摘要在资源短缺、温室效应加剧、环境恶化等诸多现象不断出现后,各大城市纷纷开始重视节能减排,汽车作为城市中必备的出行工具,自然是首当其冲提出节能减排要求的,不但要优化传统汽车的性能,更要研发新型能源汽车,在百年里,内燃机汽车无论是性能、环保亦或是成本与安全等诸多方面均进步很大,可在汽车保有量增多时,各种能源与环境危机也出现了,相较于传统汽车来说,纯电动汽车最大的优点便是节能性好,污染低,噪声小等,其有利于我国缓解能源危机本文把原电动货车作为根本,配置恰当的电机与电池把其重装成纯电动汽车,综合纯电动车的问题,选取合适的变速器,同时优化纯电动汽车的动力参数,希望可让纯电动货车的动力性能更强,更符合经济性要求关键词:电动货车;纯电动汽车;动力传动系统;匹配优化在上面的公式中:ne代表的是电动货车点电动机的额定转速,时间单位是r/min; 0则是代表的扩大恒功率区系数,p=3o按照电动货车的额定转速,综合最大功率与额定功率去对最高转矩与额定转矩进行计算求取95507^ 德式中:Tmax为电机最大转矩,计算可得Tmax为1537Nmtle在上面的公式中:Te代表的是电动货车电机的额定转矩,经过公式可计算器最高是512Nm。
驱动电机属于负载离式电动汽车必不可少的配置零件,由于汽车初始启动、爬坡与加速等均针对驱动电机有着较高的标准,现在,永磁式、交流感应式、直流式电动机是最为多见的,其特点总结入表2.2所示表2.2常用电机对比分析电机类型优点缺点应用情况结构较为简单、转矩控抗电磁干扰能力差、维面临逐步淘汰直流电动机制特性较差护困难在交流驱动应用广交流感应电动机价格较低、体积较小控制较复杂泛效率高、能量密度应用规模扩大.未来永磁电动机成本高大,控制器简单驱动电机的发展方向可靠性高、效率高、应用范围受限开关磁阻电动机转矩波动大、噪声大控制灵活直流电动机需要换向器和电刷,这降低了电动机的可靠性,并且电动汽车无法满足高速行驶的要求,并且直流电动机需要频繁维护,因此它们不适合隔离负载性能选择要求车辆,交流感应电动机不适合型电动车辆的选择要求相较于有刷的电动机,其恒定功率与低负载下效率更好,稳定性更强对比上述所言的电动机,其中开关式的磁阻电动机构造是很简易的,其转距离与速度性能都很符合要求,永磁同步电动机更符合电动汽车对高性能和高密度电动机的要求,因为使用永磁体代替励磁绕组,因此不需要电子转向,并且正弦交流电或脉宽调制功率也可以使用。
工作属性如图2.1所示:恒转矩区包功率区峰值转矩图2.1永磁同步电机转矩特性与功率特性示意图在相关计算后可确定电动机的型号,具体总结如表2.3所示表2.3驱动电机性能参数电机类型额定/峰值功率转速范围最大扭矩永磁同步电机80/150kW0-3000r/min2000Nm3.2.2电池参数匹配电动汽车和传统汽车之间的最大区别是储能方面的区别常规汽车的储能装置是燃料箱,而电动汽车的储能装置是电池两者之间的最大区别在于,燃油箱的储能更加稳定而电池则是放电去供应货车的趋势,因此,其变化较大能量存储设备以一定速度适应行进距离和功率要求以下是按照公式3.1,可对动力电池的平均放电值进行计算,以下是相关方程式: '七在上面的公式中:Pc代表的是电动货车的平均放电功率,时间单位是kW; P40诗代表的电动货车在车速40km/h所需的功率值,时间单位是kW;平代表的是电动货车的放电效率,数值设定是85%o符合电动货车续航里程则需满足以下条件:在上面的公式中:E代表的是电动汽车的续航电量,时间单位是kW h; D则是代表电动货车放电程度,设定值70%; L代表的是电动汽车的续驶里程,时间单位是km; va是续航行驶所需的车速,时间单位是km/ho电池容量为:1000EC = —在上面的公式中,C代表的是电动货车的电池容量,时间单位是AH; U代表的是电动货车的电压数值,时间单位是V。
若是电动货车性能比较好,那么对其功率的标准也相对高些,同时,其对于电驱动系统的电压标准也很严格,所以,电池的电压同样有着较高的标准,在确定电池电压前要注意电动机的驱动力,具体可参考GB /T18488.1-2006来对最大功率进行明确,可做假设,比如,电压取值576V,以下是电动货车能源电级别的数据统计结果表2.4新能源车型电压等级统计结果车型电压等级/V传统轿车(电启动系统)12传统轿车(ISG系统)36采用ISG结构的混合动力144串并联结构的混合动力轿车或纯电动轿车288-350串并联结构的混合动力轿车或纯电动货车350-650根据计算,动力电池的平均放电容量为39kW,相当于88 kWh的行驶里程电动货车的动力电池电压取值576 V,电动货车的电池容量取值160 Aho该配置符合功耗标准,针对此,可挑选能量密度较小的电池但放电率必须在40 km/h的条件下满足性能要求,并且必须满足以下条件:7 10004k = CU如上所示,k代表的是电动货车的放电率按照计算可确定电动货车的放电率最佳值是0.4°C的电池,其很符合电动货车的行驶功率,更符合续驶里程的相关要求假设电动货车对电量的需求很小,储能电池仅需符合用电标准即可,若是其所需电量很高,则要给储能装置放电操作,但其会缩短储能装置的寿命值,并且与最初的设计意图背道而驰。
