纯电动汽车动力系统参数匹配及性能分析
纯电动汽车的动力匹配技术
车辆工程技术15车辆技术1 纯电动汽车的动力匹配研究背景意义及现状1.1 研究背景及意义 从汽车诞生，到现在已经有一百多年的历史了，而且发展速度越来越快。
现如今汽车已经不是简单的代步工具，已经成为人们的生活和文化的一部分。
但同时也会带来很多方面的负面影响。
汽车尾气带来的环境问题，严重污染了空气质量，对人们的生活造成了诸多影响并且严重危害人们的身心健康。
同时，人们对能源的需求急剧上升，使我国乃至全球面临能源紧缺的危机[1]。
因此，推动汽车产业转型加快发展节能与新能源汽车，特别是纯电动轿车，是解决燃油汽车所导致的环境问题以及应对国家能源紧张、全球气候变化的重要举措。
随着纯电动轿车需求量的持续高涨，如何快速高效的开发出满足市场需求的产品是厂家面对的主要问题[2]。
纯电动轿车动力总成部分作为传动系统核心单元，其性能的优劣是纯电动轿车能否在市场立足的重要保障[3]。
1.2 研究现状 国外对纯电动轿车的研究时间比较早，主要是政府对研究机构和汽车企业进行资助扶持政策。
美国政府于2009年以后，陆续的为电动轿车的推广提供了很多贷款和补贴，用于研究电动轿车电控和电池等核心技术的研究，为新能源汽车的电池、电驱动等技术提供了很好的发展条件[4-5]。
日本则早在1996年就对电动轿车进行了鼓励推广，对购买者进行补贴和免税等相关政策，促进了日本在新能源汽车核心技术领域取得了一定的发展[6-7]。
国内对纯电动轿车的研究时间相对国外则较晚，但近些年我国政府对新能源汽车的扶持推广力度很大，国内的电动轿车企业或机构在相关技术上取得了较快的发展。
同时，也成长起来了一批电池企业，如宁德时代、比亚迪、国轩高科以及天津力神等电池企业[8-9]。
武汉理工大学的喻厚宇等人对双轴驱动纯电动轿车控制策略进行了分析研究，提高了车辆动力经济性能和制动性能。
吉林大学周飞鲲等针对目前国内外纯电动轿车的结构特点，基于Cruise/Simulink建立了多种模式的VCU开发模型。
关于纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化
关于纯电动汽车动力传动系统匹配与整体优化摘要：发展新能源汽车成为未来汽车行业的主要趋势，纯电动汽车已经成为社会关注的重点问题。
但是当前纯电动汽车在关键技术等方面还是存在不足，主要集中在续航和充电等两个方面，而如何处理好纯电动汽车动力传动系统匹配，做好系统参数的设置，使汽车在规定电量当中最大限度地提升动力性，保障有效的续航里程成为主要目标。
解决纯电动汽车动力传动系统参数匹配与整体优化具有现实意义。
关键词：纯电动汽车；动力传动系统匹配；整体优化我国汽车尾气排放严重，能源消耗不断地加快，导致传统汽车节能环保问题突出。
而纯电动汽车在结构上更为简单，能源选择多样，与传统汽车相比不会产生加大的噪声，能够更好地控制尾气的排放，逐渐的受到了不同汽车企业的关注，加大了对纯电动汽车的研发力度。
1纯电动汽车结构原理动力系统、电气设备等共同构建成为纯电动汽车的基本结构，并且与内燃机在结构上进行比较，两者最大的差异主要集中在动力系统上，特别是纯动力汽车主要有电力驱动系统、电源管理系统以及辅助系统。
在电力驱动系统运行当中将电池化学能之间的转换为汽车动能，同时还能够在汽车减速等状态下降动能转换为电能直接的存储到电池当中。
功率转换器、机械传动系统、电子控制器等共同构建成为电力驱动系统，对于纯电动汽车整体动力与经济状况等有着直接的影响。
电源系统能够为汽车的行驶提供驱动能源，主要有能量管理系统、充电装置、蓄电池等。
并且能够检测电池的运行状态，开展及时的充电管理。
纯电动汽车辅助功能主要有照明系统、空调系统等。
同时还具有辅助动力源，能够为空调系统等提供及时的电源。
2纯电动汽车动力系统参数匹配设计2.1电机参数设计对于驱动电机纯电动汽车有着较高的要求，与传统电机相比在技术规范上更为严格，这是由于驱动电机关系到汽车的频繁起动和停车的过程有效性，将会承受较大的制动力，特别是纯电动汽车在电机使用上要凸显出瞬时功率、过载能力等特点，需要拥有较为突出的加速性能，要保障其使用寿命较长。
纯电动客车动力传动系参数匹配及整车性能研究
纯电动客车动力传动系参数匹配及整车性能研究一、本文概述随着全球对环境保护和可持续发展的日益关注，纯电动客车作为一种绿色、环保的交通工具，受到了广泛的关注和应用。
