汽車動力的案例
純電動汽車續(xù)航短，混合動力汽車是個好選擇
1814年，英國人喬治·斯蒂芬森發(fā)明了第一臺蒸汽機(jī)車，從此以煤為代表的能源原料供給和以蒸汽機(jī)為動力支持的生產(chǎn)生活方式，使人類社會生產(chǎn)力、交通方式發(fā)生了顯著的提升。
十九世紀(jì)七八十年代，以煤氣和汽油為燃料的內(nèi)燃機(jī)相繼誕生，八十年代德國人卡爾·弗里特立奇·本茨等人成功地制造出由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車，從此以內(nèi)燃機(jī)為動力的汽車、遠(yuǎn)洋輪船、飛機(jī)等也得到了迅速的發(fā)展。
如今，以新型能源動力為依托的交通時代已經(jīng)到來。從煤到石油再到目前的電、氫等能源原料，每一次能源動力的更替都是交通運(yùn)輸歷史的革新。目前，新能源汽車正在走進(jìn)千家萬戶，常見的純電動汽車和混合動力汽車比比皆是，那么純電動汽車和混合動力汽車的優(yōu)缺點(diǎn)又是什么呢？我們來分析一下：
1、純電動汽車
簡單點(diǎn)講，純電動汽車是以儲能電池為動力支持，用電動機(jī)替代傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)來提供動力輸出驅(qū)動車輪行駛，并符合安全規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的汽車。純電動汽車電池電量的主要來源是外接插頭充電。
純電動汽車作為目前新能源汽車的主要陣地，其自身優(yōu)勢不言而喻。但因其生產(chǎn)制造成本高、續(xù)航能力有待提高、充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足等缺點(diǎn)，還沒有真正地替代傳統(tǒng)燃油車的地位。不過近年來，在世界范圍內(nèi)掀起了一場禁售傳統(tǒng)燃油車的行動。據(jù)相關(guān)人士表示：我國在短時間內(nèi)不會全面禁售傳統(tǒng)燃油車，但是禁售也只是時間問題。
2、混合動力汽車
混合動力汽車采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)作為動力源，通過在混合動力汽車上搭載電動機(jī)，使得動力系統(tǒng)可以按照整車的實際運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。
一般常見的混合動力汽車可以分為油電混合動力汽車、插電式混合動力汽車、增程式混合動力汽車。
油電混合動力汽車搭載內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)和電池組。油電混合動力汽車最明顯的特點(diǎn)是沒有外接充電電源，電動機(jī)輔助內(nèi)燃機(jī)工作。
展開 一期一會 | 什么是電動汽車動力總成？
混合動力電動汽車會在不同程度上由電力驅(qū)動，其具有各種優(yōu)勢性特性，例如：
再生制動，可將動能轉(zhuǎn)化回電能，存儲在電池中（還能與純電動汽車共享）
啟停系統(tǒng)，可在發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)時關(guān)閉發(fā)動機(jī)，以減少排放
發(fā)電機(jī)（由內(nèi)燃機(jī)供電），既可為電池充電，也可為電機(jī)提供額外的動力
當(dāng)前的混合動力電動車的續(xù)航里程在400到600英里（約640到960公里）之間。除插電式混合動力電動汽車外，混合動力電動汽車通常不使用外部電源充電。現(xiàn)有的混合動力汽車車型，包括福特Fusion混合動力車、豐田凱美瑞混合動力車和本田思域混合動力車等。
插電式混合動力電動汽車（PHEV）：PHEV是HEV的子類，其可通過外部電源充電。目前，PHEV僅靠電力就可達(dá)到20英里到50英里（30到80公里）的續(xù)航里程，是短途城市旅行的理想選擇。對于更遠(yuǎn)的旅程，插電式混合動力電動車可依賴汽油或柴油。現(xiàn)有的插電式混合動力電動車車型，包括豐田普銳斯Prime、雪佛蘭Volt和本田Clarity等。
