新能源汽車技術 第4章 純電動汽車2.1

規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 1 頁4 4.1 1 概述概述4 4.2 2 純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設計純電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設計 4 4.3 3 純電動汽車的續(xù)駛里程純電動汽車的續(xù)駛里程4 4.4 4 純電動汽車電池管理系統(tǒng)純電動汽車電池管理系統(tǒng) 4 4.5 5 純電動汽車經(jīng)濟性評價指標及行駛能耗純電動汽車經(jīng)濟性評價指標及行駛能耗4 4.6 6 純電動汽車車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)純電動汽車車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4 4.7 7 純電動汽車車型實例純電動汽車車型實例 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 2 頁純電動汽車是以電池為儲能單元，以電動機為驅(qū)動系統(tǒng)的車輛。通常，容量型動力電池即可滿足使用要求，純電動汽車的特點是結(jié)構相對簡單，生產(chǎn)工藝相對成熟。缺點是充電速度慢，續(xù)駛里程短。因此適合于行駛路線相對固定，有條件進行較長時間充電的車輛。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 3 頁 1. 1.按用途分類按用途分類 按用途不同，按用途不同，純電動汽車可以分為純電動汽車可以分為 （1 1）純電動轎車；）純電動轎車； （2 2）電動貨車；）電動貨車； （3 3）電動客車。）電動客車。 2 2按驅(qū)動形式分類按驅(qū)動形式分類 按動力驅(qū)動控制系統(tǒng)結(jié)構形式不同，純電動汽車可以分為按動力驅(qū)動控制系統(tǒng)結(jié)構形式不同，純電動汽車可以分為 （1 1）直流電機驅(qū)動的電動汽車；）直流電機驅(qū)動的電動汽車； （2 2）交流電機驅(qū)動的電動汽車；）交流電機驅(qū)動的電動汽車； （3 3）雙電機驅(qū)動的電動汽車；）雙電機驅(qū)動的電動汽車； （4 4）雙繞組電機電動汽車；）雙繞組電機電動汽車； （5 5）電動輪電動汽車。）電動輪電動汽車。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 4 頁2.2.純電動汽車組成與原理純電動汽車組成與原理電動汽車主要由電力驅(qū)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等三部分組成。典型電動汽車組成如右圖所示。典型電動汽車組成框圖規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 5 頁2.2.純電動汽車組成與原理純電動汽車組成與原理 汽車行駛時，由蓄電池輸出電能（電流）通過控制器驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)帶動車輪前進或后退。電動汽車續(xù)駛里程與蓄電池容量有關，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能地節(jié)省蓄電池的能量。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 6 頁2.2.純電動汽車組成與原理純電動汽車組成與原理 1電力驅(qū)動系統(tǒng) 電力驅(qū)動系統(tǒng)主要包括電子控制器、功率轉(zhuǎn)換器、電動機、機械傳動裝置和車輪等。它的功用是將存儲在蓄電池中的電能高效地轉(zhuǎn)化為車輪的動能，并能夠在汽車減速制動時，將車輪的動能轉(zhuǎn)化為電能充入蓄電池。 電動汽車應用較多的電動機是直流電動機和交流電動機兩大類。直流電動機驅(qū)動的電動汽車，雖然在結(jié)構上有許多獨到之處，如不需要離合器、變速器，并具有起步加速牽引力大，控制系統(tǒng)較簡單等優(yōu)點，但它的整個動力傳動系統(tǒng)效率低，所以逐漸被其它驅(qū)動類型電動機替代。交流電動機驅(qū)動的電動汽車突出的優(yōu)點是體積小、質(zhì)量輕、效率高、調(diào)速范圍寬和基本免維護等優(yōu)點。但其制造成本較高。隨著電力電子技術的進一步發(fā)展，成本將隨之降低，這類電動汽車將具有強大的生命力。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 7 頁2.2.純電動汽車組成與原理純電動汽車組成與原理電動汽車的控制系統(tǒng)性能直接影響著汽車的性能指標，該控制系統(tǒng)控制汽車在各類工況下的行駛速度、加速度和能源轉(zhuǎn)換情況。它類似于燃油汽車的加速踏板和變速器，包括電動機驅(qū)動器、控制器及各種傳感器，其中最關鍵的是電動機逆變器。電動機不同，控制器也有所不同?？刂破鲗⑿铍姵刂绷麟娔孀兂山涣麟姾篁?qū)動交流驅(qū)動電動機，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪，使電動汽車行駛。有關電動機的相關內(nèi)容已在第3章中介紹。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 8 頁2.2.純電動汽車組成與原理純電動汽車組成與原理 2電源系統(tǒng) 電源系統(tǒng)主要包括電源、能量管理系統(tǒng)和充電機等。它的功用是向電動機提供驅(qū)動電能、監(jiān)測電源使用情況以及控制充電機向蓄電池充電。 純電動汽車的常用電源有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。 