然而，纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题一直是影响其整车性能的关键因素之一。
因此，本文旨在深入研究纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题，以及其对整车性能的影响，为纯电动客车的研发和优化提供理论支持和实践指导。
具体而言，本文将首先分析纯电动客车动力传动系统的基本原理和构成，探讨其主要组成部分（如电池、电机、变速器等）的性能特点和相互关系。
在此基础上，本文将研究纯电动客车的动力传动系统参数匹配问题，包括电机参数、电池参数、传动比等的匹配与优化。
本文还将探讨这些参数匹配对纯电动客车整车性能（如动力性、经济性、续驶里程等）的影响，以及如何通过参数优化来提升整车性能。
通过本文的研究，希望能够为纯电动客车的动力传动系统参数匹配提供理论依据和实践指导，推动纯电动客车技术的进一步发展，为绿色交通和可持续发展做出贡献。
二、纯电动客车动力传动系统概述纯电动客车作为新能源汽车的重要组成部分，其动力传动系统的设计与优化对于提升整车性能具有至关重要的作用。
纯电动客车的动力传动系统主要由电池组、电机、控制器以及传动机构等核心部件构成。
这些部件的协同工作，使得纯电动客车能够实现高效、环保的行驶。
电池组是纯电动客车的“心脏”，它为整车提供所需的电能。
电池组的性能直接影响到车辆的续航里程、加速性能以及能量利用率等关键指标。
因此，在动力传动系统参数匹配过程中，需要充分考虑电池组的能量密度、充放电速率以及循环寿命等特性。
电机作为动力输出装置，负责将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
电机的选择需要考虑其功率、扭矩以及效率等因素，以确保纯电动客车在不同工况下都能够提供足够的动力。
同时，电机的控制策略也是动力传动系统中的重要环节，它直接影响到车辆的驾驶性能和能量消耗。
控制器是纯电动客车的“大脑”，它负责协调电池组、电机以及传动机构等部件的工作。
纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究
纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究摘要：随着环保要求的提升和电池技术的不断成熟，纯电动汽车逐渐成为了未来汽车发展的主要方向。
动力系统参数的合理匹配和整车控制策略的研究对于提高纯电动汽车的性能和续航里程至关重要。
本文通过对纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略的研究，可以为纯电动汽车的发展提供一些参考和借鉴。
关键词：纯电动汽车；动力系统参数匹配；整车控制策略；性能；续航里程1. 引言纯电动汽车是指完全依靠电能进行驱动的汽车。
相比传统的燃油驱动汽车，纯电动汽车具有零排放、低噪音、高能效等优势，因此备受人们关注。
然而，纯电动汽车的续航里程和性能仍然是制约其推广和应用的重要因素。
动力系统参数的合理匹配和整车控制策略的研究对于提高纯电动汽车的性能和续航里程至关重要。
2. 纯电动汽车动力系统参数匹配纯电动汽车的动力系统主要由电机、电池组、控制器和转速减速器等组成。
不同的动力系统参数配置会对纯电动汽车的性能和续航里程产生显著影响。
2.1 电机参数匹配电机是纯电动汽车的核心部件，其参数的选择将直接影响到汽车的性能和续航里程。
首先，要考虑电机的功率输出能力，以确保纯电动汽车具备足够的加速性能和爬坡能力。
其次，要合理选择电机的最高转速和最大扭矩，以满足纯电动汽车各种工况下的需求。
2.2 电池组参数匹配电池组是纯电动汽车的能源来源，其容量和能量密度的选择对续航里程至关重要。
较大的电池容量可以提供更长的续航里程，但也会增加整车的重量和成本。
因此，需要在综合考虑续航里程、重量和成本等因素的基础上，合理选择电池组的参数配置。
2.3 控制器参数匹配控制器是纯电动汽车动力系统的“大脑”，负责电机的控制和能量管理等功能。
控制器的参数设置直接影响到纯电动汽车的性能和能量利用效率。
合理选择控制器的参数配置，可以提高纯电动汽车的动力输出效率，进而提高整车的续航里程。
3. 整车控制策略研究整车控制策略是指对纯电动汽车的动力系统进行优化控制，以提高汽车的性能和续航里程。
电动汽车电驱动理论与设计 第2版-电动汽车电驱动理论与设计-03-电动汽车电驱动系统参数匹配
1
1
i
