純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的案例
純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)選型匹配與仿真
本文以某純電動(dòng)汽車(chē)作為研究對(duì)象，依據(jù)整車(chē)設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)其動(dòng)力總成系統(tǒng)進(jìn)行選型匹配，并利用Cruise軟件進(jìn)行整車(chē)仿真模型的建立及仿真分析，驗(yàn)證選型匹配方案的合理性。
1 動(dòng)力總成系統(tǒng)選型匹配計(jì)算
純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力總成系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池、傳動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成。其動(dòng)力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖1所示。
為了對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)進(jìn)行選型及匹配，應(yīng)明確整車(chē)參數(shù)及所要求的性能指標(biāo)。整車(chē)參數(shù)及性能指標(biāo)如表1-2所示。
1.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型計(jì)算
1.1.1最高轉(zhuǎn)速及基速
最高車(chē)速可由以下公式計(jì)算得出：
（1）
圖1 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
可得到電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為nmax=2274.04r/min；電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的關(guān)系可用擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)β來(lái)表示，根據(jù)關(guān)系式可得電機(jī)的基速n0：
（2）
因此，取最高轉(zhuǎn)速和基速分別為2500 r/min和780r/min。
表1 純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)參數(shù)
表2 整車(chē)性能指標(biāo)
1.1.2功率匹配
對(duì)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)峰值功率需求主要考量最高車(chē)速、某一車(chē)速下滿足最大爬坡度以及原地起步加速時(shí)分別對(duì)應(yīng)的峰值功率需求。
展開(kāi) 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)選型匹配與仿真
本文以某純電動(dòng)汽車(chē)作為研究對(duì)象，依據(jù)整車(chē)設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)其動(dòng)力總成系統(tǒng)進(jìn)行選型匹配，并利用Cruise軟件進(jìn)行整車(chē)仿真模型的建立及仿真分析，驗(yàn)證選型匹配方案的合理性。
1 動(dòng)力總成系統(tǒng)選型匹配計(jì)算
純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力總成系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池、傳動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成。其動(dòng)力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖1所示。
為了對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)進(jìn)行選型及匹配，應(yīng)明確整車(chē)參數(shù)及所要求的性能指標(biāo)。整車(chē)參數(shù)及性能指標(biāo)如表1-2所示。
1.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型計(jì)算
1.1.1最高轉(zhuǎn)速及基速
最高車(chē)速可由以下公式計(jì)算得出：
（1）
圖1 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
可得到電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為nmax=2274.04r/min；電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的關(guān)系可用擴(kuò)大恒功率區(qū)系數(shù)β來(lái)表示，根據(jù)關(guān)系式可得電機(jī)的基速n0：
（2）
因此，取最高轉(zhuǎn)速和基速分別為2500 r/min和780r/min。
表1 純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)參數(shù)
表2 整車(chē)性能指標(biāo)
1.1.2功率匹配
對(duì)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)峰值功率需求主要考量最高車(chē)速、某一車(chē)速下滿足最大爬坡度以及原地起步加速時(shí)分別對(duì)應(yīng)的峰值功率需求。
