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1、电动汽车运用技术 付主木付主木 主编主编机械工业出版社机械工业出版社第第7章章 电动汽车的设计电动汽车的设计纯电动汽车的设计纯电动汽车的设计纯电动汽车的设计纯电动汽车的设计混合动力电动汽车的设计混合动力电动汽车的设计混合动力电动汽车的设计混合动力电动汽车的设计燃料电池电动汽车的设计燃料电池电动汽车的设计燃料电池电动汽车的设计燃料电池电动汽车的设计7.17.27.3 7.1 纯电动汽车的设计 图7-1 技术路途流程图7.1.1 7.1.1 整车布置原则整车布置原则1.电动汽车开发的技术路途2.总体布置方案的设计 7.1 纯电动汽车的设计 图7-2 前舱总布置3.电动汽车总体布置 7.1 纯电动汽
2、车的设计图7-3 传动系统连接方式 7.1 纯电动汽车的设计图7-4 动力总成固定点 7.1 纯电动汽车的设计7.1.2 7.1.2 关键技术关键技术1.电池技术2.电机技术3.限制器技术 7.1 纯电动汽车的设计7.1.3 7.1.3 参数的选择参数的选择1.电动机功率选择（1）依据电动汽车的最高车速选择（2）依据电动汽车的加速性能要求选择 7.1 纯电动汽车的设计（3）依据车辆的爬坡性能要求来选择*电动机最大功率的取值为：7.1 纯电动汽车的设计2.主减速比和变速器传动比选择（1）主减速比的选择（2）变速器传动比的选择 7.1 纯电动汽车的设计3.电池组数量选择图7-5 电池的简化电路模型
3、 7.1 纯电动汽车的设计（1）由最大输出功率选择电池组数量 7.1 纯电动汽车的设计（2）由续驶里程数选择电池组数量 7.1 纯电动汽车的设计7.1.4 7.1.4 参数的优化参数的优化1.电动汽车优化设计分析（1）选取设计变量（2）选取设计目标（3）选取约束条件（4）建立数学模型（5）汽车仿真模型的建立（6）编写优化求解程序 7.1 纯电动汽车的设计2.优化匹配求解模型图7-6 优化匹配求解模型 7.1 纯电动汽车的设计3.选择优化算法 求解问题的一般过程如图7-7所示。（1）个体编码（2）初始化（3）个体评价（4）选择运算（5）交叉运算（6）变异运算（7）终止条件推断 7.1 纯电动汽车
4、的设计图7-7 遗传算法运算过程示意图 7.1 纯电动汽车的设计图7-8 遗传算法进化过程 7.1 纯电动汽车的设计4.优化匹配与结果分析表7-3 测试数据约束最高车速（km/h）5515 km/h的最大爬坡度15%整车质量（kg）900目标值续驶里程（km）80 7.1 纯电动汽车的设计表7-6 优化结果比较初步匹配Advisor优化遗传算法优化无挡两挡无挡两挡无挡两挡Per/kW131313151310NB1010881112Cb/(Ah)120120120120118.8113iz 10.96813.9618.0710.96813.9618.079.813.9448.06m/kg9009
5、00836855928941ta/s6.27.276.86.16.5i/%16.32117.734.51515.8Sd/km90.395.175.47698.5105.6 7.2 燃料电池电动汽车的设计7.2.1 7.2.1 整车总体布置原则整车总体布置原则图7-9 技术设计过程 7.2 燃料电池电动汽车的设计图7-10燃料电池轿车总布置设计流程 7.2 燃料电池电动汽车的设计7.2.2 7.2.2 关键技术关键技术1.燃料电池系统 2.车载储氢系统3.车载蓄电系统4.电机及其限制技术5.整车布置6.整车热管理7.整车与动力系统的参数选择与优化设计8.多能源动力系统的能量管理策略 7.2 燃料
