汽车理论最新版课件2.5-2.6
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
50
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
51
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
本章内容结束
下一章
52
43
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
燃油流量传感器的结构
44
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
四活塞燃油流量计原理
45
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
回油的连接图
46
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
二、室内试验
1.转鼓试验台
47
测量油耗和排放的转鼓试验台
48
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
8
第五节 电动汽车的研究
9
第五节 电动汽车的研究
三、混合动力电动汽车的节油原理
1）储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在 汽车的一般行驶中吸收、储存电能，而在需要提供大功率 时提供电能，从而可以采用小型的发动机，工作中发动机 的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最 优工作区域内；
非接触式汽车速度计的光路原理
36
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
梳状光电器件的工作原理
37
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
4.爬坡度的测试
1）坡道要求
➢应有一系列不同坡度的坡道； ➢坡道长度不小于25m； ➢小于30%的坡道可用沥青铺装； ➢大于30%的坡道应为水泥路面。
38
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
N 657.8N
F Ff Fw 2390.44N
s EB 103 3600Tmc 0.7q 149262m
F
30
第五节 电动汽车的研究
第五节 电动汽车的研究 本节内容结束 下一节
31
第二章 汽车的燃油经济性
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
32
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
➢从环保角度看，电动汽车造成的污染较小。 ➢从能源角度看，电动汽车将使能源利用多元化和高效 化，达到能源可靠、均衡和无污染的目的。
2
第五节 电动汽车的研究
3
第五节 电动汽车的研究
电动汽车的类型
➢纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。
➢燃料电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接 转换成电能的电化学发电器。
2）采用辅助动力驱动，打破了纯电动汽车续驶里 程短的限制，长途行驶能力可与传统汽车相媲美；
3）大大提高了燃油经济性，还可以以纯电动方式 工作，成为零排放汽车；
6
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：
4）空调系统等附件由内燃机直接驱动，有充分的能 源供应，保证了汽车的乘坐舒适性；
CD Aua2 21.15
0.7 7.95ua2 21.15
0.263ua2
21
第五节 电动汽车的研究
1.驱动力—行驶阻力平衡图
22
第五节 电动汽车的研究
功率平衡图
23
第五节 电动汽车的研究
2.最大爬坡度
D F Fw 35.18Tm 0.263ua2
G
17000 9.8
2.11104Tm 1.58106 ua2
第第二二章章 汽汽车车的的燃燃油油经经济济性性
第五节 电动汽车的研究
➢本节将重点介绍电动汽车的特点；混合动力电动汽 车的特点、结构、节油原理；丰田Prius混合动力电动汽 车的工作模式；电动汽车的动力性计算等。
1
第五节 电动汽车的研究
电动汽车的特点
➢电动汽车集机、电、化多学科领域中的高新技术于一体， 是汽车、电力、自动控制、化学、计算机、新能源和新材 料等工程技术中最新成果的集成产物。
➢试验路段路面良好、平直； ➢长度为500m或1000m； ➢汽车挂常用挡（一般为最高挡）； ➢以20km/h、30km/h等10km/h的整数倍车速等速驶过测 量路段。 ➢利用燃油流量计与秒表测出通过该路段的油耗与时间； ➢计算相应的百公里油耗与实际平均车速，得到等速百公 里油耗与车速的关系曲线。
交通部公路交通试验场的标准坡道
39
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
交通部公路交通试验场的标准坡道
40
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
2）坡度的换算
➢爬坡时，接合变速器 最低挡，节气门全开， 所能通过最陡坡道的坡 度便是最大爬坡度；
➢如果坡度不合适，可 以用增、减载荷或变换 挡位的办法，算出最大 爬坡度。
换算最大爬坡度
0
arcsin
