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1、电动汽车与传统内燃机汽车之间的主要差别是采用了不同的动力源,它由蓄电池提供电能,经过驱动系统和电动机,驱动电动汽车行驶。电动汽车的能量供给和消耗,与蓄电池的性能密切相关,直接影响电动汽车的动力性和续驶里程,同时影响电动汽车行驶的成本效益。 电动汽车在行驶中,由蓄电池输出电能给电动机,用于克服电动汽车本身的机械装置的内阻力,以及由行驶条件决定的外阻力。电动汽车在运行过程中,行驶阻力不断变化,其主电路中传递的功率也在不断变化。对电动汽车行驶时的受力状况以及主电路中电流的变化进行分析,是研究电动汽车行驶性能和经济性能的基础。 1、电动汽车的动力性分析 1.1 电动汽车的驱动力 电动汽车的电动机输出轴
2、输出转矩M,经过减速齿轮传动,传到驱动轴上的转矩Mt,使驱动轮与地面之间产生相互作用,车轮与地面作用一圆周力F0,同时,地面对驱动轮产生反作用力Ft.Ft与F0大小相等方向相反,Ft方向与驱动轮前进方向一致,是推动汽车前进的外力,将其定义为电动汽车的驱动力。有: 电动汽车机械传动装置是指与电动机输出轴有运动学联系的减速齿轮传动箱或变速器、传动轴及主减速器等机械装置。机械传动链中的功率损失包括:齿轮啮合点处的摩擦损失、轴承中的摩擦损失、旋转零件与密封装置之间的摩擦损失以及搅动润滑油的损失等。 1.2 电动汽车行驶方程式与功率平衡 电动汽车在上坡加速行驶时,作用于电动汽车的阻力与驱动力始终保持平衡
3、,建立如下的汽车行驶方程式: 以电动汽车车行驶速速度vaa乘以(2)式式两端,考考虑机械械损失,再再经过单单位换算算之后可可得: 或 由(4)、(55)两式式可以看看出,电电动汽车车在行驶驶时,电电动机传传递到驱驱动轮的的输出功功率与体体现在驱驱动轮上上的阻力力功率始始终保持持平衡。将将(4)变换可可得: 式中PM为为电动机机的输出出功率。 用曲线线图表示示上述功功率关系系,将电电动机的的输出功功率、汽汽车经常常遇到的的阻力功功率与对对应车速速的关系系归置在在x-yy坐标图图上得到到电动汽汽车功率率平衡图图如图11所示。 利用功率平平衡可定定性分析析电动汽汽车设计计中的有有关动力力性问题题,另
4、外外,根据据功率平平衡能看看出电动动汽车行行驶时电电动机的的输出功功率,所所以经济济性分析析中也常常用到它它。 11.3 电动汽汽车动力力性能计计算 与与内燃机机汽车相相似,电电动汽车车的动力力性指标标有三种种,即最最高车速速、最大大加速能能力和最最大爬坡坡度。 汽车的的最高车车速是指指汽车在在无风的的条件下下,在水水平良好好硬路面面上所能能到达的的最高速速度。电电动汽车车的最高高车速计计算: 满足(7)式的最最大值即即为反映映车辆动动力性的的指标VVamaax。 汽车的的加速能能力用汽汽车原地地起步的的加速能能力和超超车加速速能力表表示,通通常采用用汽车加加速过程程中所经经过的加加速时间间和
5、加速速距离作作为评价价汽车加加速性的的指标。电电动汽车车的加速速时间计计算为:汽车的爬坡坡能力是是指汽车车在良好好道路上上以最低低行驶车车速上坡坡行驶的的最大坡坡度。电电动汽车车爬坡度度的计算算: 2、电动汽汽车主电电路的负负载电流流分析 电动汽汽车在行行驶过程程中,所所需的阻阻力功率率随时都都在变化化,电动动机的输输出功率率也将随随阻力功功率的变变化而变变化。电电动汽车车主电路路中传递递的电功功率也是是在不断断变化,但但与所需需的阻力力功率始始终保持持平衡。通通常,电电动汽车车在运行行过程中中,主电电路中的的电流变变化较大大,主电电路电流流的大小小不仅影影响系统统的散热热与正常常工作,而而且
6、直接接影响蓄蓄电池的放放电性能能与使用用寿命,同同时影响响一次充充电后的的续驶里里程。 当采用用交流感感应电动动机时,电电动汽车车的主电电路是指指给电动动汽车行行驶提供供所需能能量的电电路,即即动力蓄蓄电池组到到控制器器和逆变变器之间间的直流流电路,以以及逆变变器与交交流感应应电动机机之间的的交流电电路,如如图2所所示。 为了简化起起见,我我们在分分析主电电路的负负载电流流时总是是假定蓄蓄电池的端端电压以以及逆变变器的输输出电压压保持不不变。电电动汽车车在平路路上等速速行驶时时所需的的功率换换算至电电机输出出轴为: 假定电动汽汽车主电电路的电电压保持持不变,根根据图22即可计计算电动动汽车等等
7、速行驶驶工况的的主电路路负载电电流。 电动汽汽车主电电路中的的直流电电路的负负载电流流为(假假设逆变变器的效效率为MI,电电动机的的效率为为M): 电动汽车主主电路中中交流电电路的负负载电流流为: 同样,可以以计算电电动汽车车在加速速行驶时时的主电电路的负负载电流流或在坡坡道上等等速爬坡坡时主电电路的负负载电流流。 33、结论论 通过过以上分分析可以以看出,电电动汽车车的动力力性与其其行驶过过程中的的能量消消耗密切切相关,因因此,应应当通过过提高动动力蓄电电池的性性能、降降低滚动动阻力和和空气阻阻力的能能耗等措措施来提提高电动动汽车的的动力性性能。 另外,由由于行驶驶时电动动汽车主主电路电电流
8、的大大小直接接影响蓄蓄电池的放放电性能能与使用用寿命,同同时影响响一次充充电后的的续驶里里程,因因此在设设计电动动汽车时时,应综综合考虑虑电池的质质量、驱驱动电动动机的电电压和额额定电流流、加速速性能、续续驶里程程及安全全性能等等因素,通通过系统统优化来来改进电电动汽车车的性能能和降低低成本。 作者单单位:任任国军(山山东理工工大学,交交通与车车辆工程程学院,淄淄博,22550049) 杨久青青(东营营技术学学院,东东营,22570097) 参考文文献: 1Micchaeel HH Weestbbroook.TThe Eleectrric CarrM.Loondoon:TThe Insstittutiion of Eleectrricaal EEngiineeers,20001. 2余志生生.汽车车理论M.北京:机械工工业出版版社,220000. 3何何洪文,于晓江江,陈逢逢春.电电动车辆辆设计中中的匹配配理论研研究JJ.北北京理工工大学学学报,220022,222(6):7004-7707. 44陈清清泉,孙孙逢春,祝嘉光光.现代代电动汽汽车技术术M.北京京:北京京理工大大学出版版社,220022. 5汤汤蕴璮,史乃,沈文豹豹.电机机理论与与运行(上册)M.北京京:水利利电力出出版社,19883. (ennd)