純電動汽車和混合動力電動汽車的能量管理不同，純電動汽車主要是指電池管理系統(tǒng)，它的主要功用是對電動汽車用電池單體及整組進行實時監(jiān)控、充放電、巡檢、溫度監(jiān)測等。 有關電池的相關內(nèi)容已在第2章中介紹。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 9 頁2.2.純電動汽車組成與原理純電動汽車組成與原理3輔助系統(tǒng) 輔助系統(tǒng)主要包括輔助動力源、空調(diào)器、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、導航系統(tǒng)、刮水器、收音機以及照明和除霜裝置等。輔助系統(tǒng)除輔助動力源外，依據(jù)不同車型而不同。 輔助動力源主要由輔助電源和DC/DC功率轉(zhuǎn)換器組成。它的功用是向動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、空調(diào)器及其它輔助設備提供動力。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 10 頁 電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的核心部分，其性能決定著電動汽車運行性能的好壞。電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)布置取決于電機驅(qū)動系統(tǒng)的方式，可以有多種多樣。常見的驅(qū)動系統(tǒng)布置形式如下圖所示。（1）第一種與傳統(tǒng)汽車驅(qū)動系統(tǒng)的布置方式一致，帶有變速器和離合器。只是將發(fā)動機換成電動機，屬于改造型電動汽車。這種布置可以提高電動汽車的起動轉(zhuǎn)矩，增加低速時電動汽車的后備功率。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 11 頁（2）第二種取消了離合器和變速器。優(yōu)點是可以繼續(xù)沿用當前發(fā)動機汽車中的動力傳動裝置，只需要一組電動機和逆變器。這種方式對電動機的要求較高，不僅要求電動機具有較高的起動轉(zhuǎn)矩，而且要求具有較大的后備功率，以保證電動汽車的起動、爬坡、加速超車等動力性。（3）第三種布置方式將電動機裝到驅(qū)動軸上，直接由電動機實現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換。這種傳動方式同樣對電動機有較高的要求，大的起動轉(zhuǎn)矩和后備功率，同時不僅要求控制系統(tǒng)有較高的控制精度，而且要具備良好的可靠性，從而保證電動汽車行駛的安全、平穩(wěn)。純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)布置方案 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 12 頁 純電動汽車與燃油汽車相比，具有以下特點： （1）無污染，噪聲低 電動汽車無內(nèi)燃機汽車工作時產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對環(huán)境保護和空氣的潔凈是十分有益的，有“零污染”的美稱；電動汽車無內(nèi)燃機產(chǎn)生的噪聲，電動機的噪聲也較內(nèi)燃機小。但是，使用電動汽車并非絕對無污染，例如使用鉛酸蓄電池做動力源，制造、使用中要接觸到鉛，充電時產(chǎn)生酸氣，會造成一定的污染；蓄電池充電所用的電力，在用煤炭作燃料時會產(chǎn)生CO、SO2、粉塵等；隨著技術的發(fā)展，可以用其它電池做電動汽車的電源，如發(fā)展水電、核電、太陽能充電等。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 13 頁 （2）能源效率高，多樣化 電動汽車的研究表明，其能源效率已超過汽油機汽車，特別是在城市運行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動汽車更加適宜。電動汽車停止時不消耗電量，在制動過程中，電動機可自動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機，實現(xiàn)制動減速時能量的再利用。 另一方面，電動汽車的應用可有效地減少對石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負荷，減少費用。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 14 頁 （3）結(jié)構簡單，使用維修方便 電動汽車較內(nèi)燃機汽車結(jié)構簡單，運轉(zhuǎn)、傳動部件少，維修保養(yǎng)工作量小，當采用交流感應電動機時，電動機無需保養(yǎng)維護，更重要的是電動汽車易操縱。 （4）動力電源使用成本高，續(xù)駛里程短 目前電動汽車尚不如內(nèi)燃機汽車技術完善，尤其是動力電源（電池）的壽命短，使用成本高。電池的儲能量小，一次充電后行駛里程不理想，電動車的價格較貴。但從發(fā)展的角度看，隨著科技的進步，投入相應的人力物力，電動汽車的問題會逐步得到解決。揚長避短，電動汽車會逐漸普及，其價格和使用成本必然會降低。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 15 頁 1電機及控制技術電動汽車的驅(qū)動電機屬于特種電機，是電動汽車的關鍵部件。要使電動汽車有良好的使用性能，驅(qū)動電機應具有較寬的調(diào)速范圍及較高的轉(zhuǎn)速，足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，體積小、質(zhì)量輕、效率高且有動態(tài)制動強和能量回饋的性能。電動汽車所用的電動機正在向大功率、高轉(zhuǎn)速、高效率和小型化方向發(fā)展。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 16 頁 著電機及驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。