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1、帶增程器的純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間:2010-10-2813:24來(lái)源:同濟(jì)大學(xué)作者:admin點(diǎn)擊:180次引入Range-Extender（增程器）概念，闡述純電動(dòng)汽車前期開發(fā)過(guò)程中動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計(jì)過(guò)程，旨在為純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)開發(fā)提供參考。0前言?眾所周知，我國(guó)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車方面一直落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，有很多關(guān)鍵技術(shù)依賴于發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車企業(yè)，常常被別人牽著鼻子走，這也造成了我國(guó)汽車行業(yè)長(zhǎng)期處在一種低水準(zhǔn)、高成本的模式下運(yùn)作，非常不利于我國(guó)汽車行業(yè)的正常發(fā)展。目前全球汽車行業(yè)正處于轉(zhuǎn)型階段，由于石油資源的短缺和環(huán)境的日益惡化，使得
2、人們不得不考慮從傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車向新能源電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)型，這也給我國(guó)汽車行業(yè)帶來(lái)了發(fā)展契機(jī)，大力發(fā)展新能源電動(dòng)汽車，掌握其關(guān)鍵技術(shù)，就能讓我國(guó)汽車企業(yè)在未來(lái)的全球競(jìng)爭(zhēng)中占得先機(jī)，在汽車行業(yè)占據(jù)領(lǐng)先地位。?1電動(dòng)汽車及Range-Extender簡(jiǎn)介?電動(dòng)汽車具有高效、節(jié)能、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。目前電動(dòng)汽車技術(shù)的研發(fā)已成為各國(guó)政府和汽車行業(yè)的熱點(diǎn)。電動(dòng)汽車指全部或部分用電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)的汽車。它包括燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV）和純電動(dòng)汽車（BEV）3種類型。其中純電動(dòng)汽
3、車（BatteryElectricVehicle）發(fā)展時(shí)間最長(zhǎng)，曾被全球汽車企業(yè)廣泛看好，從20世紀(jì)70年代至今，可以說(shuō)比其他類型電動(dòng)汽車的發(fā)展時(shí)間都長(zhǎng)，經(jīng)驗(yàn)也豐富，開發(fā)成本也較低。但由于目前蓄電池儲(chǔ)能有限，純電動(dòng)汽車存在一次充電后續(xù)駛里程短的問(wèn)題?？紤]采用在純電動(dòng)汽車上加裝一個(gè)增程器（Range-Extender）的方法來(lái)增加純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。增程器（Range-Extender）是為了增加純電動(dòng)汽車行駛里程而加裝在純電動(dòng)汽車上的一個(gè)附加儲(chǔ)能部件。通常用戶可以在出行時(shí)根據(jù)行駛里程需求自行選擇安裝或者不安裝（降低車重，可以減少能量消耗）
4、。增程器的形式通常有：小型發(fā)電機(jī)、蓄電池和燃料電池等。而由于增程器的工作特點(diǎn)，通常對(duì)其性能有如下要求：（1）要求系統(tǒng)可靠，長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)后可以立刻進(jìn)入工作狀態(tài)；（2）由于工況單一，要求對(duì)工作點(diǎn)進(jìn)行較好的優(yōu)化以降低系統(tǒng)成本，提高效率。相比純電動(dòng)汽車，帶Range-Extender的電動(dòng)汽車在行駛里程方面有很大的優(yōu)勢(shì)，相比傳統(tǒng)油電混合動(dòng)力汽車，帶Range-Extender的電動(dòng)汽車在排放方面優(yōu)點(diǎn)十分突出，而相比新型電電混合動(dòng)力汽車，帶Range-Extender的電動(dòng)汽車以蓄電池驅(qū)動(dòng)為主，更偏向于純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，因此也可視其為從混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)向純電動(dòng)驅(qū)
5、動(dòng)的一種過(guò)渡方法。?2動(dòng)力系統(tǒng)總體規(guī)劃?帶有Range-Extender的純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致如圖1所示。??設(shè)計(jì)車輛的動(dòng)力系統(tǒng)往往要先確定車輛的整車性能指標(biāo)。車輛的整車性能中與動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)的指標(biāo)主要包括：動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放等，對(duì)于電動(dòng)汽車還要確定其一次充電后的行駛里程。車輛的動(dòng)力性能通常采用最高車速、最大爬坡度和加速性能來(lái)衡量。經(jīng)濟(jì)性是通過(guò)車輛的百公里油（能）耗來(lái)衡量。排放則是通過(guò)百公里排放的污染物來(lái)衡量。首先根據(jù)開發(fā)目的和國(guó)家法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定待開發(fā)車輛的動(dòng)力性能指標(biāo)，其中加速性能用汽車從靜止加速到某一速度所需的時(shí)間來(lái)確定，通常使用
6、0~100km/h的加速時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)汽車的加速性能。在確定了待開發(fā)車輛的動(dòng)力性能要求之后，根據(jù)上述3個(gè)動(dòng)力性能指標(biāo)來(lái)確定驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)，對(duì)于電動(dòng)汽車即確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)。根據(jù)行駛里程的要求可以確定車輛儲(chǔ)能部件的參數(shù)，對(duì)于電動(dòng)汽車即確定蓄電池的電量。純電動(dòng)工況下為零排放，故只需考慮Range-Extender的排放問(wèn)題。?3選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)?理想車用電機(jī)的特性可以用圖2表示。轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速nb以下以Tmax恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，以上以Wb恒功率運(yùn)行。電機(jī)輸出特性與車輛行駛時(shí)車速范圍寬、低速轉(zhuǎn)矩大的要求相一致。根據(jù)上述分析，需要確定的電機(jī)性能參數(shù)包括：最大功率、最高
7、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速、額定功率等。下面通過(guò)分析車輛在不同工況下的受力情況和能量轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)電機(jī)參數(shù)。???3.1確定電機(jī)最大功率（1）最高車速工況整車力平衡方程：Ft=Ff+Fw??????????????????????（1）汽車驅(qū)動(dòng)力：Ft；滾動(dòng)阻力：Ff=m·g·f；空氣阻力：Fw=CdAV2/21.15，風(fēng)阻系數(shù)：Cd，汽車車速：V，迎風(fēng)面積：A，滾動(dòng)阻力系數(shù)：f。汽車以最高車速行駛所需要的電機(jī)功率：Pt=Ft·Vmax???????????????????（2）（2）最大爬坡工況整車力平衡方程：Ft=Ff+Fw+Fp????????????
8、?（3）坡道阻力：Fp=m2·g·sinαP2=Ft·Vb?????????????????????（4）?3.2確定電機(jī)最高轉(zhuǎn)速需要先選擇傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比：i。nmax=V·I