展開(kāi) 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)選型匹配與仿真
作者：趙暢，朱春紅
本文以某純電動(dòng)汽車(chē)作為研究對(duì)象，依據(jù)整車(chē)設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)其動(dòng)力總成系統(tǒng)進(jìn)行選型匹配，并利用Cruise軟件進(jìn)行整車(chē)仿真模型的建立及仿真分析，驗(yàn)證選型匹配方案的合理性。
1 動(dòng)力總成系統(tǒng)選型匹配計(jì)算
純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力總成系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池、傳動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)構(gòu)成。其動(dòng)力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖1所示。
為了對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成系統(tǒng)進(jìn)行選型及匹配，應(yīng)明確整車(chē)參數(shù)及所要求的性能指標(biāo)。整車(chē)參數(shù)及性能指標(biāo)如表1-2所示。
展開(kāi) 麥格納純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)EtelligentReach將于2022年上市 可使EV續(xù)航增加30%
蓋世汽車(chē)訊 據(jù)外媒報(bào)道，麥格納的全新純電動(dòng)互聯(lián)動(dòng)力系統(tǒng)EtelligentReach，將于2022年在一款新車(chē)型上首次亮相。整個(gè)系統(tǒng)中包括兩個(gè)電機(jī)、逆變器和變速箱，并通過(guò)先進(jìn)的軟件，最大限度地提升車(chē)輛的續(xù)航里程和驅(qū)動(dòng)性能。
（圖片來(lái)源：麥格納公司）
受益于eDrive技術(shù)進(jìn)展和整體車(chē)輛開(kāi)發(fā)方法，EtelligentReach的續(xù)航里程增加多達(dá)145公里，比該領(lǐng)域的某些量產(chǎn)BEV車(chē)型提高了30%。
麥格納采取通過(guò)軟件包管理多種車(chē)輛功能的方法，以優(yōu)化單個(gè)驅(qū)動(dòng)組件和整個(gè)車(chē)輛的交互。例如，在該新車(chē)型上，EtelligentReach利用功能性、模塊化控制單元，集成各種動(dòng)力系統(tǒng)和底盤(pán)功能，其中包括帶有斷開(kāi)系統(tǒng)的車(chē)輛動(dòng)態(tài)控制器，可以提高效率，同時(shí)減少CO2排放；以及縱向扭矩矢量功能，能在所有道路條件下單獨(dú)控制每個(gè)車(chē)軸，將安全系數(shù)提高達(dá)10%，同時(shí)減少動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)彎時(shí)的轉(zhuǎn)向力。
用戶可在若干駕駛模式中進(jìn)行選擇，從而進(jìn)一步提高駕駛體驗(yàn)。在麥格納逆變器中使用碳化硅，可實(shí)現(xiàn)額外的效率增益。
在麥格納的產(chǎn)品組合中，EtelligentReach只是最近開(kāi)發(fā)的電氣化解決方案之一；其他系統(tǒng)包括EtelligentEco，這是一種智能、互聯(lián)的PHEV系統(tǒng)，可以減少高達(dá)38%的溫室氣體排放，并提供獨(dú)特的云連接功能；以及EtelligentForce，可以讓汽車(chē)制造商在不犧牲效用和功能的情況下為卡車(chē)供電。該公司將在2022年國(guó)際消費(fèi)電子展（CES 2022）展示這些產(chǎn)品。
-END-
展開(kāi) 
純電動(dòng)汽車(chē)電控系統(tǒng)參數(shù)匹配
導(dǎo)讀：
為了提高純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性設(shè)計(jì)指標(biāo)，研究了純電動(dòng)汽車(chē)電控參數(shù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，電機(jī)系統(tǒng)和電池系統(tǒng)參數(shù)匹配選擇的基本原則和整車(chē)控制策略，并利用ADVISOR軟件對(duì)所匹配出的動(dòng)力參數(shù)進(jìn)行仿真優(yōu)化驗(yàn)證，最終使"電池+電機(jī)+電控"三電系統(tǒng)集成達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，從而提高了電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能。同時(shí)也為純電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)初期的動(dòng)力參數(shù)選型匹配提供了基本數(shù)據(jù)。