變結(jié)構控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、自適應控制、專家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術，都將各自或結(jié)合應用于電動汽車的電動機控制系統(tǒng)。它們的應用將使系統(tǒng)結(jié)構簡單、響應迅速、抗干擾能力強，參數(shù)變化具有魯棒性，可大大提高整個系統(tǒng)的綜合性能。 電動汽車再生制動控制系統(tǒng)可以節(jié)約能源、提高續(xù)駛里程，具有顯著的經(jīng)濟價值和社會效益。再生制動還可以減少剎車片的磨損，降低車輛故障率及使用成本。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 17 頁 2電池及管理技術電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約電動汽車發(fā)展的關鍵因素。電動汽車用電池要求比能量高、比功率大、使用壽命長，但目前的電池能量密度低，電池組過重，續(xù)駛里程短，價格高，循環(huán)壽命有限。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 18 頁電動汽車車用動力蓄電池經(jīng)過3代的發(fā)展，已取得了突破性的進展。第1代是鉛酸電池，由于其比能量較高、價格低和能高倍率放電，因此是目前唯一能大批量生產(chǎn)的電動汽車用電池。第2代是堿性電池，主要有鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子和鋅空氣等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動汽車的動力性能和續(xù)駛里程，但其價格卻比鉛酸電池高。只要能采用廉價材料，電動汽車用鋰離子電池將獲得長足的發(fā)展，目前關鍵是要降低批量化生產(chǎn)的成本，提高電池的可靠性、一致性及壽命。第3代是以燃料電池為主的電池。燃料電池能量轉(zhuǎn)變效率、比能量和比功率都高，并且可以控制反應過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進行，因此是理想的汽車用電池。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 19 頁 電池組性能直接影響整車的加速性能、續(xù)駛里程以及制動能量回收的效率等。電池的成本和循環(huán)壽命直接影響車輛的成本和可靠性，所有影響電池性能的參數(shù)必須得到優(yōu)化。電動車的電池在使用中發(fā)熱量很大，電池溫度影響電池的電化學系統(tǒng)的運行、循環(huán)壽命和充電可接受性、功率和能量、安全性和可靠性。所以，為了達到最佳的性能和壽命，需將電池包的溫度控制在一定范圍內(nèi)。減小包內(nèi)不均勻的溫度分布以避免模塊間的不平衡，以此避免電池性能下降，且可以消除相關的潛在危險。由于電池包的設計既要密封、防水、防塵、絕緣等，又要考慮空氣流流場分布、均勻散熱，所以電池包的散熱通風設計，成為電動車研究的一個重要領域。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 20 頁 3 3整車控制技術整車控制技術新型純電動轎車整車控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡結(jié)新型純電動轎車整車控制系統(tǒng)是兩條總線的網(wǎng)絡結(jié)構，即驅(qū)動系統(tǒng)的高速構，即驅(qū)動系統(tǒng)的高速CANCAN總線和車身系統(tǒng)的低速總總線和車身系統(tǒng)的低速總線。高速線。高速CANCAN總線每個節(jié)點為各子系統(tǒng)的總線每個節(jié)點為各子系統(tǒng)的ECUECU。低速。低速總線按物理位置設置節(jié)點、基本原則是基于空間位總線按物理位置設置節(jié)點、基本原則是基于空間位置的區(qū)域自治。置的區(qū)域自治。實現(xiàn)整車網(wǎng)絡化控制，其意義不只是解決汽車電子實現(xiàn)整車網(wǎng)絡化控制，其意義不只是解決汽車電子化中出現(xiàn)的線路復雜和線束增加問題，網(wǎng)絡化實現(xiàn)化中出現(xiàn)的線路復雜和線束增加問題，網(wǎng)絡化實現(xiàn)的通訊和資源共享能力成為新的電子與計算機技術的通訊和資源共享能力成為新的電子與計算機技術在汽車上應用的一個基礎，同時也為在汽車上應用的一個基礎，同時也為X-by-WireX-by-Wire技術技術提供有力的支撐。提供有力的支撐。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 21 頁 4整車輕量化技術 整車輕量化始終是汽車技術重要的研究內(nèi)容。純電動汽車由于布置了電池組，整車重量增加較多，輕量化問題更加突出。（1）通過對整車實際使用工況和使用要求的分析，對電池的電壓、容量、驅(qū)動電動機功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、整車性能等車輛參數(shù)的整體優(yōu)化，合理選擇電池和電動機參數(shù)。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 22 頁（2）通過結(jié)構優(yōu)化和集成化、模塊化優(yōu)化設計，減輕動力總成、車載能源系統(tǒng)的重量。這里包括對電動機及驅(qū)動器、傳動系、冷卻系統(tǒng)、空調(diào)和制動真空系統(tǒng)的集成和模塊化設計，使系統(tǒng)得到優(yōu)化；電池、電池箱、電池管理系統(tǒng)、車載充電機組成的車載能源系統(tǒng)的合理集成和分散，實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化。