燃料電池電動汽車（FCEV）是第四種電動汽車，其工作原理是通過氫燃料電池（而非電池）產(chǎn)生電流。
四、內(nèi)燃機(jī)汽車與電動汽車動力總成比較
一個多世紀(jì)以來，內(nèi)燃機(jī)一直是汽車的主要動力來源。
雖然內(nèi)燃機(jī)車的使用由來已久，但其仍面臨著一些挑戰(zhàn)，其中最重要的是化石燃料燃燒造成的環(huán)境污染。因此，各國政府和民眾都在為電動汽車的普及而共同努力。
為了便于對比，以下列出了內(nèi)燃機(jī)汽車和電動汽車動力總成的主要區(qū)別：
1、電動汽車動力總成的優(yōu)勢
電動汽車動力總成的優(yōu)勢，因個人駕駛習(xí)慣和偏好以及距離充電站基礎(chǔ)設(shè)施的遠(yuǎn)近而異。
展開 油電混合動力汽車及其關(guān)鍵技術(shù)
而油電混合動力汽車可以有效滿足環(huán)保節(jié)能方面的要求，不僅具有充足的動力源，而且還能夠減少相關(guān)環(huán)境污染問題，如圖1所示。具體來說，油電混合動力汽車是一種混合型電動汽車，可以由一種以上的能量轉(zhuǎn)換來為汽車提供驅(qū)動動力，可以在一輛車上聯(lián)合使用電力驅(qū)動以及輔助動力單元。而油電混合動力汽車則是將傳統(tǒng)能源與電能進(jìn)行有效結(jié)合，這樣不僅能夠使相關(guān)車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性得到改善，而且還能夠減少尾氣排放，使環(huán)境污染程度得到降低。
混合動力乘用汽車發(fā)動機(jī)的選擇及其關(guān)鍵技術(shù)分析
在能源和環(huán)境危機(jī)雙重壓力下，汽車行業(yè)逐漸從傳統(tǒng)燃油汽車向節(jié)能汽車與新能源汽車轉(zhuǎn)型，電動化已經(jīng)成為汽車行業(yè)公認(rèn)的發(fā)展趨勢。然而，由于動力電池在成本、能量儲存及安全性能等方面的短板，極大限制了純電動汽車(BEV)的發(fā)展，在這樣的背景下，混合動力乘用汽車(以下稱混合動力汽車HEV)仍將在中長期內(nèi)占據(jù)節(jié)能及新能源汽車市場的主要份額。
混合動力系統(tǒng)是指兩個或兩個以上不同工作原理的動力源組成，可以將不同動力源組合在一起用于驅(qū)動車輛的系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)與電機(jī)組成的混合動力系統(tǒng)，就是充分利用電機(jī)的發(fā)電和電動特性，采用合理的轉(zhuǎn)矩分配控制，使車用發(fā)動機(jī)能始終處于或接近最佳工況區(qū)運(yùn)行，提高了能量利用效率，降低油耗和排放。如豐田THS系統(tǒng)的(電機(jī)可以單獨(dú)驅(qū)動車輛)混合動力汽車百公里油耗比同車型降低50%以上。混合動力系統(tǒng)潛力的發(fā)揮關(guān)鍵技術(shù)在于，一方面發(fā)動機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)矩之間的協(xié)調(diào)控制，整車綜合控制器(HV—ECU)需要根據(jù)車輛、發(fā)動機(jī)、電機(jī)、剩余電池電量(SOC)以及道路等綜合信息，確定工作模式，實時分配電機(jī)和發(fā)動機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩。另一方面在發(fā)動機(jī)的選型上，大多數(shù)采用高膨脹比循環(huán)發(fā)動機(jī)和及其軟硬件，使發(fā)動機(jī)的熱效率有很大提高。
一、混合動力汽車的節(jié)能
1.車輛工況能耗分析
傳統(tǒng)汽車由單一動力源驅(qū)動，所有動力均來自發(fā)動機(jī)，使得按最高車速、最大爬坡及極限加速性等動力性要求設(shè)計的發(fā)動機(jī)功率，與整車一般行駛工況下的功率需求之間存在較大差別。在設(shè)計某些傳統(tǒng)汽車時，為保證其加速和爬坡性能，發(fā)動機(jī)最大功率定為車輛以100km/h在平路上行駛時需求功率的10倍，或者是在6%坡度上以100km/h行駛時需求功率的3～4倍。因此，傳統(tǒng)汽車勢必存在著發(fā)動機(jī)大部分時間是以輕載、低負(fù)荷工作的問題，即出現(xiàn)“大馬拉小車’的動力冗余的現(xiàn)象。