电 机 驱 动 系 统 效 率 ×100%
0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 2500
电 机 驱 动 系 统 效 率 ×100%
0.8 0.6 0.4 0.2 0 150 100 车 速 V/(Km/h) 1000 50 0 0 500 时 间 t/s 1500
50 车 速 V/(Km/h) 0 500 0
M HEV [(1 HFW ) ice bat HFW em ] T
为蓄电池效 为发动机效率利用指数； HF 式中： 为混合动力系统的动力混合程度； 率； 为电机驱动系统效率利用指数； 为传动系效率。
高效区利用率 基于工况的运行效能 效率利用指数 系统匹配指数
电驱动系统评估方法
电机驱动系统综合性能评价指标
1. 高效区利用率 定义为电机驱动系统效率位于某区间的工作点数量与全部工作点数量的比值，记为 i 高效区利用率定义为效率大于80％的工作点数量与全都工作点数量的比值。 N i i N 以表3-2所示的国内某混合动力汽车参数为例，结合具体行驶工况进行仿真。图3-13 为两种典型行驶工况，图3-14为电机驱动系统工作点分布范围。
由电动机的最大输出转矩和最大爬坡度对于的行驶阻力确定传动系的速比下 限为
电动车辆电驱动系统性能评估方法和标准
汽车行驶工况
按照用途来分，行驶工况可分为标准工况和非标准工况。标准工况是由一个国家或 地区通过法规形式确立的用于认证和检测等用途的行驶工况。非标准工况则属于一 些研究机构和汽车厂商用于特定研究用途的非法规类行驶工况。 按表现形式分，行驶工况可分为瞬态和模态工况。瞬态工况的速度——时间曲线与 车辆实际运行过程非常相似，更符合车辆实际行驶特征；模态工况的车速——时间 曲线主要由一些折线段组成，分别代表匀速、匀加速和匀减速等运行工况.
纯电动汽车传动系统参数匹配及优化
4、跨领域合作：加强汽车、电子、电力等多个领域的合作与交流，共同推动 纯电动汽车传动系统参数匹配及优化的技术创新和发展。通过跨领域合作，可 以充分利用各领域的优势资源和技术成果，实现传动系统性能的全面提升。
参考内容二
随着环保意识的不断提高和电动汽车技术的不断发展，纯电动汽车成为了现代 交通工具的重要选择。而传动系统作为纯电动汽车的关键部分，其性能和效率 直接影响到整个车辆的性能和续航里程。因此，对纯电动汽车传动系统参数进 行优化，可以提高车辆的动力学性能和能源利用效率。本次演示将开展纯电动 汽车传动系统参数优化的仿真研究。
总之，本次演示通过对纯电动汽车传动系统参数优化的仿真研究，找出了最优 的参数组合并分析了其对车辆性能的影响。这一研究对于提高纯电动汽车的动 力学性能和能源利用效率具有重要意义，并为未来纯电动汽车的发展提供了有 益参考。
参考内容三
随着全球对环保和可持续发展的日益，电动汽车（EV）作为一种零排放、低噪 音、高效率的交通工具，在近年来得到了快速发展。其中，纯电动汽车（BEV） 由于其完全依赖电力驱动，具有更高的能源利用效率和环保性能。然而，要实 现纯电动汽车的广泛应用，仍需解决诸多技术难题，其中包括动力传动系统的 匹配与整体优化。本次演示将就这一主题进行深入探讨。
对于未来展望，本次演示认为，纯电动汽车传动系统参数优化的仿真研究仍有 很多工作需要做。首先，需要进一步深入研究不同参数组合下的传动系统性能 表现，以找到更为优秀的参数组合。其次，需要新型材料和制造工艺在纯电动 汽车传动系统中的应用，探讨其对于提高传动系统性能和效率的影响。此外， 还需要考虑不同驾驶工况和路况下的传动系统性能表现，以进一步提高仿真研 究的现实意义。
纯电动汽车动力系统参数匹配设计及优化
纯电动汽车动力系统参数匹配设计及优化◎姚泳发展新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（PEV）以及燃料电池汽车（FCEV）是实现我国能源安全和环境保护以及中国汽车工业健康可持续发展的必然趋势。
纯电动汽车以车载二次电源作为储能方式，以电动机为动力装置驱动车辆行驶，相比混合动力汽车而言，具有零排放、低噪声且结构简单等特点。
本文以满足动力性需求为前提，以提高整车经济性并降低整车成本为目标，在动力系统部件特性分析结果的基础上，探索纯电动汽车整车动力系统参数匹配技术的关键。
在满足续驶里程约束的前提下满足整车系统目标；充分考虑工况和系统效率对整车性能的影响，提出对动力系统参数进行了综合寻优操作，在手动整定方法基础上进一步提高了整车的经济性潜力。