近年來(lái)，隨著大氣污染的日益嚴(yán)重、全球石油資源供應(yīng)緊張及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，傳統(tǒng)的燃油汽車(chē)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，純電動(dòng)汽車(chē)越來(lái)越受到人們的青睞。實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)替代傳統(tǒng)汽車(chē)的關(guān)鍵是純電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)動(dòng)力性是否滿足人們的需要。解決整車(chē)動(dòng)力性能的關(guān)鍵因素在于如何實(shí)現(xiàn)電池質(zhì)量小且儲(chǔ)存能量大、提高電機(jī)的性價(jià)比及優(yōu)化電驅(qū)動(dòng)控制策略。通過(guò)選擇動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)，使得電機(jī)、電池及電控更好地集成到一起，是現(xiàn)階段提高純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)動(dòng)力性的重要方法之一。文章通過(guò)研究匹配電機(jī)、電池參數(shù)及整車(chē)控制器參數(shù)的基本原則，為純電動(dòng)汽車(chē)初期設(shè)計(jì)動(dòng)力匹配提供了理論依據(jù)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提供了指導(dǎo)作用，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期。
1 純電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程和需求
純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)由整車(chē)控制器、電機(jī)控制器、永磁同步電機(jī)、電池管理系統(tǒng)及動(dòng)力電池等構(gòu)成，整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的基本架構(gòu)，如圖1所示。純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程可采用“V”模式，如圖2所示。定義好各個(gè)環(huán)節(jié)的功能需求，按照開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行新產(chǎn)品的動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，文章針對(duì)具有單速比和永磁同步電機(jī)的純電動(dòng)汽車(chē)的參數(shù)匹配展開(kāi)研究。
展開(kāi) 純電動(dòng)物流車(chē)的結(jié)構(gòu)布置及動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配
采用中置后驅(qū)方案，電機(jī)傳動(dòng)軸直連后橋，簡(jiǎn)化傳動(dòng)系統(tǒng)。
②行駛系統(tǒng)。由于總體布置與傳統(tǒng)車(chē)輛不同，整車(chē)的質(zhì)量與質(zhì)量分布發(fā)生變化，需要對(duì)懸架參數(shù)以及四輪定位參數(shù)做出相應(yīng)調(diào)整。
③轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。對(duì)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行重新匹配和調(diào)整；將轉(zhuǎn)向助力方式改為電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向。
④制動(dòng)系統(tǒng)。對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行重新匹配和調(diào)整；增加電動(dòng)真空泵為其提供真空源，加裝真空氣管；計(jì)算出前后軸荷分布的變化，制動(dòng)力需要重新調(diào)整。
經(jīng)過(guò)理論計(jì)算、樣車(chē)試制和試驗(yàn)，該款純電動(dòng)物流車(chē)底盤(pán)總體布置方案如圖2所示。
圖2 純電動(dòng)物流車(chē)底盤(pán)布置
1.3 整車(chē)質(zhì)心位置
純電動(dòng)物流車(chē)的整車(chē)質(zhì)量和整車(chē)質(zhì)心位置也是結(jié)構(gòu)布置的一個(gè)主要指標(biāo)。整車(chē)質(zhì)心位置的變化會(huì)直接影響電動(dòng)汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性、制動(dòng)性和平順性。整車(chē)質(zhì)心位置過(guò)高，電動(dòng)汽車(chē)易產(chǎn)生側(cè)傾或縱傾，可能會(huì)導(dǎo)致翻車(chē)事故。
本方案將動(dòng)力電池組布置在底盤(pán)（對(duì)應(yīng)在乘員座位下方）中間偏前位置，在其后布置電機(jī)和電機(jī)控制系統(tǒng)（見(jiàn)圖2）。在空載時(shí)，前后橋載荷比接近6∶4；在滿載時(shí)，前后橋載荷比接近4∶6，其整車(chē)質(zhì)量載荷分布均衡，質(zhì)心位置合理。整車(chē)制動(dòng)性能良好，操縱穩(wěn)定性和平順性也滿足要求。
2 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配