（3）積極采用輕質(zhì)材料，如電池箱的結(jié)構框架、箱體封皮、輪轂等采用輕質(zhì)合金材料。（4）利用CAD技術對車身承載結(jié)構件（如前后橋、新增的邊梁、橫梁等）進行有限元分析研究，用計算和試驗相結(jié)合的方式，實現(xiàn)結(jié)構最優(yōu)化。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 23 頁 電動汽車動力傳動系統(tǒng)的設計應該滿足車輛對動力性能和續(xù)駛里程的要求。車輛行駛的動力性能可以用以下四個指標來評價：（1）起步加速性能 車輛在設定時間內(nèi)由靜止加速到額定車速或走過預定的距離的能力。（2）以額定車速穩(wěn)定行駛的能力 對電動汽車來說，蓄電池和電動機應該能提供車輛以額定車速穩(wěn)定行駛的全部功率需求，并且根據(jù)我國的道路狀況至少能克服坡度為3%的路面阻力。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 24 頁 （3）以最高車速穩(wěn)定行駛的能力在電動汽車上，電動機發(fā)出的功率應該能夠維持車輛以最高車速行駛。 （4）爬坡能力 電動汽車能以一定的速度行駛在一定坡度的路面上。 另外，電動汽車的蓄電池所輸出的電能和電量應該能夠維持電動汽車在一定工況下行駛額定的里程。 下面以改造型純電動汽車為例，介紹其傳動系統(tǒng)參下面以改造型純電動汽車為例，介紹其傳動系統(tǒng)參數(shù)的設計數(shù)的設計。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 25 頁電動機的功率包括額定功率和最大功率。電動機的功率選得越大，則電動汽車的后備功率越多，加速和爬坡性能越好，但同時電動機的體積和質(zhì)量也會迅速增加，而且會使電動機不能經(jīng)常工作在峰值功率附近，從而會出現(xiàn)大馬拉小車的現(xiàn)象，使電動機的效率下降。因此，電動機的功率不能選得太大，應該依照電動汽車的最高行駛車速、爬坡度和加速性能來確定電動機的功率。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 26 頁 1根據(jù)汽車最高車速確定電動機功率 設計中常常以先保證汽車預期的最高車速來初步選擇電動機應有的功率。已知電動汽車期望的最高車速，選擇的電動機功率應大體上等于但不小于汽車以最高車速行駛時行駛阻力消耗的功率之和。電動汽車以最高車速行駛消耗的功率為 式中， 為整車質(zhì)量（kg）； 為滾動阻力系數(shù)； 為迎風阻力系數(shù)； 為迎風面積（）； 為最高行駛車速（km/h）。 3maxmax761403600maxuACuMgfPDUMfDCAmaxu規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 27 頁 2根據(jù)汽車爬坡度確定電動機功率 電動汽車以某一車速爬上一定坡度消耗的功率為 式中， 為電動汽車行駛速度（km/h）； 為坡度。 3根據(jù)電動汽車加速性能確定電動機功率 電動汽車在水平路面上加速行駛消耗的功率為aaDaiuMgiuACuMgfP36007614036003auiaaDaaudtduMuACuMgfP36007614036003規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 28 頁22022111RiiIMRIMtgfw式中， 為汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)； 為車輪的轉(zhuǎn)動慣量（kgm2)； 為飛輪的轉(zhuǎn)動慣量（kgm2)； 為車輪半徑（m）； 為變速箱傳動比； 為主減速器傳動比。電動汽車的電動機功率應能同時滿足汽車對最高車速、加速度及爬坡度的要求。所以電動汽車電動機的額定功率為電動汽車電動機的最大功率為式中， 為機械傳動系統(tǒng)效率； 為電動機的過載系數(shù)。 wIfIRgi0itaiUerPPPPmax，erePPmaxt規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 29 頁 在電動機輸出特性一定時，傳動系的傳動比如何選擇，依賴于整車的動力性指標要求，即電動汽車傳動比的選擇應該滿足汽車最高期望車速、最大爬坡度以及對加速時間的要求。1傳動系速比的上限 傳動系速比的上限由電動機最高轉(zhuǎn)速和最高行駛車速確定。 式中， 為主減速器的傳動比； 變速器的傳動比。maxmax377. 0uRni giii00igi規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 30 頁 2傳動系速比的下限 傳動系速比的下限由下述兩種方法算出的傳動系速比的最大值確定。 由電動機最高轉(zhuǎn)速對應的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大行駛車速對應的行駛阻力確定傳動系速比下限為 式中， 為最高車速對應的行駛阻力； 為電動機最高轉(zhuǎn)速對應的輸出轉(zhuǎn)矩。 由電動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大爬坡度對應的行駛阻力確定傳動系速比下限為 式中， 為最大爬坡度對應的行駛阻力（N）； 為電動機最大輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）。maxmaxutuTRFimaxuFmaxuTmaxmaxTRFitimaxiFmaxT規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 31 頁 電池組容量的選擇主要考慮汽車行駛時的最大輸出功率和消耗的能量，以保證電動汽車對動力性和續(xù)駛里程的要求。 1由電動汽車所需的最大功率選擇電池組數(shù)目 蓄電池的攜帶能量必須大于或等于電動汽車的最大能耗，如此才能保證電動汽車行駛要求。