1、i20in5)E壯朋汽車工程師FOCUS技術聚焦技術看點廝酥零部件技術湖北省重點實驗室） 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, i20in5)E壯朋汽車工程師FOCUS技術聚焦摘要：動力系統參軟選擇與匹配對電動汽車的動力性和經濟性會產生很大的影響 文幸在理論計算和工程分析的基 礎上.對電機.電池以及傳動系傳動比進行了參敦匹配.分析了純電動汽車傳動系參敦的選擇對電動汽車枝能的 妙響 ADVISOR仿幾結果表明，所逸動力總成部件與整車匹配后鎧夠満足純電動僑車動力性的妥求

2、為純電動汽 車動力系統參軟選擇與匹配提供了參考關鍵詞：電動汽車；動力系統；參數匹配；動力性仿真Selecting and Matching oil Powei* Train Parameters of Pure Electric VehiclesAbstract: The parameter selecting and matching of power train has great impacts on dynamic property and fuel economy of electnc vehicle On the basis of theoretic calculation and

3、 engineering analysis, parameter matching of motor, battery and gear ratio of dnvetrain are conducted And the impacts on the performance of electnc vehicle that the parameter s' selecting and mat clung would have made are analyzed ADVISOR simulation results indicate that the selected power train

4、 parts can meet the requirements of dynamic performance after matching with electnc vehicles, It provides reference for selecting and mat clung on power train parameters of pure electric vehiclesKeywords: Electric vehicle; Power train; Parameter matching; Dynamic simulation1994-2011 China Academic J

5、ournal Electronic Publishing House. All rights reserved, i20in5)E壯朋汽車工程師FOCUS技術聚焦1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, i20in5)E壯朋汽車工程師FOCUS技術聚焦20壯紀末以來，能源危機和汽車尾氣排放成為 制約傳統汽車業發展的2大技術問息.前電動汽車可 以實現零排放及能源的介理利丿U,其動力性指標完全 町以達到內燃機汽年的要求，因此，電動汽車必然成 為21世紀重嬰的新型綠色環保交通E

6、H。近年來 關丁純電動汽車的研究主耍集中在動力電池等能量心 儲系統和電驅動系統控制策略的開發方面，在動力電 池和其他技術取得有效突破之詢，對動力系統部件的 設計參數進行研究是提高電動汽車性能的巫耍乎段Z 叫動力系統參敷選擇或匹配不當,對電動汽車的 動力性、經濟性和續駛里程等都將有顯苕的影響。1電動汽車動力系統設計要求電動汽車的動力性主耍取決動力系統參數匹 配，包括動力電池、驅動電機及傳動系統控制器等部 件。根據設訟耍求，文章設計的電動汽車垠高車 36速80 km/h,展大爬坡度30%,續駛里程110 km,060km/h加速時M 20 s0相關整車參數,如農1所O表1電動汽車整車相關參數WS整

7、孑質董仇1 150迎風U枳/m1.6車鴕滾力半徑加0.2X3鳳匡系放03賈雖轉抿系數1.04傳勁效率滾勁俎力系數0.0152 驅動電機參數選擇與匹配驅動電機是電動汽車行駛的動力源，電機參數匹 配主要包括電機的峰值功率和額定功率、電機的垠高 轉速和額定轉速等。2.1電機峰值功率及額定功率的匹配電機的功率大小直接關系到電動汽不動力性的好 壞。電機功率越大，電動汽車的加速性和最大爬坡度1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, E加汽車工撕© 1994-2011 Chi

8、na Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, Feature© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, max其中'人一3 600%1越好.但電機的體積和質就也會相應地増加同時電 機不能經常保持在高效率區L作，降低電動汽車的 能星利用率，降低了汽車的續駛里程。驅動電機的放 大功率（Eg）必須滿足最高午速時的功率（幾）、 最大爬坡度時的功率（R）及根據加速時間的

9、功率（人） 耍求，即：Pez2max（PJJ。心心（電機擴大恒功率區系數）増大0值 可使電機在恒轉矩區獲得較犬的轉矩，提髙汽車的 加速和爬坡性能。但8值過大,會導致電機工作電流 和逆變器的功率損耗和尺寸増大叫 因此“值一般取23。2.3電機轉矩的選擇入乂的選擇需耍滿足汽車起動轉矩和如x的要求, 同時結合傳動系最大傳動比（心丿和張x來確定.© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, 一一 CDAtC嘟os a. +mgsin a* + 刁百+土I, 4- C&#

