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1、电动汽车驱动方式与驱动电机研究学 院机电工程学院专 业车辆工程班 级14060302学 号2011040603056姓 名曹益指导教师赵立杰负责教师沈阳航空航天大学2015年6月电动汽车驱动方式与驱动电机研究摘 要随着中国日益严重的大气污染和石油资源的愈加紧缺，发展电动汽车已经成为国家战略。国内众多大学、研究所和汽车企业纷纷投入巨大精力参与电动汽车研发，目前已取得多项突破。相较于传统内燃机汽车，轮毂电机驱动型电动汽车拥有无可比拟的优势：大大简化的机械传动机构、优秀的传动效率、多样的驱动方式等。本文顺应潮流，以轮毂电机驱动型电动汽车为研究对象，着力于电动汽车动力系统的匹配研究。首先本文概述了选题
2、意义和国内外电动汽车技术的发展状况；接着描述了电动汽车组成结构和各类电动汽车驱动形式，并选取了外转子式轮毂电机驱动方式；然后对电动汽车各类专用电机进行了充分的研究讨论，将电机按直流与交流分成两大类，逐项说明，并选取了永磁无刷直流电动机作为轮毂电机；在选取了驱动形式和电机种类后，以在售的知豆小型电动车为原型，设计计算轮毂电机参数；最后，运用时下最流行的电动汽车仿真软件ADVISOR 2002进行电动车的模拟仿真，验证了设计的合理性。关键词：轮毂电机；永磁无刷直流电机；电动汽车；ADVISOR2002Research on electric vehicle driving mode and dri
3、ving motorAbstract With Chinas growing air pollution and the serious shortage of oil resources,the development of electric vehicles has become a national strategy. Many domestic universities, research institutes and automotive companies have invested great efforts to participate in the development o
4、f electric vehicles and has made a number of breakthroughs. Compared with the traditional Internal-combustion engine Vehicle, the wheel motor electric vehicle has a great advantage:greatly simplified mechanical drive,excellent drive efficiency and diverse drive mode.In this paper, the research objec
5、t is the wheel motor and the matching of the electric vehicle drive system is important. Firstly, this paper outlines the significance of the topic and the development of electric vehicle technology at home and abroad.Secondly, the electric vehicle structure and the driving mode of the electric vehi
6、cle are described, and the outer rotor wheel motor is selected.Then all kinds of motors of electric vehicle are studied and discussed.The motor is divided into two types according to DC and AC, and the permanent magnet brush-less DC motor is chosen as the wheel motor.After selecting the drive mode a
7、nd the type of motor, the motor parameters of the wheel motor are designed by Zhidou electric vehicles.At last, the simulation of electric vehicle is carried out by using the most popular electric vehicle simulation software ADVISOR 2002.The rationality of the design is verified.Keywords: Wheel moto
8、r; Permanent magnet brush-less DC motor; Electric vehicle; ADVISOR2002目 录1 绪论11.1 选题意义11.2 国内外电动汽车发展现状与发展趋势21.2.1 国外电动汽车发展现状21.2.2 国内电动汽车发展现状41.3 本文主要内容62 电动汽车结构与驱动方式72.1 电动汽车结构及运行原理72.1.1 各系统组成及作用72.1.2 电动汽车运行原理82.2 驱动形式与轮毂电机简介82.2.1 驱动形式82.2.2 轮毂电机简介113 电动汽车驱动电机研究143.1 电动汽车驱动电机要求143.2 电动汽车驱动电机分类14