為了提高純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性能以及經(jīng)濟(jì)性能，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力系統(tǒng)的匹配設(shè)計(jì)是十分必要的。電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)匹配的流程是首先對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性提出設(shè)計(jì)要求，然后根據(jù)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)要求匹配計(jì)算確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的類(lèi)型及參數(shù)，再結(jié)合驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)和性能要求確定動(dòng)力電池組的參數(shù)。
本文在某車(chē)型平臺(tái)和總體結(jié)構(gòu)布置的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)方案中與車(chē)輛動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能相關(guān)的設(shè)計(jì)要求，對(duì)純電動(dòng)物流車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)。
2.1 汽車(chē)行駛條件
汽車(chē)在行駛過(guò)程中，總阻力為：
式中，F(xiàn)f為滾動(dòng)阻力；Fw為空氣阻力；Fi為坡度阻力；Fj為加速阻力。
展開(kāi) 基于SaberRD的純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力總成的設(shè)計(jì)與仿真研究
單級(jí)變速器和雙級(jí)變速器傳動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)
在電動(dòng)汽車(chē)中，傳動(dòng)系統(tǒng)在傳動(dòng)系和輪軸之間采用單級(jí)變速器（即：?jiǎn)锡X輪傳動(dòng)比）是相當(dāng)常見(jiàn)，而極少采用雙級(jí)變速器。這項(xiàng)最新的研究表明，雙級(jí)變速器（雙齒輪傳動(dòng)比）系統(tǒng)可以提高純電動(dòng)汽車(chē)約4%范圍NEDC續(xù)駛里程。
單級(jí)變速器
雙級(jí)變速器
新一代日產(chǎn)聆風(fēng)
設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)源：日產(chǎn)聆風(fēng)汽車(chē)
基于SaberRD動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心：
純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)
電機(jī)設(shè)計(jì)
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(shí)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(méi)有涉及
切換，這可以實(shí)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(gè)小時(shí)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(jí)別的優(yōu)點(diǎn)。
NEDC行駛工況
動(dòng)力電池包
直流電壓源(365V)通過(guò)使用SaberRD中的電池工具表征的鋰離子電池來(lái)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)力電池包-這個(gè)模型的精度決定了車(chē)速與行駛里程可以被設(shè)計(jì)驗(yàn)證。SaberRD電池工具用來(lái)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(duì)齊。
展開(kāi) 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力懸置系統(tǒng)匹配要點(diǎn)
城市道路的路面不平度帶來(lái)的低頻隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)，這一部分也屬于穩(wěn)態(tài)激勵(lì)，通過(guò)懸掛系統(tǒng)傳遞到車(chē)架、車(chē)身、動(dòng)力總成和座椅，路面隨機(jī)振動(dòng)激勵(lì)經(jīng)過(guò)懸架的衰減、過(guò)濾之后，其有效作用頻率范圍會(huì)進(jìn)一步降低到5Hz 的范圍內(nèi)，且由于現(xiàn)階段的電動(dòng)車(chē)主要用于城市交通，城市道路的路面不平度一般都比較很小，因此可以暫時(shí)不考慮這一部分激勵(lì)。但是在考慮動(dòng)力總成受力極限工況時(shí)，路面所帶來(lái)的垂直方向的回彈或沖擊慣性力（瞬態(tài)激勵(lì)）需要包括在內(nèi)。因此對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)，電機(jī)的扭矩波動(dòng)遠(yuǎn)低于發(fā)動(dòng)機(jī)，而且主要出現(xiàn)在蠕行、加速、減速和制動(dòng)工況，其頻率與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)階次也無(wú)明顯關(guān)聯(lián)。但電機(jī)的扭矩則明顯大于發(fā)動(dòng)機(jī)。
所以懸置匹配優(yōu)化的著眼點(diǎn)則應(yīng)該是動(dòng)力總成的扭矩，懸置系統(tǒng)首先應(yīng)具備足夠的抗扭限位能力，確保在大扭矩的作用下動(dòng)力總成的位移量處于合理范圍，在此基礎(chǔ)上再考慮隔振性能。