10、176;AU* t3 600/,術（2 眞 1-521.15x2.5式中："m«最高車速，km/h：帀一傳動系機械效率：加電動汽車整備質戢，kg；/滾動阻力系數；Cd空氣阻力系數：A迎風|何積，m'： j最大爬坡度，（。）； 嗎爬坡車速，km/h：汽乍的加速末速度，km/h：4汽車加速時間，s°電機的峰值功率與額定功率的關系為：式中：幾.一電機醱值功率，kW：電機額定功率，kW：1電機過載系數。根據E ax選擇驅動電機的峰值功率，文總選擇Pffi=10kW, P外=30kW。2.2電機最高轉速和額定轉速選擇與匹配驅動電機的額定轉速 g 和最高轉速（j） 的

11、選取應符合驅動電機的轉矩轉速特性耍求，如 圖1所示。在啟動即低轉速時得到恒定的 轉矩 （j，同時在高轉速時得到恒定的較高功率（叭）。T > 1 噸（/cosa+sina”* mtx x."t"max式中：r汽車輪胎滾動半徑，m：Gx傳動系統最大傳動比。3 電池組參數設計電池組容屋的選擇主耍考慮汽車行駛時的垠人輸 出功率和消耗的能量，以保證電動汽車對動力性和續 駛里程的要求。3.1由最大輸出功率確定電池組數目（吟）maxAmaxMcc式八 A max電池最大輸出功率 kW：%電機工作效率："“一 電機控制器工作效率.3.2由續駛里程確定電池組數目（“）1 00

12、0n =cm式中，L電動車續駛里程.km；W'電動汽車行駛1 km所消耗的能雖：kW：C】單節電池額定容鼠，A-h：5單節電池電壓，V。取”p和”的較人值作為垠后確定的電池組數LU 4 傳動系的參數設計電動汽仁的傳動條苓數匹配設計主要包括：變速 器傳動比及擋位的確定和主減速器的匹配設計等。在 電機輸出特性一定時，傳動系速比如何選擇,依賴丁 胳車的動力性能指標要求。4.1戰小傳動比（匸）的確定由電機最高轉速和最高行駛車速確定的為：U =0.377%A1!1：電機最髙轉速，r/nun:%«電動汽車最島車速，km/h.4.2厳大傳動比的確定FOCUSEn朋汽車工程師2011年5月由

13、最大爬坡度和最大輸岀扭矩決定的jc為：_ mg（f cos+ sin） r也=-2 tqmaxVT式中：電機最大血出扭矩N-111 o一般電動汽車應貝備30%的爬坡能力。由授髙車速和電機最高轉速對應的電機扭矩決定的j為叫 （mgf + 他）尸式中：Fw垠高車速下電動汽車的空氣阻力，N： rMSjmx電機最高轉速下對應的輸出轉矩,Nm。綜上,確定驅動電機額定轉速兔=2 500 r/mm, 瑕島轉速=6 000 r/min,額定轉矩£=75 Nm,最 大轉矩 7x=115N-mo4.3減速器擋位的確定采用交流驅動系統時，需耍考慮2個主耍的動力 與阻力平衡點：一是以常規彳了駛乍速等速T：地

14、彳丁駛的 轉矩平衡點二是最高車速時的轉炬平衡點。它們對 電動汽車的傳動系描位數的選擇產牛審:耍影響。理論 上，應使電動汽車的常規車速落在基頻上，以白接擋 獲衍眾高車速，功率平衡點在等功率段上。電動汽 車功率平衡圖,如圖2所示，圖2中，P.和©"w）/"T 分別為電機功率和爍擦陽力與空氣阻力對應阻功率， ”N為電機基頻，“N為電機基頻對應車速，心亦為電機 最髙轉速對應的車速.1）電機最高轉速和基頻能滿足”亠沖n三2 5, 電機從卑頻向上調速的范田足夠人，此時選擇1個描 位即可,其功率平衡圖,如圖h所示。在設計計算 時，先確定圖2a中的E點和力點，再根據仏點計算 傳動

