽车以某一车速爬上一定坡度消耗的功率为
P
i
C A 3 Mgi Mgf ua D ua ua 3600 76140 3600
u i 式中， a 为电动汽车行驶速度（km/h）； 为坡度。 3)．根据电动汽车加速性能确定电动机功率
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2.纯电动汽车组成与原理
包括电动机驱动器、控制器及各种传感器，其中最关 键的是电动机逆变器。 电动机不同，控制器也有所不同。控制器将蓄电池直 流电逆变成交流电后驱动交流驱动电动机，电动机输 出的转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。 有关电动机的相关内容已在第3章中介绍。
1.电动机参数设计
1)．根据汽车最高车速确定电动机功率 已知电动汽车期望的最高车速，选择的电动机功率 应大体上等于但不小于汽车以最高车速行驶时行驶 阻力消耗的功率之和。
CD A 3 Mgf P 3600 u max 76140 u max U max
式中，M 为整车质量（kg）；f 为滚动阻力系数； u C D 为迎风阻力系数；A 为迎风面积（㎡）； max 为最高行驶车速（km/h）。
I 式中， 为汽车旋转质量换算系数；w 为车轮的转动惯量 （kg·m2)；I f 为飞轮的转动惯量（kg·m2)； 为车轮 R i i 半径（m）；g 为变速箱传动比；0 为主减速器传动比。 电动汽车电动机的额定功率为
max{ P， P， P}
U i a
Per
t
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4.2 纯电动汽车传动系统参数设计
四个指标来评价： （1）起步加速性能 车辆在设定时间内由静止加速到额定车速或走 过预定的距离的能力。 （2）以额定车速稳定行驶的能力 对电动汽车来说，蓄电池和电动机应该能提供 车辆以额定车速稳定行驶的全部功率需求，并且根 据我国的道路状况至少能克服坡度为3%的路面阻力。
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典型电动汽车组成框图
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2.纯电动汽车组成与原理
1)．电力驱动系统 电力驱动系统主要包括电子控制器、功率转换器、 电动机、机械传动装置和车轮等。它的功用是将存 储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并 能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能 充入蓄电池。
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1.纯电动汽车分类
1).按用途分类 （1）纯电动轿车； （2）电动货车； （3）电动客车。 2)．按驱动形式分类 （1）直流电机驱动的电动汽车； （2）交流电机驱动的电动汽车； （3）双电机驱动的电动汽车； （4）双绕组电机电动汽车； （5）电动轮电动汽车。
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1.电动机参数设计
电动机的功率包括额定功率和最大功率。 电动机的功率不能选得太大，应该依照电动汽 车的最高行驶车速、爬坡度和加速性能来确定电动 机的功率。
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2.纯电动汽车组成与原理
2)．电源系统 包括电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是 向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控 制充电机向蓄电池充电。 纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍 氢电池、锂离子电池等。 纯电动汽车主要是指电池管理系统，它的主要功用 是对电动汽车用电池单体及整组进行实时监控、充 放电、巡检、温度监测等。
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2.传动系传动比设计
电动汽车传动比的选择应该满足汽车最高期望 车速、最大爬坡度以及对加速时间的要求。 1)．传动系速比的上限 传动系速比的上限由电动机最高转速和最高行 驶车速确定。
0.377 nmax R i u max
i i i
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4.2 纯电动汽车传动系统参数设计
（3）以最高车速稳定行驶的能力在电动汽车上，电 动机发出的功率应该能够维持车辆以最高车速行驶。 （4）爬坡能力 电动汽车能以一定的速度行驶在一定坡度的路面 上。另外，电动汽车的蓄电池所输出的电能和电量应 该能够维持电动汽车在一定工况下行驶额定的里程。
5.纯电动汽车的关键技术
1)．电机及控制技术 电动汽车的驱动电机属于特种电机，是电动汽 车的关键部件。 驱动电机应具有较宽的调速范围及较高的转速， 足够大的启动转矩，体积小、质量轻、效率高且有 动态制动强和能量回馈的性能。
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3.电池组容量设计
1)．由电动汽车所需的最大功率选择电池组数目
蓄电池的携带能量必须大于或等于电动汽车的 最大能耗，要求电池组数目为
n
Pe max Pb max e ec N
式中， e 为电动机的工作效率； ec 为电动机控制器 N 的工作效率； 为单个电池组所包含的电池的数目。
式中，Fu max 为最高车速对应的行驶阻力； 为电动机最 高转速对应的输出转矩。 由电动机的最大输出转矩和最大爬坡度对应的行驶阻力确定 传动系速比下限为 Fi max R
Tu max
i T
t
max
T F 式中， i max 为最大爬坡度对应的行驶阻力（N）； max 为电动机 最大输出转矩（N·m）。
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3.纯电动汽车驱动系统布置形式