一、动力系统参数匹配目标根据纯电动整车的基本性能要求以及用户和市场的接受度影响因素，综合确定纯电动汽车动力系统参数匹配目标如下：1.动力性约束。
整车动力性是整车驾驶性能的基本保证，关系到驾驶员的直观操作感觉。
因此，应考虑满足整车动力性指标要求，确保整车能够达到基本的动力性指标，如最高车速、加速时间以及爬坡度等。
2.经济性提高。
整车经济性体现了纯电动整车的能耗水平，是评价纯电动汽车技术水平的关键指标之一，尤其是纯电动汽车搭载能量有限，通过参数匹配的方式提高整车经济性潜力至关重要。
3.降低成本。
整车成本问题是制约动纯电动汽车产业化发展和市场推广的一个主要因素，尤其是纯电动汽车需较多的电池以满足功率和能量的要求从而导致电池数量增多、初始配置成本较高，而且动力电池循环使用次数受到使用制度的极大影响，往往先于整车而提前“报废”从而不得不更换电池导致维护和使用成本的大大增加。
因此，应从初始配置成本和维护使用成本两方面予以考虑，在满足整车需求的情况下，通过合理匹配动力系统参数，达到降低成本的目的，提高市场及用户的接受度。
二、动力系统参数匹配任务系统参数匹配的主要任务是确定动力系统部件的选型和参数确定，也就是电机系统、电池系统以及变速器的样式和他们的关键特征参数的设定。
纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真研究
科技风2021年6月机械化工DO/10.19392/kd1671-7341.202117075纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真研究韩宁梁作华刘婷聊城职业技术学院山东聊城252000摘要：纯电动汽车动力系统参数匹配及仿真研究是其设计开发中的一个重要环节，主要工作是根据预设的电动汽车性能指标，对动力系统的主要部件进行选型，以及动力参数的匹配和仿真，本文利用电动汽车仿真软件ADVISOR进行仿真，根据仿真结果，对纯电动汽车进行动力性和经济性分析，仿真数据显示所匹配的动力系统参数基本满足设计要求。
关键词：纯电动汽车；动力系统；ADVISOR；仿真尽管汽车为人类现代生活提供了巨大的方便，但随着汽车数量的逐年增加,也造成了巨大的能源和环境问题。
纯电动汽车是以可充电电池作为动力源，由电机驱动，因此其具有环保无污染、噪声低、能源利用率高等显著特点，在能源环境问题日益严峻的今天逐渐受到了汽车行业的重视。
纯电动汽车动力系统参数匹配主要是指在满足整车动力性和经济性的基本要求下，合理匹配动力系统中各部件的类型和参数。
纯电动汽车动力系统相关参数的设计与匹配对整车性能有着非常显著的影响,合理的参数匹配可以有效地改善纯电动汽车在各种工况下行驶时的性能。
1纯电动汽车动力系统参数的匹配设计1.1纯电动汽车的性能指标根据国家标准GB28382-2012、GB18385-2001以及GB18386-2001中对纯电动汽车的动力性能、经济性能的相关技术要求，本论文提出了某纯电动汽车的基本性能指标，如下表所示。
性能指标参考值最高车速>120km/h加速时间0〜50km/m加速时间＜8s 0〜100km/m加速时间＜15s最大爬坡度25%（车速为20km/h）续驶里程#120km（60km/h匀速行驶）1.2电机类型选择及参数匹配设计对纯电动汽车电机进行匹配主要是对电机类型进行选择,对电机功率的计算以及转矩转速的确定。
1.2.1电机的类型选择驱动电机的选择对纯电动汽车的性能有很大影响，不仅需要满足汽车运行时的基本性能，还应当满足汽车行驶时的舒适性、环境适应性等要求。
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• 差速半轴方案和传统汽车的传动方式较为类似。不过由于某些 电动汽车可以做的比较轻巧，以及电机的外特性特征，某些电 动汽车可以取消多挡变速装置。
• 电动轮方案相对于传统汽车来说，是革命性的。电机直接和车 轮耦合，或者通过轮边减速器和车轮耦合。取消了机械差速装 置，而采取电子差速。其可以给电动汽车的动力性、通过性等 表现带来巨大的改变。
传动系匹配思路
获得动力性要 求和部分数据
选择传动系方案
研究思路
计算动力系统参 数，选配电机
制作实车
合格
仿真，并进行 结果分析
不 合 格
建立仿真模型 优化匹配参数
名称 加速性要求 爬坡性要求 最高时速
What do we have?