Gaig1 Giga
sin
a
α0—换算得到的最大爬坡度； αa—试验时的实际坡度； G —汽车最大总质量的重力；
Ga—试验时的汽车重力； ig1 —变速器Ⅰ挡传动比； iga—试验时变速器所用挡位的传动比。
41
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
5.滚动阻力和空气阻力的测试
12
第五节 电动汽车的研究
13
第五节 电动汽车的研究
2.优化ICE曲线控制策略
➢从静态条件下发动机的万有特性出发，将一定发动机转速和 一定负荷下发动机的最低燃油消耗点连成一条线，也就是静态条 件下发动机的最佳工作曲线。
14
第五节 电动汽车的研究
2.优化ICE曲线控制策略
➢发动机在需求功率或转矩高于某个限值时才会工作。 ➢只有在极限情况下，如需求功率超过了蓄电池的最大功率调 节能力时，才会调整发动机的工作点。
3.加速时间计算
28
第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
29
第五节 电动汽车的研究
4. 50km/h匀速行驶的续驶里程
f 0.0076 0.000056ua 0.0104
Ff Gf 170009.8 0.0104N 1732.64N
Fw
CD Aua2 21.15
0.7 7.95 502 21.15
15
第五节 电动汽车的研究
五、实例分析
16
第五节 电动汽车的研究
17
第五节 电动汽车的研究
六、电动汽车的动力性计算
例
某电动大客车使用的电动机性能如下：
Tm
1146N m
b0
b1
nm
nm 2000r /min
4518.2 b2 nm 4518.22
b3
nm
4518.23
2000r / min nm 7200r / min
➢混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合， 充分发挥了二者的优势，可以从根本上解决现在纯电动汽车 动力性能差和续驶里程短的问题。
5
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：
1）电池容量大为减少，降低了整车质量，有利于 提高汽车动力性；
i
tan
arcsin
D
f
1 f 2 1 f 2
D2
24
第五节 电动汽车的研究
2.最大爬坡度
25
第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
D
F
Fw G
2.11104Tm
1.58 106 ua2
dua g D f
dt
26
第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
27
第五节 电动汽车的研究
F
Tmimi0T
Rr
Tm 2.93 6.2 0.92 0.475
35.18Tm
uaຫໍສະໝຸດ Baidu
0.377 nmRr i0im
0.377
nm 0.475 6.2 2.93
0.00986nm
Ff Gf 170009.8 0.0076 0.000056ua
1266.16 9.3296ua
Fw
➢燃料电池的效率是内燃机的2～3倍，无污染、无噪 声，排出的是水。
➢价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。
4
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
➢电动机与内燃机相比，具有清洁、安静、效率高的特点， 同时它的转速—转矩控制特性也比较灵活。
➢电动机在低转速时具有恒转矩的特性，高速时具有恒功率 的特性，可以在转速—转矩曲线下的任何一点工作。
蓄电池的平均 放电效率ηq
数值 1.29 0.90 6.2 180 0.95
19
第五节 电动汽车的研究
要求
1）绘制驱动力—行驶阻力平衡图； 2）计算最高车速、最大爬坡度和0～ 50km/h的加速时间； 3）计算充满电后，按照50km/h匀速行驶的续驶里程。
20
第五节 电动汽车的研究
1.驱动力—行驶阻力平衡图
2）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内 燃机，以节约燃油；
3）汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收 部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，进一步提高汽 车的燃油经济性。
10
第五节 电动汽车的研究
2005年12月15日，首次在海外生产的丰田Prius（普锐斯） 混合动力汽车在四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司 正式下线。上市时基准型28.8万元，高端型30.2万元。
参数 整车满载总质量/kg
迎风面积A/m2
空气阻力系数CD
数值 17000 7.95
0.7
参数
旋转质量换算 系数δ
电动机及其控 制器效率ηmc
主减速比i0
滚动阻力系数f
车轮滚动半径Rr / m
传动系总效率ηT
0.0076+0.000056ua 0.475 0.92
蓄电池组总能
量EB/（ kW h）
➢通过路上滑行试验求得。 ➢滑行时用五轮仪等测速仪器记录滑行过程的 u - t曲线。
Ff
Fw
cm
du dt
Tr r
δc—滑行时汽车的旋转质量换算系数； Tr—滑行时传动系加于驱动轮的摩擦阻力矩与从动轮 摩擦阻力矩之和。
42
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
6.路上燃油经济性试验
试验的基本要求如下