因此，純電動(dòng)汽車(chē)對(duì)懸置系統(tǒng)的隔振能力要求低于傳統(tǒng)燃油車(chē)，但對(duì)懸置系統(tǒng)抗扭限位能力的要求遠(yuǎn)高于燃油車(chē)。基于這種考慮，工藝簡(jiǎn)單、可靠性好能并且提供大剛度的橡膠懸置更適合電動(dòng)汽車(chē)，液壓懸置反而不適用。要注意的是，提升懸置軟墊的剛度和限位能力并不意味著NVH性能的降低。相反，很多情況下懸置系統(tǒng)隔振能力差并不是因?yàn)閼抑密泬|過(guò)于剛硬，而是因?yàn)閼抑密泬|過(guò)于柔軟，在大扭矩作用下被壓死失去緩沖功能。例如，電機(jī)或者減速器的階次噪聲可能以結(jié)構(gòu)噪聲的形式，通過(guò)懸置系統(tǒng)傳遞到乘員艙內(nèi)。如果懸置軟墊太柔軟，很可能在全扭矩工況被壓死，從而加劇結(jié)構(gòu)噪聲的傳遞。一般建議在正向和反向最大扭矩下，每個(gè)懸置軟墊的變形量都控制在10mm以內(nèi)。
圖4 電機(jī)懸置布置示意
關(guān)于剛體模態(tài)解耦和模態(tài)頻率分布分析，對(duì)于燃油車(chē)一般都是將6階剛體模態(tài)頻率規(guī)劃在5-18Hz，并且繞曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的模態(tài)頻率要小于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速激勵(lì)頻率的0.707。
展開(kāi) 純電動(dòng)物流車(chē)動(dòng)力系數(shù)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)
電動(dòng)汽車(chē)對(duì)降低環(huán)境污染與節(jié)省燃料方面有至關(guān)重要的作用。隨著電子商務(wù)的迅速發(fā)展，物流車(chē)在交通運(yùn)輸中的占比日益增大，因此純電動(dòng)物流車(chē)引起了較多學(xué)者的關(guān)注。
本文主要基于純電動(dòng)物流車(chē)的動(dòng)力性，對(duì)電機(jī)、變速器、電池的主要參數(shù)進(jìn)行匹配。結(jié)合工程實(shí)際，引入了安全系數(shù)，為純電動(dòng)物流車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配提供了一種有效的方法。
2 純電動(dòng)物流車(chē)結(jié)構(gòu)分析
純電動(dòng)物流車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)部分主要基于傳統(tǒng)車(chē)的底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)所建，其核心是將蓄電池和電動(dòng)機(jī)相結(jié)合作為動(dòng)力源來(lái)代替了發(fā)動(dòng)機(jī)。這樣純電動(dòng)物流車(chē)以蓄電池和充電系統(tǒng)作為能源系統(tǒng)，變速器和電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，構(gòu)成了純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)的核心部分，簡(jiǎn)化了汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)與動(dòng)力傳動(dòng)路線。本文以某款純電動(dòng)物流車(chē)開(kāi)發(fā)為例，其整車(chē)基本參數(shù)如表1[6]，所設(shè)計(jì)的整車(chē)性能參數(shù)如表2。
展開(kāi) 知薦 | 純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)-溫故知新
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純電動(dòng)物流車(chē)動(dòng)力系數(shù)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)
電動(dòng)汽車(chē)對(duì)降低環(huán)境污染與節(jié)省燃料方面有至關(guān)重要的作用。隨著電子商務(wù)的迅速發(fā)展，物流車(chē)在交通運(yùn)輸中的占比日益增大，因此純電動(dòng)物流車(chē)引起了較多學(xué)者的關(guān)注。
本文主要基于純電動(dòng)物流車(chē)的動(dòng)力性，對(duì)電機(jī)、變速器、電池的主要參數(shù)進(jìn)行匹配。結(jié)合工程實(shí)際，引入了安全系數(shù)，為純電動(dòng)物流車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配提供了一種有效的方法。
2 純電動(dòng)物流車(chē)結(jié)構(gòu)分析
純電動(dòng)物流車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)部分主要基于傳統(tǒng)車(chē)的底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)所建，其核心是將蓄電池和電動(dòng)機(jī)相結(jié)合作為動(dòng)力源來(lái)代替了發(fā)動(dòng)機(jī)。這樣純電動(dòng)物流車(chē)以蓄電池和充電系統(tǒng)作為能源系統(tǒng)，變速器和電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，構(gòu)成了純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)的核心部分，簡(jiǎn)化了汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)與動(dòng)力傳動(dòng)路線。本文以某款純電動(dòng)物流車(chē)開(kāi)發(fā)為例，其整車(chē)基本參數(shù)如表1[6]，所設(shè)計(jì)的整車(chē)性能參數(shù)如表2。