因此,需要动力电池来支持这一点对于高性能要求,必须首先计算汽车所需的最大功率根据以上计算,可以将最大发动机功率计算为汽车的最大功率要求根据公式:P =鸟"max如上所示:Pmax代表的是电动货车的动力电池最高放电功率,时间单位是kW; Pm代表的是电动货车的最高需求功率,时间单位是kW;平则是代表的电动货车的动力电池的放电效率在知晓电池等级后,电流会对其功率产生决定性影响,对此,计算出电动货车功率最高时的电流值:Pt _ maxmax _ °在上面的公式中:Imax为电动货车的动力电池电流最高值,单位是A通过相关计算,确定动力电池放电功率最高是145kW,动力电池的电流最大放电值是最 250Ao以下是各种动力电池性能参数的整理表2.5车用动力电池主要性能参数项目铅酸电池镣氢电池燃料电池锂离子电池比能量(Wh/kg)30-5040-50200-230200比功率(Wh/kg)200-400400-500600-800300-500循环寿命(次)>1000>1000>10000>2000效率(%)45706085深度循环能力差好好好成本($/kWh)10.33310030铅酸电池原料是很多的,其不仅工艺好,成本价也低,但是寿命步不长,所以,无法作为电动货车行驶电池。
镣氢电池虽说放电效率好,也没有污染到环境,可是其放电太空快,电池电压小,较差的高温性能以及较短的使用寿命在生命周期中,这些缺陷限制了新车辆和燃料的开发电池安全系数低,价格高通常,锂离子电池在电动汽车中是最好的,其寿命久,性能好对比镣氢电池而言,锂离子电池的体积可以减少20%至30%,质量可以减少40%o效果-50%锂离子电池由多种材料制成,安全环保,可以快速充电和放电,使用寿命超过3000倍它们是城市电池的最佳选择电动汽车中具有隔昌电荷的两个电池组是锂离子电池根据安全性能标准,储能电池选用磷酸铁锂电池要比三元锂电池更好储能电池的性能参数列于表2.6中表2.6储能电池主要性能参数电池类型单体电压单体容量串联数并联数放电倍率磷酸铁锂电池3.2V10AH180160.4C作为具有隔离充电功能的电动汽车的动力,动力电池必须具有更高的放电率,即放电和放电类型它在降低储能电池和电动机的最大负载方面发挥了作用,并且暴露于各种传动系统的工作条件下储能电池必须实时满足机动车的能源需求可因放电太快,且过于频繁,因此,在短期内会快速被耗尽,为了规避此种情况的出现,只要不快速放电即可,储能电池可转换成为动力电池,让其一直维持在90%o若是储能电池量少,那么其会被转换成动力电池,在充电到20%时,电动机会给发动机持续充电。
并使充电状态保持动态平衡因此,动力电池的选择是在磷酸锂铁电池中选择放电率和容量较高的电池如果太高而无法长时间长时间放电,请考虑放电因素,例如放电容量,高速率放电时的电池温度以及放电实验证明如图2.2所示4 NEDC 10C Temperature—Time curve454035302520pen_s8dEa>』Time(x50s)图2.2不同动力电池大功率放电温度变化图大功率放电实验选取松下电池,力神电池各自两块,同时,还选取了 Ser fa电池两个,BAK电池一个最终结果显示,力神的LR1865LA与Serfa 18650NR20电池是比较匹配的,可是现在立信的LR1865LA电池几乎不上市的,所以,最终确定18650NR20电池动力电池的主要性能指标如表2.7所示表2.7动力电池主要性能指标电池类型单体电压单体容W串联数并联数放电倍率磷酸铁锂电池3.2V2AH1801310C2.2.3发动机和发电机组参数匹配发动机和发电机组的功能是在动力电池的电量达到充电状态的下限时打开,以提供动力电池的动力典型的中国城市公交车平均低速行驶,停机时间长电动机和发电机的组合应调整为平均功率同时,应考虑其他电气设备的电源。
汽车的平均能量需求可以通过平均速度来确定:P =—-—3)ave 3600〃t * ave 21.15 ave式中:Pave代表的是汽车能力平均需求,vave代表的是城市公共交通在一定条件下的平under速度值是22.5 km/h汽车零部件的能耗具体是制动、冷却、电气设备、转向灯诸多装置的能耗,转型装置重点是满足货车中的转弯需求,制动则是起动,而空调系统同样会损耗电能,由于功耗不同,其平均功耗选取为下值,发动机与发电机的功率平均计算公式如下:P 琮―P—-Tapu 一 十〃motOT "accessory其中:PAPU是电动机和发电机所需的平均功率,Pmotor是电动机的输出功率,nmotor是电动机的效率(0.92),配件是电气辅助设备的功耗,T]附件是电气辅助设备的整体效率通过0.95的计算和一次计算,电动机和发电机组的功率为22 kWo隔离负载电动货车是两个部分构成的,其需要电动机与发动机,随着混合动力汽车技术的飞速发展,混合动力汽车中使用的电动机也得到了发展和推广如今,由于柴油发动机比汽油发动机更高效,因此柴油发动机已广泛用于本地公共交通中涡轮增压器技术与电子控制技术、废弃处理装置技术等持续优化后,柴油机的性能也完善了,因此,柴油发动机也开始成为研究重点。
为了确保发动机效率高,损耗少,可选取排量只有1.01的柴油机来去驱动增程器。