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基于Matlab 的燃料電池汽車動力系統(tǒng)仿真
基于Matlab 的燃料電池汽車動力系統(tǒng)仿真
高大威，金振華，盧青春
（清華大學(xué)汽車工程系, 北京 100084）
摘 要: 在給出燃料電池汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于Matlab 軟件環(huán)境，建立了前向式燃料
電池汽車動力系統(tǒng)模型，模型結(jié)構(gòu)和實際的動力系統(tǒng)有著嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系，各部分模型采用物理分
析與數(shù)據(jù)處理相結(jié)合的方法建立。按照一定的控制策略和部件物理參數(shù)進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明
該模型的有效性和合理性，為燃料電池汽車動力系統(tǒng)研究打下了基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：燃料電池；仿真；Matlab；燃料電池汽車
文章編號：1004-731X (2005) 08-1899-03 中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
基于Matlab的燃料電池汽車動力系統(tǒng)仿真.pdf
展開 解析 | 混合動力汽車NVH 性能分析研究
摘要：本文結(jié)合混合動力汽車的結(jié)構(gòu)形式、整車控制方法及系統(tǒng)行駛工況對NVH性能的影響，以某車型為例對汽車ＮＶＨ 性能的測試、數(shù)據(jù)分析及性能改進(jìn)進(jìn)行了研究分析。
關(guān)鍵詞：
NVH混合動力
1 混合動力汽車NVH 特性分析
混合動力汽車因其結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)車復(fù)雜，混合動力汽車具有傳統(tǒng)汽車的NVH問題，同時因為電動機(jī)及其他電器附件的加入，還產(chǎn)生與傳統(tǒng)汽車不同的NVH問題。
1.1 混合動力汽車硬件結(jié)構(gòu)及軟件控制對整車NVH性能的影響
混合動力汽車的主要硬件架構(gòu)包括發(fā)動機(jī)、電動機(jī)及動力電池。因為其有發(fā)動機(jī)，傳統(tǒng)汽車的NVH問題在混合動力汽車中同樣存在。混合動力汽車將電機(jī)引入了動力系統(tǒng)，電機(jī)本體的嘯叫及電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的齒輪嘯叫成為混合動力汽車的主要NVH問題之一；傳統(tǒng)汽車的附件在混合動力汽車中需要相應(yīng)電機(jī)驅(qū)動，例如電動空調(diào)、電動制動助力系統(tǒng)等，由電器附件產(chǎn)生的噪聲也是混合動力汽車NVH性能的主要問題之一。
混合動力車型控制程序主要分為整車控制、發(fā)動機(jī)控制、電機(jī)控制、電池管理系統(tǒng)等，整車控制標(biāo)定對NVH性能影響比傳統(tǒng)車大很多，其標(biāo)定過程應(yīng)考慮整車NVH性能。如發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩控制，動力電池冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制，在滿足動力性及熱平衡基礎(chǔ)上，同事要兼顧其帶來的NVH問題。
展開 【仿真報告】基于AMESim 的插電式并聯(lián)混合動力汽車能量管理策略仿真分析
[1]韓懿,高曉梅.基于AMESim的插電式并聯(lián)混合動力汽車能量管理策略仿真分析[J].交通節(jié)能與環(huán)保,2020,16(01):5-9.