9、3.2.1直流电动机153.2.2 交流电动机194 轮毂电机的参数匹配254.1轮毂电机功率254.2 轮毂电机转速264.3 轮毂电机转矩264.3.1 轮毂电机额定转矩264.3.2 轮毂电机最大转矩274.4 确定电机参数275 轮毂电机驱动型电动汽车仿真295.1 ADVISOR软件简介295.2 定义车辆295.2.1 定义整车（Vehicle）295.2.2 定义电机（Motor）295.2.3 定义电池（Energy Storage）305.2.4 定义变速器（Transmission）305.2.5定义车轮（Wheel/Axle）305.3 选择循环工况315.4 仿真结果3
10、26 结论34参考文献35致 谢36III1 绪论1.1 选题意义进入21世纪，中国经济不断飞速发展，每年需要消耗数量惊人的化石能源，直接导致的恶果就是中国的天空雾霾千里，而其中汽车尾气已经成为空气污染的重要来源。十八大后，国家提出要建设橄榄型社会，扩大中产阶级规模，加快城镇化步伐。展望未来中国汽车产量有望再翻一番，汽车人均保有量也将大幅增加，再加上日益严格的城市机动车污染物排放标准，新能源汽车尤其是电动汽车，凭借其零排放、低噪音和低使用成本的巨大优势，势必受到新型中产阶级的热烈欢迎。从产业发展方面来看，当下中国汽车产业产销两旺，双双突破两千万辆，排名世界第一，可谓名副其实的汽车大国。但大而不
11、强！在传统内燃机汽车技术方面，中国与世界汽车强国差距甚远，几乎不可能超越。但现在中国汽车产业面临一个弯道超车的好机遇，就是新能源汽车的普及，在这方面我们的技术储备与汽车强国差距不过十年。除此之外，我国正大力发展诸如太阳能、风能等清洁能源，努力减少对化石能源的依赖，实现环境的可持续发展。但光伏发电和风电，功率不稳，属“垃圾电”；加之目前我国严重的夜间“窝电”现象，所以需要更加完善的电网峰谷负荷平衡和储能技术。不过到2020年中国将有五百万辆的电动汽车，而它们的电池将能起到极好的蓄能效果，为这些技术提供充分的硬件保障。目前，新能源汽车划分为电动汽车（PEV）、燃料电池汽车（FCEV）和混合动力汽车
12、（HEV）三种类型。燃料电池汽车以氢气为燃料，利用氢气与大气中氧气发生氧化还原反应，并通过电极将化学能转化为电能，从而驱动汽车前进。但由于多方面技术障碍，燃料电池汽车普及还为时尚早。混合动力汽车可谓是一种过渡车型，其动力系统既有内燃机又有电动机，从而有效延长续航里程，并减少油耗。目前此类车型由于丰田普锐斯的大卖，已具有一定的商业化基础，但它终究不是我们的最终目标，我们需要的是零排放车！因此，电动汽车必将是未来汽车产业的主流，具有极大的发展潜力，值得我们持续投入。本文的研究对象即为电动汽车。1.2 国内外电动汽车发展现状与发展趋势 日益严峻的全球能源危机，正在枯竭的石油资源，加上可怕的大气污染，
13、使各国政府和汽车企业都认识到清洁的新能源汽车是未来汽车技术发展的必然方向。汽车厂商、电池生产商、电力公司、各个大学和研究所都在不断研究电动汽车新技术。1.2.1 国外电动汽车发展现状 美国的电动汽车研究以三大汽车公司：福特、通用和克莱斯勒为首，利用大企业雄厚的资金和技术实力，开发出多种类型的电动汽车。同时，美国还充分利用其在汽车、电子信息、机电一体化、控制工程和材料等行业的优势，模块式地分别发展电动汽车各总成技术，因此其电动汽车技术得以迅速发展，尤其是动力电池方面。美国以下列几项计划支持电动汽车技术发展：Freedom CAR计划（自有车计划）、PNGV（新一代汽车伙伴计划）、EV电池利用研究
14、项目。除了底特律的三大汽车公司之外，出身硅谷的特斯拉正展现出越来越非凡的竞争力，其最新推出的Model S P85D电动跑车，百公里加速达到惊人的3.3秒，代表着世界电动汽车技术的最前沿，如图1.1所示。图1.1 特斯拉Model S P85D 日本很早时就已着手发展电动汽车。相较于其他国家，日本国土狭小、工业发达、人口密度大、又是个标准的石油贫国，因此日本政府历来重视电动汽车的研究和开发。早在1965年，日本通产省就正式把电动汽车列入国家项目，积极促进电动汽车行业发展。在日本，几乎所有的汽车公司：丰田、尼桑、本田、马自达、三菱、铃木等汽车公司都制定了自己的电动汽车商业推广计划。其中尤其以汽车
15、巨头丰田最为成功，旗下混合动力汽车Prius因极佳的低油耗深受世界各国消费者的亲睐，实现了销量的井喷，目前已达三百万辆，如图1.2。图1.2 丰田Prius 德国作为老牌的工业强国和汽车强国，也十分重视环境保护，积极组织电动汽车的研究与开发，为此政府指定奔驰和大众合资建立了德国汽车工业有限公司的科技开发机构。德国把目标锁定为：2020年前后成为电动汽车的主要供应商和主导市场，并把实现这一目标视为能否“在工业、经济、科学和工艺技术上继续扩大德国领先地位的机会与挑战”。如果实现这一目标，就意味着长远地保障了德国人的就业，并创造新的价值。由此可以看出，德国把推动电动汽车的发展看作是提升整个国民经济的战略机会。奔驰作为德国三大汽车巨头之一，又是著名的豪华汽车品牌，在新能源汽车方面耕耘颇深。旗下知名的S级轿车将推出插电混动版；另外，全新“Ecoluxe”是奔驰专为未来旗下全新电动汽车所打造的平台，该平台未来将打造四款新能源车。同样作为德国汽车品牌，宝马公司已经推出多款i系列电动汽