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純電動(dòng)物流車(chē)動(dòng)力系數(shù)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)
2 純電動(dòng)物流車(chē)結(jié)構(gòu)分析
純電動(dòng)物流車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)部分主要基于傳統(tǒng)車(chē)的底盤(pán)平臺(tái)開(kāi)發(fā)所建，其核心是將蓄電池和電動(dòng)機(jī)相結(jié)合作為動(dòng)力源來(lái)代替了發(fā)動(dòng)機(jī)。這樣純電動(dòng)物流車(chē)以蓄電池和充電系統(tǒng)作為能源系統(tǒng)，變速器和電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，構(gòu)成了純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)的核心部分，簡(jiǎn)化了汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)與動(dòng)力傳動(dòng)路線。本文以某款純電動(dòng)物流車(chē)開(kāi)發(fā)為例，其整車(chē)基本參數(shù)如表1[6]，所設(shè)計(jì)的整車(chē)性能參數(shù)如表2。根據(jù)動(dòng)力性能指標(biāo)結(jié)合工程實(shí)際，來(lái)確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比、動(dòng)力電池的參數(shù)，從而提供一種可用于工程實(shí)際的有效設(shè)計(jì)方法。
展開(kāi) 讀者投稿｜純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)五部曲之二：?jiǎn)误w電池建模研究
第一篇 動(dòng)力電池試驗(yàn)研究
第二篇 單體電池建模研究
純電動(dòng)汽車(chē)的主要能量來(lái)源為動(dòng)力電池系統(tǒng)，其性能直接影響整車(chē)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和可靠性。電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)最大的區(qū)別是用動(dòng)力電池作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，而作為銜接電池組、整車(chē)系統(tǒng)和電機(jī)的重要紐帶，電池管理系統(tǒng)(BMS)的重要性不言而喻。完善的 BMS能夠有效提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電，并且延長(zhǎng)電池的使用壽命，監(jiān)控電池組及各電池單芯的運(yùn)行狀態(tài)，有效預(yù)防電池組自燃，實(shí)現(xiàn)突發(fā)事件預(yù)警，為保障安全贏得時(shí)間。
筆者在梳理電池管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，為動(dòng)力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，測(cè)試生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。計(jì)劃分為5個(gè)篇章來(lái)整理電池管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中關(guān)鍵技術(shù)，今天首先聊一下第二篇章單體電池建模研究及模型參數(shù)。
圖1 電池管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)
單體電池模型用以模擬電池動(dòng)力學(xué)特性動(dòng)態(tài)電池模型，是設(shè)計(jì)高效可靠的電池管理系統(tǒng)（Battery Management System）的基礎(chǔ)。鑒于等效電路模型簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，以及狀態(tài)空間方程易于求取的優(yōu)點(diǎn)，因此非常廣泛的應(yīng)用于純電動(dòng)汽車(chē)電池管理系統(tǒng)的研究領(lǐng)域中。
不同單體電池模型對(duì)比
建立單體電池等效電路模型，將模型與電池辨識(shí)參數(shù)進(jìn)行配比，同時(shí)利用辨識(shí)工具完成參數(shù)識(shí)別，分析電池端電壓在不同工況下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，并逐步改進(jìn)電池等效電路模型，提高電池精度，為后期電池狀態(tài)估計(jì)（SOC,SOP,SOE,SOH）提供基礎(chǔ)。
展開(kāi) 讀者投稿｜關(guān)于純電動(dòng)汽車(chē)電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