所以要求電池組數(shù)目為 式中， 為電動機的工作效率； 為電動機控制器的工作效率； 為單個電池組所包含的電池的數(shù)目。NPPnecebemaxmaxeecN規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 32 頁 2由續(xù)駛里程選擇電池組的數(shù)目 在汽車充電前，蓄電池所攜帶的能量必須保證電動汽車能夠行駛一定的里程。所以電池組數(shù)目為 式中， 為續(xù)駛里程（km）； 為電動汽車行駛1km所消耗的能量（kW）； 為單個電池的電容（Ah）； 為單個電池的電壓（V）。 從二者中選擇較大者確定電池組組數(shù)。NVCLWnss1000LWsVsC規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 33 頁4.4.設計實例設計實例下面以某一型號的汽車為例，介紹改裝型電動汽車的設計。1.電動機參數(shù)的選擇電動機類型選取交流感應電動機。 由式（4-1）（4-6）計算得到電動機的最大功率 =71.3348kW。電動汽車所用的電動機具有較大的過載能力，最大功率可達額定功率的3倍左右。因此，按勻速模式選擇的電動機功率完全能夠滿足加速模式下動力性能的要求。 參考ADVISOR并查閱電工手冊選擇交流電機參數(shù)：額定功率 =30kW；額定電壓 =220V；最大電流 =180A；過載系數(shù) =2.4 ；最高轉(zhuǎn)速 =9000r/min。maxePerPerUmaxeImaxn規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 34 頁4.4.設計實例設計實例2. 傳動系統(tǒng)傳動比的選擇目前，電動汽車主要在市區(qū)和城市近郊使用，它所遇到的工況多種多樣，最低穩(wěn)定車速在36km/h范圍內(nèi)，最高車速可達100km/h，甚至更高。電動汽車在行駛過程中所遇到的阻力變化很大，變化范圍在6倍以上，而單靠電動機的力矩變化是不能滿足電動汽車行駛性能要求的。因此，在電動機和驅(qū)動輪之間需要安裝減速器和變速器，一方面使電動汽車滿足行駛性能要求，另一方面使電動機經(jīng)常保持在高效率的工作范圍內(nèi)工作，減輕電動機和動力電池組的負荷。為了滿足電動汽車行駛阻力的變化范圍，減輕電動機和動力電池的負荷，提高工作效率，又使傳動系統(tǒng)的結(jié)構不過于復雜以至降低工作效率，這里采用檔變速器。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 35 頁4.4.設計實例設計實例（1）主減速器速比的選擇 設傳動系變速器第檔為直接檔即 =1，電動機的最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 =9000r/min，所以由式（4-7）得， 7.9170。又因為 1.3326。參考多種汽車主減速器速比經(jīng)驗值及ADVISOR仿真試驗的反復驗證，初步確定主減速器速比 為4.3245。（2）變速器速比的選擇 汽車傳動系各檔的傳動比大體上按等比級數(shù)分配，這種分配變速器速比的方法使汽車經(jīng)常工作在大的功率范圍內(nèi)，可以充分利用蓄電池所提供的一次充放電的有限能量，提高動力性，增加續(xù)駛里程。3gimaxn0i0i0i規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 36 頁4.4.設計實例設計實例綜上可得， =2.0898；根據(jù)等比級數(shù)的分配方法 得， =1.4456 1giqiiiigggg322112ggiqi規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 37 頁4.4.設計實例設計實例3.蓄電池參數(shù)的選擇電動汽車動力電池的選用不僅應該考慮動力性因素，還應該考慮環(huán)保方面的因素。電池類型選擇鎳氫電池，其比電容達250Ah，比電壓1.2V，比能量達80Wh/kg，比功率230W/kg。（1）由電動機功率確定電池組的數(shù)目 在實際應用中電池的最大功率應限制為式中， 為單體電池電動勢； 為等效內(nèi)阻 。由式求得單個電池的最大輸出功率為 =1.3853kW，進而得， =21.7035。int20max92REPb0EintRmaxbPn規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 38 頁（2）由續(xù)駛里程確定電池組的數(shù)目 由前面得， =15.9705。考慮到電池放電深度一般不超過80%，故取 =19.9631。 綜上，取電池組數(shù)目n=22。 電動汽車傳動系統(tǒng)主要參數(shù)都是從汽車行駛時所消耗的能量出發(fā)推導計算得到的，理論上，它的動力性、續(xù)駛里程都應該滿足設計要求。 nn規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 39 頁 電動汽車的設計是否滿足要求，需要對電動汽車的性能進電動汽車的設計是否滿足要求，需要對電動汽車的性能進行仿真分析。基于行仿真分析?；贏DVISORADVISOR建立電動汽車主要部件及整車建立電動汽車主要部件及整車仿真模型，組成如下圖所示。仿真模型，組成如下圖所示。 整車模型組成示意圖規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 40 頁1.電動機仿真模型 電動汽車用的交流電動機/控制器仿真模型總成，包括轉(zhuǎn)動慣量影響子模塊、轉(zhuǎn)速評價器、轉(zhuǎn)矩限制子模塊以及溫度控制子模塊等。電動機/控制器仿真模型能夠把需求的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化為電能需求并把電能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速輸出。