5）辅助动力可以向储能装置提供能量，保证混合动 力电动汽车无需停车充电，不需要进行专用充电设施 的建设；
6）电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池 的使用寿命。
7
第五节 电动汽车的研究
二、混合动力电动汽车的结构
➢混合动力电动汽车有多种结构形式和分类方法。 ➢根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同，可 以分为串联式、并联式和混联式。
11
第五节 电动汽车的研究
四、能量管理策略
设定目标如下： 1）使燃油经济性最优；2）使排放最低；3）使驱动系 统的成本最小化；4）维持或提高整车的各项性能。
1.电动机辅助控制策略
➢采用发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰 值功率。
➢容易对发动机运行工况进行优化。 ➢电动机响应快、控制灵敏，容易实现不同的控制方法。 ➢多用于并联式混合动力系统。
2.转鼓试验台可测量的参数 1）多工况燃油消耗与排放试验。
➢试验前要在道路上通过滑行试验测量 Ff Fw 。
➢将试验结果及汽车质量参数输入转鼓试验台后 可模拟加载。
2）等速百公里油耗试验。 3）加速性能试验。
49
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
3.其他常用的室内试验
1）传动系效率试验台可测量传动系机械效率。 2）轮胎试验台可测量滚动阻力系数。 3）风洞可测量空气阻力系数。
一、路上试验
1.动力性试验对试验环境的要求（我国）
1）路面平整、干燥、清洁，纵向坡度在0.1%之内； 2）大气温度在0～40℃之间，风速不大于3m/s； 3）汽车满载； 4）轮胎充气压力符合技术要求。
2.最高车速测试
➢汽车以最高车速行经一定距离路段（我国规定200m） 所需的时间来求得。
33
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
Tm—电动机转矩（ N m）；nm —电动机转速（r/min）。
拟合公式系数如下 b0 447.527 b1 0.165465
b2 3.60772104
b3 3.61349109
电动机自带减速器，速比 im =2.93；电动机的最高转速为
7200r/min。
18
第五节 电动汽车的研究
电动大客车的基本参数
3.加速时间的测试
➢起步连续换挡加速性能是指汽车以常用起步挡起步， 按最佳换挡时刻逐次换至高挡，节气门处于最大开度， 全力加速至0.8uamax的加速时间，也常用原地起步加速 至100km/h所需时间来表示汽车加速性能。
34
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
加速过程用非接触式汽车速度计来记录
35
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
51
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
本章内容结束
下一章
52
43
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
燃油流量传感器的结构
44
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
四活塞燃油流量计原理
45
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
回油的连接图
46
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
二、室内试验
1.转鼓试验台
47
测量油耗和排放的转鼓试验台
48
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
8
第五节 电动汽车的研究
9
第五节 电动汽车的研究
三、混合动力电动汽车的节油原理
1）储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在 汽车的一般行驶中吸收、储存电能，而在需要提供大功率 时提供电能，从而可以采用小型的发动机，工作中发动机 的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最 优工作区域内；
非接触式汽车速度计的光路原理
36
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
梳状光电器件的工作原理
37
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
4.爬坡度的测试
1）坡道要求
➢应有一系列不同坡度的坡道； ➢坡道长度不小于25m； ➢小于30%的坡道可用沥青铺装； ➢大于30%的坡道应为水泥路面。
38
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
N 657.8N
F Ff Fw 2390.44N
s EB 103 3600Tmc 0.7q 149262m
F
30
第五节 电动汽车的研究
第五节 电动汽车的研究 本节内容结束 下一节
31
第二章 汽车的燃油经济性
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
32
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