摘要：
為了縮短混合動力汽車開發(fā)時間，減少開發(fā)成本，本文以插電式并聯(lián)混合動力汽車為研究對象，針對設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行動力系統(tǒng)參數(shù)匹配以及使用AMESim 軟件搭建了整車模型，然后設(shè)計了基于門限值的能量管理策略并使用AMESim 軟件中的Signal，Control 庫進(jìn)行搭建。之后對已搭建完成的車輛進(jìn)行動力性經(jīng)濟(jì)性仿真分析，其中經(jīng)濟(jì)性分析是在NEDC 工況下進(jìn)行的，驗證了本文所搭建策略和整車模型的正確性和可行性。
0 引言
在當(dāng)今社會能源危機(jī)與環(huán)境污染的背景下，傳統(tǒng)汽車工業(yè)受到了一定的沖擊。控制汽車尾氣排放已經(jīng)成為了汽車生產(chǎn)廠商以及社會各界迫在眉睫、亟需解決的一項任務(wù)[1]。在純電動汽車由于動力電池技術(shù)瓶頸無法在短時間內(nèi)獲得突破及其配套基礎(chǔ)設(shè)施尚未普及的情況下，混合動力汽車成為當(dāng)下發(fā)展的首選。
插電式混合動力電動汽車是指可以利用電網(wǎng)對動力電池進(jìn)行充電的混合動力汽車，它集合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動汽車的優(yōu)點(diǎn)，是目前混合動力技術(shù)發(fā)展的趨勢之一[2]。而混合動力汽車的動力系統(tǒng)部件參數(shù)與控制策略參數(shù)決定了整車的燃油經(jīng)濟(jì)性及排放性能，尤其能量管理策略作為混合動力汽車的核心，決定了整車的工作狀態(tài)及車輛內(nèi)部的能量分配[3]
本文以某款車型為例，使用AMESim 軟件對能量管理策略以及整車模型進(jìn)行設(shè)計和搭建，并對整車的動力性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，以驗證所設(shè)計搭建的能量管理策略和整車模型的正確性及可行性。
展開 混合動力電動汽車電驅(qū)動結(jié)構(gòu)與特征 附車輛與結(jié)構(gòu)動力相互作用下載
1 引言
混合動力汽車具有發(fā)動機(jī)和電動機(jī)兩個動力源系統(tǒng)，車輛具有多種行駛模式如：發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動、電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動或發(fā)動機(jī)電機(jī)混合驅(qū)動，并可以根據(jù)不同的行駛工況選擇合適的驅(qū)動/制動模式以實現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟(jì)性及動力性。
混合動力汽車根據(jù)動力機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速耦合方式的不同，分為串聯(lián)式 、并聯(lián)式 和混聯(lián)式 。
串聯(lián)式混合動力汽車中車輪由電力系統(tǒng)驅(qū)動，發(fā)動機(jī)只作為能量儲存系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的能量儲存起來用作電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖1所示。發(fā)動機(jī)不直接參與驅(qū)動，理論上可以工作在任意低油耗區(qū)或者低排放區(qū)，但是能量轉(zhuǎn)化次數(shù)較多，能量利用率低 。
圖2給出了并聯(lián)式混合動力汽車的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。此時發(fā)動機(jī)和電機(jī)可共同或分別獨(dú)立驅(qū)動車輪，降低了能量轉(zhuǎn)化的損失，但發(fā)動機(jī)的工作點(diǎn)無法在理論上工作于任意低排放或低油耗區(qū)。
混聯(lián)式混合動力汽車中，如圖3所示，發(fā)動機(jī)的功率在動力系統(tǒng)有兩路能量傳遞路線，既可通過機(jī)械路徑驅(qū)動車輪又可轉(zhuǎn)換成電功率，通過動力耦合裝置實現(xiàn)電功率和機(jī)械功率的匯合。因此，該構(gòu)型又稱功率分流式混合動力汽車。