此模塊可以計算牽引電動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、輸入功率以及對電動機的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速進行限制，并控制牽引電機的溫度；電動機特性圖輸入控制電動機的特性，并對轉(zhuǎn)動慣量以及電動機溫度的影響進行計算，最后得到電動機輸出的有效驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以及電動機輸入的能量。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 41 頁2蓄電池仿真模型 蓄電池在充放電時伴隨著復雜的化學反映，產(chǎn)生的熱量導致電池溫度也會發(fā)生變化。因此蓄電池的電化學特性是一個與各種隨機變量相關的非線性函數(shù)。實際上，電化學電池動態(tài)模型的建立一方面從分析內(nèi)在機理出發(fā)，另一方面借助試驗測試來擬合非線性變量之間的關系，建模的基礎是確定電動勢以及內(nèi)阻的特性函數(shù)。蓄電池仿真模型總成，包括開路電壓和內(nèi)阻計算子模塊、功率限制子模塊、負載電流計算子模塊、SOC計算子模塊、蓄電池散熱子模塊等。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 42 頁蓄電池所容納的充電量被看作常數(shù)，并受到最小開路電壓的限制。電池放電過后需要重新補充的電量受到庫侖定律的影響，最大充電量受到電池最大開路電壓限制。當電池完全被當作一個已知內(nèi)阻的電壓源時，與之相連接的部件（如電動機）將被看作耗能元件。電池的輸出功率受等效電路輸出的最大功率、電動機功率、控制器接受的最大功率的影響。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 43 頁3車身仿真模型 車身模型構成它包括滾動阻力、坡度阻力、迎風阻力、加速阻力計算子模塊、汽車車速計算子模塊。電動汽車的車速是評判電動汽車的一項重要指標，所以汽車車速計算子模塊在模型總成中也具有相當重要的作用，通過該模塊計算出汽車行駛車速，從而推算出汽車的行駛阻力，根據(jù)車輪反饋而來的汽車需要的驅(qū)動力和線性速度，計算出傳遞給汽車所需要的驅(qū)動力以及更新下一刻車速。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 44 頁4.主減速器和變速器仿真模型主減速器仿真模型總成通過車輪/輪軸傳遞的主減速器輸出端需要的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以及由變速器反饋而來的有效轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，修正主減速器輸入端的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速算出主減速器的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。變速器仿真模型總成由輸入輸出軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速計算子模塊、變速器控制子模塊、轉(zhuǎn)動慣量影響子模塊、轉(zhuǎn)矩損失子模塊等構成。此模型總成通過主減速器模型傳遞的變速器需要輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以及由電動機/控制器模型反饋而來的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，修正變速器的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速算出變速器的輸出有效轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。主減速器和變速器仿真模型都具有傳遞和修正轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的作用。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 45 頁5.純電動汽車整車仿真模型綜上，將各個模塊封裝連接組成純電動汽車的整車模型如下圖所示。整車仿真模型 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 46 頁 6.仿真結(jié)果汽車在實際行駛過程中不可能長時間在穩(wěn)定車速下行駛，尤其是在市區(qū)行駛時，電動汽車在行駛中常常伴有頻繁的加速、減速、怠速、停車等行駛工況。行駛工況應該在對實際路面和交通狀況的大量統(tǒng)計的基礎上得出的，能夠反映車輛在實際使用中的狀況。我國尚沒有建立準確的完整的道路行駛工況，所以選用日本10-15工況來進行仿真，仿真結(jié)果如下圖所示。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 47 頁ADVISOR仿真結(jié)果 從右圖中的車速、荷電狀態(tài)、功率、轉(zhuǎn)矩變化曲線可以得出如下結(jié)論：電動汽車的匹配參數(shù)滿足選擇的工況要求，行駛穩(wěn)定；電動汽車得到的轉(zhuǎn)矩、功率滿足所需要的動力性要求；荷電狀態(tài)變化較為平穩(wěn)。在實際設計中，如果對所設計的電動汽車的性能不滿意，可以對傳動系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化，直到滿意為止。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 48 頁 目前，影響純電動汽車發(fā)展的主要因素之一是續(xù)駛里程短。為了盡可能地提高純電動汽車的續(xù)駛里程，有必要對其影響因素進行分析。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 49 頁 1等速行駛續(xù)駛里程的計算 汽車在良好的水平路面上一次充電后等速行駛直至消耗掉全部攜帶的電能為止所行駛的里程，稱為等速行駛的續(xù)駛里程。