6、电池电动汽车的设计7.2.3 7.2.3 部件的选型部件的选型1.电机选型2.传动系速比的选择3.燃料电池发动机（FCE）选型4.峰值功率系统（PPS）的选型5.燃料电池的选型 7.2 燃料电池电动汽车的设计7.2.4 7.2.4 参数的选择参数的选择1.驱动电机参数的选择（1）驱动电机峰值功率和额定功率的选择 驱动电机峰值功率的选择 目标循环工况最大功率需求/kW最大回馈制动功率需求/kWECE工况152.3100.5New York Bus工况201195北京城区工况124.5120北京城郊176176UDDS工况228153表7-9 典型循环工况对应的车辆极限功率需求 7.2 燃料电池电
7、动汽车的设计 驱动电机额定功率的选择（2）驱动电机转矩和转速的确定 图7-11 驱动电机外特性的示意图 7.2 燃料电池电动汽车的设计（3）工作电压（4）电机确定表7-10 FCBUS驱动电机的参数选择电机种类三相异步交流电机额定电压360V峰值功率180kW（2min）额定功率100kW（1h）最大转矩955Nm额定转矩531Nm额定转速1800r/min最高转速6000r/min 7.2 燃料电池电动汽车的设计2.传动系最小传动比的选择3.传动系最大传动比的选择4.固定速比齿轮传动系的传动比选择5.燃料电池发动机性能参数设计6.蓄电池的性能参数设计 7.2 燃料电池电动汽车的设计7.2.5
8、 7.2.5 参数的优化匹配方法参数的优化匹配方法1.志向的动力驱动系统的参数优化匹配方法图7-12 参数优化示意图 7.2 燃料电池电动汽车的设计2.好用的动力驱动系统的参数优化匹配方法图7-13 燃料电池汽车动力驱动系统示意图 7.3 混合动力电动汽车的设计7.3.1 7.3.1 关键技术关键技术1.驱动电动机及其限制技术2.动力电池及其管理系统3.整车能量管理限制系统4.动力传动系统匹配5.能量再生制动回收系统6.先进车辆限制技术在混合动力电动汽车上的应用 7.3 混合动力电动汽车的设计7.3.2 7.3.2 参数的选择参数的选择图7-14 并联式混合动力汽车动力总成结构简图 7.3 混
9、合动力电动汽车的设计1.发动机功率的选择2.电动机参数的选择图7-16 并联混合动力汽车的驱动力车速图 7.3 混合动力电动汽车的设计3.传动系速比的选择4.电池参数的选择图7-17 某NiMH电池峰值功率随SOC变更示意图 7.3 混合动力电动汽车的设计7.3.3 7.3.3 参数的优化匹配方法参数的优化匹配方法图7-18 优化过程流程图1.优化过程概述2.优化模型的建立 7.3 混合动力电动汽车的设计表7-15 动力系统优化的技术性能约束3.EQ6110HEV动力系统部件参数优化类型描述条件加速性能/kmh-1050 km/h070 km/h3070 km/h23.5s22s40s最大速度
10、105 km/h爬坡能力64.5 km/h下爬坡度4.2%7.3 混合动力电动汽车的设计表7-17 动力系统优化结果4.优化结果及分析 从结果中可以看到，优化后的车型在满足仿真初期设定的动力性前提下，达到了动力系统最小化的优化目的，这样可以降低成本，确定程度上提高了整车性能。优化参数初始值优化值发动机峰值功率（kW）110100电机峰值功率（kW）6050电池模块数量（块）2825 7.3 混合动力电动汽车的设计7.3.4 7.3.4 提高燃油经济性的主要措施提高燃油经济性的主要措施1.选择较小功率发动机2.取消发动机怠速3.限制发动机工作在高效区4.适当增大蓄电池SOC工作范围5.回收再生制动能量 7.3 混合动力电动汽车的设计图7-19 电池的SOC工作范围对燃油经济性的影响纯电动汽车整车布置原则是什么？1燃料电池电动汽车参数的优化匹配方法有几种？23提高混合动力汽车燃油经济性的主要措施有哪些？思索思索 题题纯电动汽车的关键技术有哪些？5对于混合动力汽车，发动机的功率如何选择？4