➢从环保角度看，电动汽车造成的污染较小。 ➢从能源角度看，电动汽车将使能源利用多元化和高效 化，达到能源可靠、均衡和无污染的目的。
2
第五节 电动汽车的研究
3
第五节 电动汽车的研究
电动汽车的类型
➢纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。
➢燃料电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接 转换成电能的电化学发电器。
2）采用辅助动力驱动，打破了纯电动汽车续驶里 程短的限制，长途行驶能力可与传统汽车相媲美；
3）大大提高了燃油经济性，还可以以纯电动方式 工作，成为零排放汽车；
6
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：
4）空调系统等附件由内燃机直接驱动，有充分的能 源供应，保证了汽车的乘坐舒适性；
CD Aua2 21.15
0.7 7.95ua2 21.15
0.263ua2
21
第五节 电动汽车的研究
1.驱动力—行驶阻力平衡图
22
第五节 电动汽车的研究
功率平衡图
23
第五节 电动汽车的研究
2.最大爬坡度
D F Fw 35.18Tm 0.263ua2
G
17000 9.8
2.11104Tm 1.58106 ua2
第第二二章章 汽汽车车的的燃燃油油经经济济性性
第五节 电动汽车的研究
➢本节将重点介绍电动汽车的特点；混合动力电动汽 车的特点、结构、节油原理；丰田Prius混合动力电动汽 车的工作模式；电动汽车的动力性计算等。
1
第五节 电动汽车的研究
电动汽车的特点
➢电动汽车集机、电、化多学科领域中的高新技术于一体， 是汽车、电力、自动控制、化学、计算机、新能源和新材 料等工程技术中最新成果的集成产物。
➢试验路段路面良好、平直； ➢长度为500m或1000m； ➢汽车挂常用挡（一般为最高挡）； ➢以20km/h、30km/h等10km/h的整数倍车速等速驶过测 量路段。 ➢利用燃油流量计与秒表测出通过该路段的油耗与时间； ➢计算相应的百公里油耗与实际平均车速，得到等速百公 里油耗与车速的关系曲线。
交通部公路交通试验场的标准坡道
39
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
交通部公路交通试验场的标准坡道
40
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
2）坡度的换算
➢爬坡时，接合变速器 最低挡，节气门全开， 所能通过最陡坡道的坡 度便是最大爬坡度；
➢如果坡度不合适，可 以用增、减载荷或变换 挡位的办法，算出最大 爬坡度。
换算最大爬坡度
0
arcsin
Gaig1 Giga
sin
a
α0—换算得到的最大爬坡度； αa—试验时的实际坡度； G —汽车最大总质量的重力；
Ga—试验时的汽车重力； ig1 —变速器Ⅰ挡传动比； iga—试验时变速器所用挡位的传动比。
41
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
5.滚动阻力和空气阻力的测试
12
第五节 电动汽车的研究
13
第五节 电动汽车的研究
2.优化ICE曲线控制策略
➢从静态条件下发动机的万有特性出发，将一定发动机转速和 一定负荷下发动机的最低燃油消耗点连成一条线，也就是静态条 件下发动机的最佳工作曲线。
14
第五节 电动汽车的研究
2.优化ICE曲线控制策略
➢发动机在需求功率或转矩高于某个限值时才会工作。 ➢只有在极限情况下，如需求功率超过了蓄电池的最大功率调 节能力时，才会调整发动机的工作点。
3.加速时间计算
28
第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
29
第五节 电动汽车的研究
4. 50km/h匀速行驶的续驶里程
f 0.0076 0.000056ua 0.0104
Ff Gf 170009.8 0.0104N 1732.64N
Fw
CD Aua2 21.15
0.7 7.95 502 21.15
15
第五节 电动汽车的研究
五、实例分析
16
第五节 电动汽车的研究
17
第五节 电动汽车的研究
六、电动汽车的动力性计算
例
某电动大客车使用的电动机性能如下：
Tm
1146N m
b0
b1
nm
nm 2000r /min
4518.2 b2 nm 4518.22
b3
nm
4518.23
2000r / min nm 7200r / min
➢混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合， 充分发挥了二者的优势，可以从根本上解决现在纯电动汽车 动力性能差和续驶里程短的问题。
5
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：
1）电池容量大为减少，降低了整车质量，有利于 提高汽车动力性；
i
tan
arcsin
D
f
1 f 2 1 f 2
D2
24
第五节 电动汽车的研究
2.最大爬坡度
25
第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
D
F
Fw G
2.11104Tm
1.58 106 ua2
dua g D f
dt
26
第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
27
第五节 电动汽车的研究
F
Tmimi0T
Rr
Tm 2.93 6.2 0.92 0.475
35.18Tm
uaຫໍສະໝຸດ Baidu
0.377 nmRr i0im
0.377