15、系總傳動比耳，曲于僅選用1個擋位，可以計算 出主減速器傳動比。此時應注總變頻范圍也不宜過 大，一般右慮最高車速對應的電機轉速在其最髙轉速 的 90% 95%。2）電機最高轉速和基頻不滿足心葉2 2.5, 不夠大，此時應右慮覽加1個描位，It功率平衡圖， 如圖？b所示，此時需要根據合理分配主減 速器傳動比和變速器各擋傳動比。3）電機從基頻向上調速的范囤比較窄，滿足ZgV 1 &増加1個撈位后在等功率段午速無法 銜接起來，如圖2c所示，當車速達到C點后，進入 等轉矩匸作區，經過Z）點和E點進入等功率區，也 可以石慮増加1個擋位，傳動比設計計算方法同1） 和2）。4）如出現第3種惰況，應考慮

16、重新選擇電機參數。 文章中心“ N 2.5,此時選擇1個擋位即可。5動力性能仿真5.1動力性能仿真根據整車布置和設計方案，以廣泛應用于電動汽 車動力性仿真的ADVISOR軟件進行仿貞計算，建立 整車和關鍵部件（電機、電池和減速器等）的仿真模 型，建立模熨的基本步驟包括選擇乍輛和部件模塊， 進行各部件間的機械、電器和信號連接，輸入各模塊 主耍參數等.動力性仿真選用美國環境保護署E PA制訂的 城 r|j 道路循環 UDDS （Urban Dynamometer Dnving Schedule）作為逍路循環工況,該工況時間為1 369 “ 距離1199 km,要求嚴高午速為91.25 kni/h,

17、平均午 速31.51 km/h.仿真的車速悄況,如圖3所示.38（下轉第52頁）APPLICATIONe加汽車工程師2011年5月根據圖4,在CATIA V5中建模，如圖5所示。 在建必此模型時，因為我國的人體特征與韓國人的人 體特征更相近，選擇50百分位的韓國男/人體模型， 對人體模型進行調整，使H能夠與圖4所示的駕駛音 在駕駛過程中的舒適位曽及唯姿角度相符合，得到人 體垠佳坐姿。由此可以對座椅進行調整,使其能夠符 介人體舒適性耍求，隨著人體姿勢的變化，從而確定 出方向盤與朋椅之間距離的變化范用、踏板與午內地 板的角度范用以及朋椅與車內地板的高度大小范闈。fflS在CATIAV5中建立的駕駛

18、員模型由于駕駛人員的身材有差異，可以再選取95百 分位或90百分位的人體模型，確定出駕駛員座椅設 計時的一些參數。現在很多轎午上的座椅可以移動， 仔的汽車朋椅町以達到8個方向的移動，根據參數町 以設定座椅移動的數值范圉，通過一些裝置改變座椅 的參數（高度和角度等），從而大大擴展了汽午在不 同人樣的使用范圉，改善了駕駛員的乘坐舒適性。另 外，在CATIAV5中也提供了矣國和歐洲的人體模型, 如果所設計的車輛是出口到國外的，可以通過類國和 歐洲人體模吃得到另外的數據，使得汽午符合更多更 廣的人體生理特點。3 結論隨著科技的發展和進步以及人民生活質量的不斷 提高，人們所設計的產品將會越來越多地考慮人

19、-機- 壞境Z間的關系，人機I：程所涉及的領域將會越來越 廣泛，CATIA V5作為仃著強人功能的CAD/CAM軟 件，其人機T程的功能也將得到更廣泛地應用.參簿文獻1周 鳴，毛恩榮車輛人機工程學（Ml北處北京理工大學出版社. 2007:3-5.2張峻股，梅總丐趙俊芬CATIA V5人機工程學功能及應用J包 裝 1.2005.26 （3）:194-196ra羅衛幾 仙邱塑標基丁人機工程的汽車產椅設計pl現代機械. 2008（3）:59-60.4載修干莊達民人機工程（M|北京，北京航空航天大學出版社. 2002:15-165張立斌人機工程學及其在汽車設計中的應用P 汽車運用. 2009（8）:30-31.（收稿II 期.2010-12-08）© 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved, © 1994-2011 China Academic Journal Electronic Publishing House. A