它是電動汽車的經(jīng)濟性指標之一。（1）汽車以速度v等速行駛時所需的電動機輸出轉(zhuǎn)矩 和功率 分別為MPiRAuCfGMga/21.15)(2DiRuAuCfGPgaa6)./3(/21.15)(2D規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 50 頁 （2）根據(jù)電機的類型（如交流和直流電機）和控制方式（如晶閘管調(diào)速和PWM方式等）的不同可以確定電動機的輸出轉(zhuǎn)矩M 和電池放電電流I的關系即： ；也可以確定電機的輸出功率 與電機效率 的關系，即 （3）電池攜帶的額定總能量為 式中， 為電池的額定容量（Ah）；Ue為電池的端電壓（V）；Ge為電動汽車攜帶的電池總量（kg）；q為電池比能量（Wh/kg）。 MII P)(PqGUQWeem0mQ規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 51 頁根據(jù)電池放電特性，電池以高于額定放電電流Im的電流I放電時，其總能量要相應減少。以鉛酸電池為例，當電池以大電流 放電時，總能量 為式中，當 3時， =1.313；當 3時， =1.414。（4）等速行駛續(xù)駛里程IW1kmeIIqGWmII /kmII /ks()k 1meIWVPG quPI MP規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 52 頁2多工況行駛續(xù)駛里程的計算 多工況續(xù)駛里程為式中， 為每個狀態(tài)行駛距離（km）； 為車輛能夠完成的狀態(tài)總數(shù)。kiiSS1iSk規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 53 頁電動汽車續(xù)駛里程的影響因素較為復雜，其中最主要的因素是車載能源問題。續(xù)駛里程與電動汽車在行駛過程中所消耗的能量密切相關，影響因素主要來自電動汽車行駛的外部條件和電動汽車本身的結(jié)構條件。這里以某改造型電動汽車為例，定性分析影響純電動汽車續(xù)駛里程的因素。1滾動阻力系數(shù)對續(xù)駛里程的影響輪胎的滾動阻力系數(shù)越小，續(xù)駛里程越大。所以降低輪胎滾動阻力系數(shù)可明顯增加電動汽車的續(xù)駛里程。特別是對低速、整車質(zhì)量較大的電動汽車，尤其如此。因此，采用滾動阻力系數(shù)小的子午線輪胎，增大輪胎氣壓等是增加電動汽車續(xù)駛里程的重要途徑。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 54 頁2空氣阻力系數(shù)對續(xù)駛里程的影響空氣阻力系數(shù)越小，續(xù)駛里程越大；車速越大，空氣阻力系數(shù)對電動汽車續(xù)駛里程的影響明顯。通過對電動汽車進行流線型設計，底部做成光滑表面，同時取消散熱器罩等措施，可以降低空氣阻力系數(shù)。3機械效率對續(xù)駛里程的影響提高電動汽車動力傳動系統(tǒng)的機械效率，能有效地增加電動汽車的續(xù)駛里程。電動汽車整車質(zhì)量越小，行駛速度越低，機械效率對續(xù)駛里程的影響越大。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 55 頁4整車質(zhì)量對續(xù)駛里程的影響整車質(zhì)量越大，續(xù)駛里程越??；并且不同車速時，續(xù)駛里程也不相同。為了降低整車總重量，可通過采用輕質(zhì)材料的方法實現(xiàn)。5蓄電池參數(shù)對電動汽車續(xù)駛里程的影響蓄電池參數(shù)包括很多，這里主要從蓄電池的放電深度、電池比能量、電池箱串聯(lián)電池個數(shù)、電池箱并聯(lián)電池組數(shù)、蓄電池的自行放電等幾個方面分析。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 56 頁（1）蓄電池的放電深度 蓄電池的放電深度越大，電動汽車的續(xù)駛里程就越大；同時，車速和負荷對續(xù)駛里程的影響也很明顯（2）電池比能量 當電動汽車攜帶的電池總量一定時，電池參數(shù)中電池的比能量對續(xù)駛里程影響最大，可見提高電池的比能量對提高電動汽車續(xù)駛里程意義重大。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 57 頁 （3）電池箱串聯(lián)電池個數(shù)對續(xù)駛里程的影響 增加每個電池箱串聯(lián)電池的個數(shù)，電動汽車的續(xù)駛里程明顯增加。這主要是一方面由于增加了電池的數(shù)量，可以增加電池組的總能量儲備，另一方面由于電池組的電壓增高，在電池放電效率相同的情況下，減小了電池的放電電流，可以增加電池組的有效容量。 在增加電池數(shù)量的同時，也增加了電動汽車的總質(zhì)量，從而增加了電動汽車的能量消耗，降低了電動汽車的續(xù)駛里程。但每個電池箱電池數(shù)量的增加，會增加電池組的電壓，電動汽車的動力性會得到提高。因此，電動汽車動力傳動系統(tǒng)的匹配應兼顧電動汽車的續(xù)駛里程和動力性。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 58 頁 （ 4）電池箱并聯(lián)電池組數(shù)對續(xù)駛里程的影響 在保持電池組總電壓的情況下，增加并聯(lián)電池箱的數(shù)量可顯著增加電動汽車的續(xù)駛里程。這主要是一方面增加了電池的數(shù)量，可增加電池組的總能量儲備，另一方面由于并聯(lián)支路的增加，在各并聯(lián)支路電池箱不超過額定放電電流的情況下，可以增加電池組總的放電電流，從而增加電池組的額定容量。 增加電池箱并聯(lián)數(shù)量，可提高電池組的放電功率，電動汽車的動力性會顯著提高。因此，增加電池箱并聯(lián)數(shù)量可提高電動汽車的動力性和續(xù)駛里程。