圖1 串聯(lián)式混合動力汽車傳動系統(tǒng)
圖中，F(xiàn)為燃油箱；E為發(fā)動機(jī)；M為電機(jī)；G為發(fā)電機(jī)；B為電池；T為變速箱；I為整流器；Spl為動力耦合裝置
2 串聯(lián)式混合動力電驅(qū)動系
2.1 串聯(lián)式混合動力汽車的行駛狀態(tài)：
正常行駛時，發(fā)動機(jī)能夠始終運(yùn)轉(zhuǎn)在最佳運(yùn)轉(zhuǎn)工況，燃油消耗率低，排放少。
展開 基于SaberRD的純電動汽車動力總成的設(shè)計與仿真研究
單級變速器和雙級變速器傳動的電動汽車動力系統(tǒng)
在電動汽車中，傳動系統(tǒng)在傳動系和輪軸之間采用單級變速器（即：單齒輪傳動比）是相當(dāng)常見，而極少采用雙級變速器。這項最新的研究表明，雙級變速器（雙齒輪傳動比）系統(tǒng)可以提高純電動汽車約4%范圍NEDC續(xù)駛里程。
單級變速器
雙級變速器
新一代日產(chǎn)聆風(fēng)
設(shè)計參數(shù)來源：日產(chǎn)聆風(fēng)汽車
基于SaberRD動力系統(tǒng)設(shè)計的核心：
純電動汽車動力系統(tǒng)
電機(jī)設(shè)計
用JMAC有限元求解器建立的高保真永磁同步電機(jī)模型包括空間諧波、磁通飽和和頻率相關(guān)的鐵損耗。
JMAC有限元求解器 PMSM模型
電機(jī)控制
電機(jī)由三相電壓源逆變器(VSI)提供電流，該逆變器采用FOC算法控制，實現(xiàn)每安培最大轉(zhuǎn)矩(MTPA)和弱磁控制，并采用正弦PWM調(diào)制方法。
FOC、MTPA、FW控制算法
電壓源逆變器(VSI)和三相PMSM電機(jī)
VSI和電機(jī)模型是使用dq模型，沒有涉及
切換，這可以實現(xiàn)最大的模擬速度。在模擬中，新歐洲駕駛循環(huán)(NEDC)不斷重復(fù)，直到電池耗盡。相當(dāng)于7個小時的駕駛在大約25秒內(nèi)模擬仿真完畢。這也就是為適當(dāng)?shù)姆治鲞x擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備模型抽象級別的優(yōu)點(diǎn)。
NEDC行駛工況
動力電池包
直流電壓源(365V)通過使用SaberRD中的電池工具表征的鋰離子電池來實現(xiàn)。動力電池包-這個模型的精度決定了車速與行駛里程可以被設(shè)計驗證。SaberRD電池工具用來描述電池組。該工具可根據(jù)數(shù)據(jù)表中的曲線直觀地創(chuàng)建模型，內(nèi)置的優(yōu)化器可將模型特征與數(shù)據(jù)表曲線進(jìn)行擬合對齊。
展開 基于動力性指標(biāo)的純電動汽車電機(jī)參數(shù)設(shè)計
達(dá)成度越大的指標(biāo)說明初始指標(biāo)定義過高；達(dá)成度越小的指標(biāo)為100%，說明該指標(biāo)是當(dāng)前定義的所有指標(biāo)中動力系統(tǒng)最難以達(dá)成的指標(biāo)。
5.1 已知參數(shù)
純電動汽車設(shè)計階段，首先根據(jù)市場調(diào)研結(jié)果對車身參數(shù)與動力性指標(biāo)進(jìn)行初步定義。表1所示舉例為某車型的市場調(diào)研階段定義的動力性能指標(biāo)，表2所示舉例為該車型整車及動力總成已知參數(shù)。基于以上公式在MATLAB中編制設(shè)計程序，設(shè)計結(jié)果如下。
5.2 設(shè)計結(jié)果
經(jīng)過設(shè)計，被測電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為8900rpm，峰值功率為57kW，峰值扭力為155Nm。設(shè)計MAP如圖2所示。空載，標(biāo)準(zhǔn)載荷，滿載的動力性參數(shù)對比如表3所示：
圖2 電機(jī)MAP及其外特性設(shè)計結(jié)果
6 結(jié)論
電動汽車動力性指標(biāo)與驅(qū)動電機(jī)參數(shù)的關(guān)系研究具有冗余設(shè)計的特點(diǎn)。將設(shè)計指標(biāo)定義全面，各指標(biāo)設(shè)計求算更合理，才能獲得更高精度的設(shè)計結(jié)果。本文總結(jié)了電動汽車的加速性能指標(biāo)、爬坡性能指標(biāo)、最高車速指標(biāo)，并研究了各類指標(biāo)的設(shè)計方法。實踐證明，該方法有效可靠，應(yīng)用于電機(jī)選型設(shè)計階段。當(dāng)電機(jī)選型確定并在市場上找到對應(yīng)的電機(jī)供應(yīng)商以后，為下一步汽車動力性經(jīng)濟(jì)性仿真開發(fā)工作提供更精確的電機(jī)參數(shù)。