nm 0.475 6.2 2.93
0.00986nm
Ff Gf 170009.8 0.0076 0.000056ua
1266.16 9.3296ua
Fw
➢燃料电池的效率是内燃机的2～3倍，无污染、无噪 声，排出的是水。
➢价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。
4
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
➢电动机与内燃机相比，具有清洁、安静、效率高的特点， 同时它的转速—转矩控制特性也比较灵活。
➢电动机在低转速时具有恒转矩的特性，高速时具有恒功率 的特性，可以在转速—转矩曲线下的任何一点工作。
蓄电池的平均 放电效率ηq
数值 1.29 0.90 6.2 180 0.95
19
第五节 电动汽车的研究
要求
1）绘制驱动力—行驶阻力平衡图； 2）计算最高车速、最大爬坡度和0～ 50km/h的加速时间； 3）计算充满电后，按照50km/h匀速行驶的续驶里程。
20
第五节 电动汽车的研究
1.驱动力—行驶阻力平衡图
2）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内 燃机，以节约燃油；
3）汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收 部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，进一步提高汽 车的燃油经济性。
10
第五节 电动汽车的研究
2005年12月15日，首次在海外生产的丰田Prius（普锐斯） 混合动力汽车在四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司 正式下线。上市时基准型28.8万元，高端型30.2万元。
参数 整车满载总质量/kg
迎风面积A/m2
空气阻力系数CD
数值 17000 7.95
0.7
参数
旋转质量换算 系数δ
电动机及其控 制器效率ηmc
主减速比i0
滚动阻力系数f
车轮滚动半径Rr / m
传动系总效率ηT
0.0076+0.000056ua 0.475 0.92
蓄电池组总能
量EB/（ kW h）
➢通过路上滑行试验求得。 ➢滑行时用五轮仪等测速仪器记录滑行过程的 u - t曲线。
Ff
Fw
cm
du dt
Tr r
δc—滑行时汽车的旋转质量换算系数； Tr—滑行时传动系加于驱动轮的摩擦阻力矩与从动轮 摩擦阻力矩之和。
42
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
6.路上燃油经济性试验
试验的基本要求如下
5）辅助动力可以向储能装置提供能量，保证混合动 力电动汽车无需停车充电，不需要进行专用充电设施 的建设；
6）电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池 的使用寿命。
7
第五节 电动汽车的研究
二、混合动力电动汽车的结构
➢混合动力电动汽车有多种结构形式和分类方法。 ➢根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同，可 以分为串联式、并联式和混联式。
11
第五节 电动汽车的研究
四、能量管理策略
设定目标如下： 1）使燃油经济性最优；2）使排放最低；3）使驱动系 统的成本最小化；4）维持或提高整车的各项性能。
1.电动机辅助控制策略
➢采用发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰 值功率。
➢容易对发动机运行工况进行优化。 ➢电动机响应快、控制灵敏，容易实现不同的控制方法。 ➢多用于并联式混合动力系统。
2.转鼓试验台可测量的参数 1）多工况燃油消耗与排放试验。
➢试验前要在道路上通过滑行试验测量 Ff Fw 。
➢将试验结果及汽车质量参数输入转鼓试验台后 可模拟加载。
2）等速百公里油耗试验。 3）加速性能试验。
49
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
3.其他常用的室内试验
1）传动系效率试验台可测量传动系机械效率。 2）轮胎试验台可测量滚动阻力系数。 3）风洞可测量空气阻力系数。
一、路上试验
1.动力性试验对试验环境的要求（我国）
1）路面平整、干燥、清洁，纵向坡度在0.1%之内； 2）大气温度在0～40℃之间，风速不大于3m/s； 3）汽车满载； 4）轮胎充气压力符合技术要求。
2.最高车速测试
➢汽车以最高车速行经一定距离路段（我国规定200m） 所需的时间来求得。
33
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
Tm—电动机转矩（ N m）；nm —电动机转速（r/min）。
拟合公式系数如下 b0 447.527 b1 0.165465
b2 3.60772104
b3 3.61349109
电动机自带减速器，速比 im =2.93；电动机的最高转速为
7200r/min。
18
第五节 电动汽车的研究
电动大客车的基本参数
3.加速时间的测试
➢起步连续换挡加速性能是指汽车以常用起步挡起步， 按最佳换挡时刻逐次换至高挡，节气门处于最大开度， 全力加速至0.8uamax的加速时间，也常用原地起步加速 至100km/h所需时间来表示汽车加速性能。
34
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验
加速过程用非接触式汽车速度计来记录
35
第六节 汽车动力性、燃油经济性试验