純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性計(jì)算(G)

1、- -某純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性分析計(jì)算及優(yōu)化某電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力輸出裝置如圖：廠32JUTL丄TT76參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值整車(chē)滿載總質(zhì)量/kg1500傳動(dòng)系統(tǒng)總效率r)T=0.92迎風(fēng)面積A/m21.955電動(dòng)機(jī)及其控制效率T1=0.90me空氣阻力系數(shù)Cd0.29蓄電池平均放電效率V|q=0.95滾動(dòng)阻力系數(shù)f0.015蓄電池總能量Eb150AH車(chē)輪滾動(dòng)半徑Rr/m0.283主減速器傳動(dòng)比io5.0旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)&1.29車(chē)輛基本參數(shù)如上表所示.一、驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)選擇（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)控制策略,驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大功率Pmax必須滿足最高車(chē)速時(shí)的功率要求Pe；必須滿足加速、爬坡時(shí)的功率匕、Pc要求；即

2、RnaxmaxPe.匕、匕.Pe=*（船如ax+晟安驚）=22kw.（弘瘁為最高車(chē)速120kfil/h）Pc=丄（呼fcosg仏+S3仏+上也謝=T3600a3600a76140a7（上式中取7/a=15km/h,最大爬坡度冷停=20）.根據(jù)Rnax選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率，本文選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率為24kW,峰值功率40kWo驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩幾瘁的選擇需要滿足汽車(chē)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大爬坡度的要求，同時(shí)結(jié)合傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比imax和最大爬坡度Snax來(lái)確定。Tmax(fcoscxmax+sinamaxHT)Rr=120NM.max選定主電機(jī)額定功率/最大功率:24kw/40kw;額定轉(zhuǎn)速/最

3、高轉(zhuǎn)速：3000/6000(轉(zhuǎn)/- #-分)；額定轉(zhuǎn)矩/最大轉(zhuǎn)矩:76NM/120NM;額定電壓：180V.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖:76NM(nm3000).114一0.0127nm(nm6000)- -必須保證車(chē)速不低于設(shè)計(jì)的最高車(chē)速；必傳動(dòng)系參數(shù)選擇傳動(dòng)系速比的設(shè)計(jì)必須遵守以下原則:須保證汽車(chē)的最大爬坡度要求；當(dāng)汽車(chē)以最常用的速度行駛時(shí)，應(yīng)盡可能地使電機(jī)工作于高效率區(qū).(1)傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)設(shè)傳動(dòng)系的傳動(dòng)比孔，主傳動(dòng)比為i。，變速器的傳動(dòng)比為咕，則有=i0igo最小傳動(dòng)比imhl應(yīng)從滿足汽車(chē)行駛最高車(chē)速的要求出發(fā)，車(chē)速與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系如公式71max=0.377皿電=0.377皿竺紅

4、】min】min電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速另6000r/min,雲(yún)求最高車(chē)速為120km/h,則傳動(dòng)系的最小傳動(dòng)比應(yīng)滿足心說(shuō)13.4284,則ig(max)二2.6857.取咕=3.行星傳動(dòng)系各齒輪及輪系工作狀態(tài)設(shè)計(jì)結(jié)合此電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力輸出裝置，設(shè)計(jì)各齒輪齒數(shù)s=50,z2=25,Z3=100,i1H=1+絲=3.Z1、減速傳動(dòng)：電動(dòng)機(jī)動(dòng)力由太陽(yáng)輪1輸入，當(dāng)滑接齒套5處于I狀態(tài)時(shí)，行星架2和齒圈3分離，齒圈3與變速器殼體6閉鎖，轉(zhuǎn)速為零，整個(gè)裝置由行星架2輸出，實(shí)現(xiàn)減速傳動(dòng)。、直接檔傳動(dòng)：當(dāng)滑接齒套5處于II狀態(tài)時(shí)，齒圈3與變速器殼體6分離，行星架2與齒圈3閉鎖，整個(gè)行星排整體旋轉(zhuǎn)，為直接檔傳動(dòng)。、空擋怠速

5、：即滑接齒套位于中央位置時(shí)，動(dòng)力傳遞中斷，電機(jī)帶動(dòng)外齒圈3轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力傳輸中斷，從而省去了傳統(tǒng)離合器以及離合踏板。三、計(jì)算并繪制汽車(chē)相關(guān)動(dòng)力性曲線、減速傳動(dòng)（I檔）.驅(qū)動(dòng)力：Rr0.283m行駛速度:nmRrnm*0.283Ua=0.377旦丄=0.377-=0.0071nm吃15式中，仏為車(chē)速(km/h)；1咕為電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min).滾動(dòng)阻力：Ff=Gf=1500*9.8*0.015=220.5空氣阻力:21.1521.15動(dòng)力因素：F-FwD=-G爬坡度：48.76Tmax-0.0268匕000331ax-0.000001821500*9.8- -./D-fVl+f2-D21+f21=ta

6、nifprcsin加速度:畔洛（Df）、直接檔傳動(dòng)（II檔）.驅(qū)動(dòng)力：F=零G鳥(niǎo)身92=說(shuō)5陰Rr0.283m行駛速度:nmRrnm*0.283Ua=0.377=0.377=0.0213nm吃5式中，仏為車(chē)速(km/h)；%為電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min).滾動(dòng)阻力：Ff=Gf=1500*9.8*0.015=220.5空氣阻力：CdA疋0.29*1955躍oF-=21.15=21.1526吆動(dòng)力因素:D-FfG爬坡度：16.25Tmax0.0268恬o=益*9.8=0-0011Tmax-0.00000182./D-fVl+f2-D21=tanifprcsin11加速度：d仏g=(Df)dt6利用mat