但是，隨著電池數(shù)量的增加，電池占整車質(zhì)量的比重和電動汽車的總質(zhì)量也將增大，這將增加電動汽車的能量消耗，降低電動汽車的續(xù)駛里程。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 59 頁（5）自行放電率 蓄電池的自行放電率是指在電池的存放期間容量的下降率，即蓄電池無負荷時自身放電使容量損失的速度。顯然，自放電率越大，電池在存放期間的容量的損失就越多，能量的無用損耗越多，相應的電動汽車的續(xù)駛里程也就越短。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 60 頁 6 6續(xù)駛里程其它影響因素的分析續(xù)駛里程其它影響因素的分析（1 1）行駛工況對續(xù)駛里程的影響）行駛工況對續(xù)駛里程的影響 行駛工況對電動汽車的續(xù)駛里程影響很大。對行駛工況對電動汽車的續(xù)駛里程影響很大。對于恒速行駛，電流隨車速的增加而增加，每公于恒速行駛，電流隨車速的增加而增加，每公里消耗的電能隨車速的升高增加，而電池的放里消耗的電能隨車速的升高增加，而電池的放電容量則隨車速的升高而減小，故其續(xù)駛里程電容量則隨車速的升高而減小，故其續(xù)駛里程隨行駛車速的升高而減少。隨行駛車速的升高而減少。 規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 61 頁（2）行駛的環(huán)境狀況對續(xù)駛里程的影響 在相同的車輛條件下，電動汽車行駛的道路情況與環(huán)境氣候?qū)﹄妱悠囆旭偟睦m(xù)駛里程有很大影響。如氣溫的高低一方面對電池的有效容量有很大影響，另一方面也會影響電動汽車的總效率（電機效率、機械傳動效率和電器元件的效率等）和通風、冷卻、空調(diào)所消耗的能量。另外，風力的方向與大小、道路的種類（摩擦系數(shù)、坡度、平整性）及交通擁擠狀況都會使車輛的能量消耗增加或減小，從而使電動汽車的續(xù)駛里程有顯著的差別。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 62 頁（3）輔助系統(tǒng)和低電壓電器系統(tǒng)對續(xù)駛里程的影響 電動汽車上制動系統(tǒng)的空氣壓縮機、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的油泵需輔助電動機驅(qū)動，其它還有照明、音響、空調(diào)、通風、取暖等電器都需要消耗電池的能量。輔助系統(tǒng)和低電壓系統(tǒng)的功率越大，消耗的電能就越大，電動汽車的續(xù)駛里程就越小，動力性能也會受到影響。 由此可見，影響電動汽車續(xù)駛里程的因素眾多，在實際設計中，盡可能綜合考慮各種因素的影響，提高電動汽車的續(xù)駛歷程。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 63 頁4.4 4.4 純電動汽車電池管理系統(tǒng)純電動汽車電池管理系統(tǒng) 電池管理系統(tǒng)是集監(jiān)測、控制與管理為一體的、復雜的電氣測控系統(tǒng)，也是電動汽車商品化、實用化的關鍵。電池管理的核心問題就是SOC的預估問題，電動汽車電池操作窗SOC的合理范圍是30%70%，這對保證電池壽命和整體的能量效率至關重要。電動汽車在運行時，電池的放電和充電均為脈沖工作模式，大的電流脈沖很可能會造成電池過充（超過80%SOC）、深放（小于20%SOC）甚至過放（小于0%SOC），因此電動汽車的控制系統(tǒng)一定要對電池的荷電狀態(tài)敏感，并能夠及時做出準確的調(diào)整，這樣電池管理系統(tǒng)才能根據(jù)電池容量決定電池的充放電電流，從而實施控制，根據(jù)各只電池容量的不同識別電池組中各電池間的性能差異，并以此做出均衡充電控制和電池是否損壞的判斷，確保電池組的整體性能良好，延長電池組的壽命。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 64 頁4.4 4.4 純電動汽車電池管理系統(tǒng)純電動汽車電池管理系統(tǒng)準確和可靠地獲得電池SOC是電池管理系統(tǒng)中最基本和最首要的任務，在此基礎上才能對電動汽車的用電進行管理，特別是防止電池的過充及過放。蓄電池的荷電狀態(tài)是不能直接得到的，只能通過對電池特性電壓、電流、電池內(nèi)阻、溫度等參數(shù)來推斷。這些參數(shù)與SOC的關系并不是簡單的對應的關系。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 65 頁 電池管理系統(tǒng)是電動汽車的關鍵組成模塊，電池要配備電池管理系統(tǒng)才能正常工作，電池管理系統(tǒng)的功能主要包括： 1實時采集電池系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù) 實時采集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。由于電池組中的每塊電池在使用中的性能和狀態(tài)不一致，因而對每塊電池的電壓、電流和溫度數(shù)據(jù)都要進行監(jiān)測。 2確定電池的SOC 準確估測動力電池組的SOC，從而隨時預報電動汽車儲能電池還剩余多少能量或儲能電池的SOC，使電池的SOC值控制在30%70%的工作范圍。規(guī)格嚴格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽車工程學院汽車工程學院新能源汽車技術 第 66 頁 3故障診斷與報警 當蓄電池電量或能量過低需要充電時，及時報警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命；當電池組的溫度過高，非正常工作時，及時報警，以保證蓄電池正常工作。 4電池組的熱平衡管理 電池熱管理系統(tǒng)是電池管理系統(tǒng)的有機組成部分，其功能是通過風扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作