电动汽车动力管理系统的设计

德州学院汽车工程学院　杨晓丽　于士军



电动汽车动力管理系统的设计

德州学院汽车工程学院杨晓丽于士军

摘要∶随着国民生活水平的提高，我国对汽车的需求量也随之增长，我国传统汽车工业面临着严峻的形势和挑战，近些年来环境污染不仅给人们的生活带来了不便，更对身体健康造成了严重影响。电动汽车的出现基本可以实现“零污染、零排放”，成了今后新能源发展的主要研究方向，本设计对电动汽车动力系统的设计、性能指标等进行深入探究并对其动力系统的参数匹配、电动机参数、电池参数以及影响电动汽车动力系统的种种因素进行了详细的介绍。

关键词：电动汽车；动力系统；参数匹配

1　汽车动力系统参数的分析

1.1电动汽车的动力性分析

电动汽车的动力性主要包括汽车的驱动力、加速能力、爬坡能力、最高车速和传动系最小速比的确定。电动汽车的驱动能力是指作用在驱动轮上的转矩所产生的对地面的圆周力，地面对驱动轮的反作用力即是驱动汽车的外力；汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的，所能产生的平均行驶速度；汽车的加速能力是指电动汽车原地起步的加速能力和超车加速能力；电动汽车的爬坡能力是指在良好的道路上以最低行驶车速上坡的最大坡度。

汽车传动系传动比的确定：

（1）若装有三轴变速器且以直接挡作为最高挡时，最小传动比就是主传动比；

（2）当满足最大爬坡度、最低稳定车速时其中二者较大值就为头挡传动比；

（3）传动系的最小传动比是由最高车速要求决定的，当驱动功率和克服行驶阻力所需功率相等时，该点车速就是最高车速。

1.2电动汽车动力性能参数

电动汽车是用电力驱动车轮行驶的，其动力性能参数将直接影响电动汽车的动力系统。通过对国内外电动汽车动力性能参数的对比，可详细地了解到国内外汽车动力的各个参数对汽车的影响。因此，在选择汽车的动力参数时，应当综合考虑电池组的寿命、续驶里程等问题。

2　电动汽车动力系统主要元件的选择

电动汽车动力系统元件需要从汽车的车速、加速性能、行驶里程、电池的寿命等多方面考虑，下面逐一进行分析。

图1　电动汽车动力系统结构图

2.1动力元件蓄电池的设计

蓄电池是直接给电动汽车提供动力源的装置，它的容量越大，续驶里程也会越长，蓄电池主要分为三类：

（1）第一类是铅酸电池。历史悠久，技术成熟，由于它低廉的价格，被电动汽车广泛使用成为主要的电源。但是它的续驶里程最短，而且体积也很大，利用率比较低，需要经常充电，缩短了电池的寿命。

（2）第二类是碱性电池。主要包括镍镉电池和镍氢电池，它的优点是充电速度快，比能量和比功率也比铅酸电池高，虽然价格比铅酸电池高，但是它在某种程度上大大提高了电池的续航能力和动力性能。

（3）第三类是锂离子电池。锂离子电池有着能量密度高、使用寿命长、充电效率高等优点。

2.2锂离子电池优势突出

本文选择以锂离子为研究对象，通过三种电池比较可以看出，虽然锂离子电池的成本高，但是其优点足以掩盖其缺点，锂离子电池势必会成为今后电动汽车优先选用的动力源。

3　电动汽车驱动系统的选择

3.1电动汽车的驱动系统主要为电动机

电动汽车对电动机的要求可以总结为以下几点：（1）电动机在整个运行的范围内，应该具有很高的效率，便于提高一次充电的续驶里程；（2）电动机应将能量回收后再反馈给蓄电池，使电动汽车具有最佳的能量利用率；（3）电动机的使用寿命长，能在恶劣的环境下工作；（4）电动机在运行时应该保证噪声低，绿色环保。综合上述几个方面来看，交流电动机最适合应用在电动汽车中，它能更好地满足电动汽车的需求。

3.2传动系传动比的设计

（1）满足最大爬坡度

（2）满足最低稳定车速

（3）依据动力性或者经济性选择（设定i1＜i2＜i3）

I3最高车速较低，后备功率大Umax＞Up3；

I2最高车速最大，后备功率一般Umax=Up3；

I1最高车速最低，后备功率最小Umax＜Up1。

汽车侧重于动力性取时I3，侧重于经济性时取I1。

4　优化动力系统的动力实验和经济性试验

电动汽车的动力实验——汽车最高车速实验方法：测定汽车以最高车速行驶一定距离路段所需时间。具体步

骤，设置一系列不同坡度的坡道，长度不能小于25m，小于30%的坡道路面用沥青铺装，大于等于30%的坡道应该为水泥路面，实验时，电动汽车停于坡道前平地上，接合传动系的最低挡，节气门开进行爬坡，直至实验终了，所能通过的最陡坡道的坡度，即是汽车的最大爬坡度。

电动汽车经济性试验——一种为等速行驶百公里燃油消耗量试验方法：在路况良好的平直道路上，选定一段距离，以不同的整倍数车速等速行驶测量路段，利用燃油流量计与秒表测出通过该路段的油耗与时间，计算出相应的百公里油耗与实际平均车速；另一种方法为转鼓试验台试验方法：在转鼓实验台上测试之前，测试汽车应先到路上进行滑行试验，以确定其行驶阻力，将滑行试验结果及汽车质量参数输入转鼓试验台，进行多工矿燃油消耗试验与排放试验。

5　结束语

本文系统地论述了整车性能参数对动力系统的影响，针对蓄电池是影响电动汽车动力的最主要因素介绍了如何选择蓄电池，并且通过三种框架的对比，分别说明了要想提高电动汽车的动力性应当尽可能使电动汽车的优化性达到最大，本文还用两种试验着重说明了如何提高动力性、经济性以及动力系统的各个参数对动力系统的影响。随着科技的发展，电动汽车凭借着绿色环保无污染、节能减排的这一优点必将成为汽车未来发展趋势的重点，本文为今后电动汽车的设计提供了一定的参考数据。

参考文献：

［1］刘灵芝.电动汽车总体设计及动力系统参数匹配研究［D］.合肥工业大学，2007.

［2］周飞鲲.纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制研究策略［D］.吉林大学，2013.

［3］朱文庆.中国电动汽车的挑战［J］.当代经理人，2010（06）.

［4］倪颖倩.电动汽车关键技术［D］.南京理工大学，2008.