7、lab作如下驅(qū)動(dòng)力一行駛阻力平衡圖，以及功率平衡圖I檔穩(wěn)定車(chē)速為21.3km/h.II檔穩(wěn)定車(chē)速為63.9km/h.最大車(chē)速為120km/h.驅(qū)動(dòng)力一行駛阻力平衡圖功率平衝圖- -利用matlab作如下爬坡度曲線圖，得最大爬坡度為I檔在速度為15km/h時(shí)，i大小為24.3%.- #-Ua(knVh)爬坡度曲線再繪制加速時(shí)間曲線圖(車(chē)速小于42.6km/h時(shí)利用I檔加速，大于42.6km/h時(shí)換II檔加速),得080km/h加速時(shí)間為34秒.05101520253035加速時(shí)間/G加速吋I旬曲線圈(WW)M卅OOOOOOOO87654321o- -計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)以50km/h的速度勻速行駛時(shí)的續(xù)

8、航里程數(shù)(假設(shè)蓄電池能放出總電量的80%)電動(dòng)車(chē)勻速以50km/h行駛時(shí),Ff=Gf=1500*9.8*0.015=220.5NCdA號(hào)21.150.29*1.9551/221.150.0268躍=67N.F界=Ff+Fw=220.5+67=287.5N.Z土由丄E口WL丄cEB*103*3600*r|T*r|mc*0.8r|a27*1000*3600*0.92*0.9*0.8*0.95續(xù)航里程數(shù)為：s=融=212km.五.傳動(dòng)系參數(shù)匹配的優(yōu)化5.1優(yōu)化設(shè)計(jì)變量的選取傳動(dòng)系主要設(shè)計(jì)參數(shù)就是各檔傳動(dòng)比嘉和主減速器傳動(dòng)比io,所以優(yōu)化模型的設(shè)計(jì)變量選為：x=XpX2T=igl,i0T.式中：igi

9、變速器第I擋傳動(dòng)比;io主減速器傳動(dòng)比.5.2動(dòng)力性目標(biāo)函數(shù)的建立取汽車(chē)原地起步連續(xù)換檔的加速時(shí)間作為目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化中要求加速時(shí)間盡量小.即：TOC o 1-5 h zT=fSdv+嚴(yán)dvJO3.6Ft0-(Ff+Fw)九13.6Ftl-(Ff+Fw)*式中：F“一汽車(chē)牽引力；3汽車(chē)換擋的換擋車(chē)速；g非穩(wěn)定工況時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)特性變化及慣性影響回轉(zhuǎn)質(zhì)量系數(shù).*53經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)的建立本文選用等速(汽車(chē)平均車(chē)速)行駛工況下充滿電的續(xù)航里程作為經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)，建立經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù)._eb*io3*36oo*nT*nmc*o.8nq54優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)模型的建立優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，權(quán)衡考慮汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性能這兩個(gè)相對(duì)

10、矛盾指標(biāo),進(jìn)行雙目標(biāo)優(yōu)化.f(X)=3f(Xi)+O2f(X2).式中：3、32分別為動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性加權(quán)因子;f(X)動(dòng)力性目標(biāo)函數(shù),T=f(X1);f(x2)-經(jīng)濟(jì)性目標(biāo)函數(shù),S=f(x2).55整車(chē)基本性能要求約束條件(Si=amax一仏max2=amax一-max13=Dlmax一Dlmax0=D0max-D0max式中：Smax所求的最高車(chē)速；max-所求的最大爬坡度；厲皿趙一所要求的一檔最大動(dòng)力因數(shù)；Djmax-所要求的直接檔最大動(dòng)力因數(shù)值;仏叫丫一最高車(chē)速;amax最大爬坡度;Dlmax一檔最大動(dòng)力因數(shù);DOmax直接檔最大動(dòng)力因數(shù)的計(jì)算值.55優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的建立根據(jù)上述，可得到優(yōu)

11、化問(wèn)題的模型如下：pninf(x).X6gj(x),i=1,23,4tX=Xi，X2t=igi/ioT采用matlab編程，選用求解約束問(wèn)題極小值的復(fù)合形法進(jìn)行求解.5.6優(yōu)化結(jié)果在matlab中編制計(jì)算程序，對(duì)整車(chē)傳動(dòng)系參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。變速器傳動(dòng)比優(yōu)化前后對(duì)比，如表1所示。根據(jù)優(yōu)化后的參數(shù)改進(jìn)傳動(dòng)系，并進(jìn)行整車(chē)性能優(yōu)化。優(yōu)化后的整車(chē)性能對(duì)比，如表2所示。表1傳動(dòng)系參數(shù)優(yōu)化結(jié)果檔位I檔(igi)主減速比(i0)優(yōu)化前3.05.0優(yōu)化后2.75.4表2優(yōu)化后整車(chē)性能對(duì)比表仏噺amaxDlmaxD()maxT(s)S(km)優(yōu)化前127.80.2430.25080.083634212優(yōu)化后11&30.2360.24380.090332192變化量（）-7.43-2.8