第一部 電芯技術(shù)篇
動(dòng)力電池系統(tǒng)是儲(chǔ)能汽車(chē)的儲(chǔ)能裝置，是一種集機(jī)械，電化學(xué)和熱力學(xué)等學(xué)科為一體的復(fù)雜的工程系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上來(lái)講包含電芯，電池模組，電池包，電池管理控制系統(tǒng)，熱管理系統(tǒng)，高低壓插件和線束連接，高壓控制盒。如圖1寶馬ix3電池系統(tǒng)。
圖1 寶馬ix3電池系統(tǒng)
從成本上講，如圖2，電池系統(tǒng)的成本分布圖。
圖2 純電動(dòng)汽車(chē)電池系統(tǒng)成本分布圖
（數(shù)據(jù)來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）
動(dòng)力電池系統(tǒng)的三大關(guān)鍵技術(shù)，包含的關(guān)鍵技術(shù)如圖1。此次計(jì)劃圍繞這純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)展系列文章，目的是梳理目前一些技術(shù)瓶頸以及探討當(dāng)前市場(chǎng)上的應(yīng)對(duì)方案，希望能夠?qū)Υ蠹矣幸欢ǖ膸椭?圖3 純電動(dòng)汽車(chē)電池系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)
根據(jù)電芯的成本分布圖可知，電芯的成本占電池系統(tǒng)最大。動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)通常包括正極，負(fù)極，隔膜，電解液和鋁塑膜等。
高能電池的開(kāi)發(fā)首先從尋找高比能量的電極材料開(kāi)始。在所有金屬元素中，鋰的相對(duì)原子質(zhì)量最小、密度最小、電極電位最負(fù)，因此，以金屬鋰為負(fù)極的電池具有最高的工作電壓、最大的比能量。再加上鋰高分子電池的發(fā)明，使用高分子電解質(zhì)不但沒(méi)有漏液的問(wèn)題，而且由于鋰離子電池具有優(yōu)異的電性能及安全、無(wú)公害，形狀有高度的可塑性等特點(diǎn)，符合電子產(chǎn)品輕、薄、短、小的要求，所以鋰離子電池廣泛應(yīng)用于動(dòng)力電池生產(chǎn)領(lǐng)域。如圖4。
圖4 鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
●電芯選型對(duì)比
根據(jù)電池的外觀形狀可以分為圓柱形電池，方殼電池，軟包電池三類(lèi)。鋰離子電池，根據(jù)正極材料的不同可以分為如下五種磷酸鐵鋰，三元（鎳鈷錳NCM）,錳酸鋰，磷酸錳鐵鋰，鈦酸鋰。
展開(kāi) 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池均衡方法研究 附電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)譚曉軍下載
根據(jù)當(dāng)前我國(guó)對(duì)于均衡裝置的電流評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，組合電池的電流應(yīng)當(dāng)是動(dòng)力電池的0.05倍或者0.1倍，在此區(qū)間內(nèi)是比較合適的。
3.2均衡結(jié)果
組合電池的內(nèi)部差異會(huì)影響電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)行效率與安全性，因此為了減少電池荷電狀況的異常，采用均衡裝置將組合電池進(jìn)行連接，改善電池的性能，增長(zhǎng)電池的使用周期。例如對(duì)28組12Ah、336V的鎳氫組合電池進(jìn)行電源輸出，經(jīng)過(guò)測(cè)量和得出電壓差異值低于0.05V。此外，將該組合電池的電壓降低到電池荷電狀況的10%，將此范圍內(nèi)的所有組合電池進(jìn)行對(duì)比，就可以得出組合電池的均衡前后電壓差異指數(shù)為50mA，說(shuō)明均衡效果顯著。再者，組合電池的均衡前電壓小于均衡后的電壓，并且動(dòng)力電池的容量上升49Ahs，同比增加16%。得出如果上述組合電池不進(jìn)行均衡處理，就會(huì)導(dǎo)致電池差異性越發(fā)嚴(yán)重，使得動(dòng)力電池的輸出功率大大降低。
4結(jié)語(yǔ)
本文就當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的均衡中存在的問(wèn)題進(jìn)行闡述，并使用上述均衡方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將12Ah、336V的鎳氫組合電池采用集中均衡與分散均衡的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，根據(jù)結(jié)果所得的電壓差異都小于0.05V，符合均衡檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。從另一方面說(shuō)明采用均衡方式解決組合電池之間額不平衡差異是十分有效的。但是如果在進(jìn)行解決的過(guò)程中，由于組合電池的數(shù)目較大，導(dǎo)致動(dòng)力電池的內(nèi)部差異過(guò)大，此時(shí)應(yīng)當(dāng)將組合電池的規(guī)格、體積、質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)一，加設(shè)檢測(cè)節(jié)點(diǎn)，及時(shí)尋找出其中存在問(wèn)題的組合電池，能夠在一定程度彌補(bǔ)均衡方式的不足之處。
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