表3 設(shè)計結(jié)果
展開 干貨｜汽車動力電池新國標(biāo)（GB 38031）解讀
照此說法，那電動汽車巨頭特斯拉情何以堪？豈不要關(guān)門大吉了！其實三元體系、鈷酸鋰體系、磷酸鐵鋰體系、鋰硫體系、錳酸鋰體系等等諸多材料體系的鋰電池。其實無論哪種材料體系的電池都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，都沒有所謂的絕對安全。所有的電池廠家都得關(guān)注和重視產(chǎn)品安全。例如三元鋰電池相對磷酸鐵鋰電池在能量密度及工作電壓等占有絕對優(yōu)勢；但磷酸鐵鋰電池在安全、循環(huán)壽命、環(huán)保及價格等方面又優(yōu)于于三元鋰電池。畢竟，安全是消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)，也是產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的基礎(chǔ)。高安全、長續(xù)航、低成本一直都是動力電池企業(yè)的共同追求。
汽車動力電池標(biāo)準(zhǔn)GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》2020年已5月12日發(fā)布 ，并于2021年1月1日正式實施。這些標(biāo)準(zhǔn)的出臺，是為更好的規(guī)范和引領(lǐng)企業(yè)發(fā)展。同時，也會加速企業(yè)大洗牌。
即使是“狼來了”，我們也沒有必要恐慌。時代在不斷發(fā)展，科技在不斷進(jìn)步，方法總比困難多，很多問題都是能夠迎刃而解的。即使美國再怎么打壓及遏制，我們?nèi)A為的自主研發(fā)的芯片不是照樣橫空出世。總不能因為走路怕摔倒，就一直趴在地上不起來或裹足不前吧！
相信大家都有看到，一些大企業(yè)都在為在動力電池的性能及安全進(jìn)行科技創(chuàng)新，如特斯拉的4680、比亞迪的“刀片電池”、寧德時代的CTP電池、廣汽埃安的“刀匣電池”等等。尤其是“刀匣電池”歷史首次實現(xiàn)了三元鋰電池包針刺不起火，重新定義和刷新了三元鋰電池的安全標(biāo)注。
GB38031-2020《電動汽車用動力蓄電池安全要求》（注：本文簡稱“新國標(biāo)”）就與我們鋰電行業(yè)的汽車動力電池密切相關(guān)了。
細(xì)心的朋友會發(fā)現(xiàn)，新國標(biāo)的代號是GB，而之前的卻是GB/T。前者是代表必須執(zhí)行的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，后者則是代表推薦性標(biāo)準(zhǔn)。
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電動汽車動力電池均衡方法研究 附電動汽車動力電池管理系統(tǒng)設(shè)計譚曉軍下載
1引言
電動汽車在運(yùn)行過程要依靠大量電池進(jìn)行動力支撐，為電動汽車提供動力組合電池被稱為動力電池，動力電池通常是將許多單獨(dú)電池進(jìn)行組合，經(jīng)過串聯(lián)手法形成的大型電源供應(yīng)裝置，在日常生活中，最為常見的動力電池通常是由280個電壓在1.2V的單獨(dú)氫電池構(gòu)成，其內(nèi)部電量容積為336V。在使用動力電池的過程中，由于內(nèi)部組合電池存在差異性，并且對外界反應(yīng)程度不統(tǒng)一，因此在使用過程隨著使用時間的增加，會導(dǎo)致組合電池之間的差異性更加顯著，不能在進(jìn)行高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，甚至還會對周圍電池造成損壞。在電量耗光后如果不對其中性能較差的電池進(jìn)行更換或維修，就會導(dǎo)致該種電池繼續(xù)存在于動力電池中，嚴(yán)重危害整體電池的使用周期，還可能會在使用過程中內(nèi)部溫度的升高作用下，產(chǎn)生大量的熱能使得電池爆炸，造成安全事故的發(fā)生。因此進(jìn)行均衡方式對動力電池的差異進(jìn)行應(yīng)對就顯得十分重要。
2均衡方法
在動力電池中要探查組合電池的差異，首先要對電池進(jìn)行荷電狀況的檢查，電池荷電狀況時電池功能差異的體現(xiàn)，也是進(jìn)行均衡處理最為高效的途徑。但在對電池的荷電狀況進(jìn)行檢測時，荷電狀況會隨著周圍環(huán)境的溫度、電池放電速率以及復(fù)合次數(shù)影響，所得出的數(shù)值與實際存在較大出入。并且要進(jìn)行每一個動力電池的荷電狀況檢測，工作量較大，進(jìn)行電池檢測、維修、更換的成本較高，缺乏實用性。針對上述情況，應(yīng)當(dāng)引入均衡技術(shù)進(jìn)行動力電池檢測，能夠大幅度優(yōu)化檢測流程。電池內(nèi)部存在的均衡電壓能夠在一定程度上壓制電池的荷電狀況，使用分類均衡能夠有效提高進(jìn)行電池均衡的效率，并且減少了成本投入。
2.1集中均衡方法
集中均衡就是將動力電池內(nèi)部的所有電池的均衡電路設(shè)置在一個均衡裝置中，其均衡框架示意如下圖1所示。
展開 基于動力性指標(biāo)的純電動汽車電機(jī)參數(shù)設(shè)計
綜上，本文對最高車速指標(biāo)的定義有兩個：
1、5min最高車速：體現(xiàn)汽車瞬時最高車速能力。
2、30min最高車速：體現(xiàn)汽車持續(xù)行駛最高車速能力。
1.3 爬坡性能
標(biāo)準(zhǔn)中定義了坡道起步能力與坡度車速。其試驗方法如下定義：
1、汽車坡道起步能力：電動汽車在坡道上能夠起動且 1min內(nèi)向上行駛至少10 m的最大坡度。表現(xiàn)了汽車的坡道起步能力。本文定義坡道起步能力使用5km/h車速下的最大爬坡能力等效。
2、坡度車速：電動汽車在給定坡度的坡道上能夠持續(xù)行駛1km以上的最高平均車速。表現(xiàn)了汽車在行駛過程中最大的爬坡性能。設(shè)計時，通常以20km/h或50km/h的車速作為最大爬坡能力的參考。
綜上所述，汽車動力性指標(biāo)綜合描述如表1所示：
表1 汽車動力性指標(biāo)
2 電機(jī)特性及其與各指標(biāo)的關(guān)系
汽車的動力性主要與電機(jī)的外特性有關(guān)。不同的指標(biāo)適應(yīng)于不同的外特性。電機(jī)外特性與各指標(biāo)的關(guān)系如圖1所示：
圖1 電機(jī)外特性與電動汽車各動力性指標(biāo)的關(guān)系
電動汽車V1～ V2 km/h加速時間與車速對應(yīng)下的轉(zhuǎn)速，修正加速性能理論線所圍成的區(qū)域面積相關(guān)。汽車瞬時最高車速與修正加速性能理論線與電機(jī)最高轉(zhuǎn)速交點(diǎn)相關(guān)。汽車30min最高車速，與電機(jī)允用30min過載線和電機(jī)最高轉(zhuǎn)速交點(diǎn)相關(guān)。汽車坡道停車起步性能與電機(jī)最大扭力相關(guān)，汽車坡道車速性能與電機(jī)允用5min過載線相關(guān)。
依據(jù)以上特性，建立量化關(guān)系，即可通過汽車最高車速、爬坡性能、加速時間這三類動力性指標(biāo)設(shè)計出電機(jī)參數(shù)。
3 最高車速與爬坡性能設(shè)計
根據(jù)電機(jī)的外特性，應(yīng)首先根據(jù)汽車的最高車速確定電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，再依據(jù)能量守恒定律建立平衡方程，直接求算出指標(biāo)所對應(yīng)的電機(jī)功率。最高車速指標(biāo)通常只校核5min最高車速與30min最高車速。
對于爬坡性能，使用電機(jī)端力矩等效法列方程求解。
展開 關(guān)于汽車動力學(xué)-空氣動力學(xué)清單
1、汽車空氣動力學(xué)的重要性: 汽車空氣動力學(xué)是研究空氣流經(jīng)汽車時的流動規(guī)律及空氣與汽車相互作用的一門科學(xué)。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側(cè)向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側(cè)向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經(jīng)濟(jì)性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩(wěn)定性：升力與縱傾力矩、側(cè)向力及橫擺力、側(cè)傾力矩。
3、關(guān)于風(fēng)洞的一些知識：一臺新車設(shè)計好后，需進(jìn)行風(fēng)洞試驗。風(fēng)洞試驗有模型風(fēng)洞和實車風(fēng)洞。最后還需進(jìn)行道路試驗。
1）汽車風(fēng)洞的分類與名稱
全尺寸風(fēng)洞與模型風(fēng)洞：為試驗真車的風(fēng)洞叫全尺寸風(fēng)洞。為試驗縮比模型或零部件的風(fēng)洞叫模型風(fēng)洞。
2）、空氣動力試驗風(fēng)洞、全天候風(fēng)洞與多用風(fēng)洞：不能隨意調(diào)節(jié)試驗段氣流溫度、濕度的風(fēng)洞稱為空氣動力試驗風(fēng)洞；一般在這種風(fēng)洞中主要進(jìn)行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗段氣流溫度、濕度、陽光強(qiáng)弱和其它氣候條件的風(fēng)洞稱為全天候風(fēng)洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環(huán)境效果的風(fēng)洞稱為多用風(fēng)洞。
4、汽車風(fēng)洞試驗主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩(wěn)定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發(fā)動機(jī)冷卻氣流的進(jìn)氣和排氣特性；4）駕駛室內(nèi)的通風(fēng)、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進(jìn)時都受到哪些阻力：汽車行進(jìn)時所受阻力大致可分為機(jī)械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
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1、汽車空氣動力學(xué)的重要性: 汽車空氣動力學(xué)是研究空氣流經(jīng)汽車時的流動規(guī)律及空氣與汽車相互作用的一門科學(xué)。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側(cè)向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側(cè)向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經(jīng)濟(jì)性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩(wěn)定性：升力與縱傾力矩、側(cè)向力及橫擺力、側(cè)傾力矩。
3、關(guān)于風(fēng)洞的一些知識：一臺新車設(shè)計好后，需進(jìn)行風(fēng)洞試驗。風(fēng)洞試驗有模型風(fēng)洞和實車風(fēng)洞。最后還需進(jìn)行道路試驗。
1）汽車風(fēng)洞的分類與名稱
全尺寸風(fēng)洞與模型風(fēng)洞：為試驗真車的風(fēng)洞叫全尺寸風(fēng)洞。為試驗縮比模型或零部件的風(fēng)洞叫模型風(fēng)洞。
2）、空氣動力試驗風(fēng)洞、全天候風(fēng)洞與多用風(fēng)洞：不能隨意調(diào)節(jié)試驗段氣流溫度、濕度的風(fēng)洞稱為空氣動力試驗風(fēng)洞；一般在這種風(fēng)洞中主要進(jìn)行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗段氣流溫度、濕度、陽光強(qiáng)弱和其它氣候條件的風(fēng)洞稱為全天候風(fēng)洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環(huán)境效果的風(fēng)洞稱為多用風(fēng)洞。
4、汽車風(fēng)洞試驗主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩(wěn)定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發(fā)動機(jī)冷卻氣流的進(jìn)氣和排氣特性；4）駕駛室內(nèi)的通風(fēng)、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進(jìn)時都受到哪些阻力：汽車行進(jìn)時所受阻力大致可分為機(jī)械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
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