要求 45km/h加速时间小于10s
20%的爬坡度 不小于50km/h
电机参数计算与电机选配
Pe 1 (G f ua G i ua )
3600 3600
根据最大速度计算最大功率
Ttq
(m
g
sin m g ig i 0
cos )
r
根据最大爬坡度计算最大转矩
T 9554 P n
根据额定功率计算额定转矩
t u ( dt ) du u M du
研究的意义
• 面对人类社会对于汽车的依赖，以及越来越严重的资源和环境 压力，新能源汽车无疑是解决这一矛盾的利器。而电动汽车以 其零排放、零污染、低噪声的特点，将新能源汽车的优势发挥 到了极致。发展电动汽车必然能够为我国汽车工业的崛起起到 深远的影响。
• 笔者认为电动汽车的发展是汽车工业必然需求。对于电动汽车 的研发，计算机的应用必然要起到更重要的作用。计算机仿真 技术是计算机技术在汽车设计领域的重要应用，以及更加广泛 的影响。
研究的目的
• 在掌握某型电动汽车动力性要求，以及部分参数后，运用汽车 理论及其他相关知识，计算获得： (1) 传动比； (2) 电机参数； (3) 电池参数。
• 在获得计算结果后，对电机、电池等部件进行选配。运用 Cruise软件，在计算机环境下建立该型电动汽车的仿真模型， 进行仿真实验，获得仿真实验数据。分析实验结果，判断选配 的电机、电池是否能够满足电动汽车动力性设计要求。
循环寿命
适应环境
自放电率（月） 单体电池重量
160Ah
充电 放电 （80DOD%） (70DOD%) 充电 放电
≤3%
4.25V 2.5V ≥3000次 ≥5000次 -45~85℃ -45~85℃
5.6kg±100g
Cruise仿真模型建立
电机模型的建立
电池模型的建立
• 本文涉及三个ECE标准下的 仿真实验：
符号 A r η m
参数名 迎风面积，m2 车轮半径，m
效率 满载质量，kg
数值 1.8 0.238 90% 800
What do we want?
• 传动系方案的确定。 • 传动系参数的确定。 • 动力性表现，是否符合设计要求。 • 为什么？
• 传动系方案的确定。
What do we do?
• 一般来说电动汽车的传动系有两种方案：差速半轴方案（单电 机方案）；电动轮方案（多电机方案，轮毂电机方案）。
— 循环工况实验； — 爬坡工况实验； — 加速工况实验；
实验的仿真
仿真结果：加速度、速度、距离—时间曲线
该型电动汽车的最大速度符合设计要求， 加速性能不符合要求。
仿真结果：爬坡度—速度曲线
该型电动汽车爬坡能力不符合设计要求。
表6 Cruise仿真结果
项目名称 最大速度,km/h
爬坡度 45km/h加速时间，s
0 du
0 Ft Fw Ff
加速时间校核公式
电机参数 峰值转矩，N·m 额定转矩，N·m 额定功率，kw
额定电压，V 最大转速, rpm
电机参数
数值 70 32 5 80 4000
电池参数的确定
• 经过和其他车型的类比及计算，我们选择了市场上的某款锂铁 动力电池。
项目名称 标称容量 工作电压
• 所以，本文选择差速半轴方案作为某型电动汽车的传动系方案。
传动比计算 （1） 类比其他车型，选择i=6.3作为减速器减速比。
（2） 通过最大车速时的转矩平衡方程、最大转矩方程、最大爬 坡度爬坡时的转矩平衡方程，可以确定i=6.3是可行的。
i0
Fmax r T 'max
传动比计算
最大车速时的转矩平衡方程
i0
0.377 nmax vmax
r
最 r
2 Tmax
最大爬坡度爬坡时的转矩平衡方程
电机参数计算与电机选配 • (1) 动力系统的额定功率必须满足车辆以最高车速行驶； • (2) 动力系统必须满足车辆加速性的要求； • (3) 动力系统必须满足车辆以最大爬坡度爬坡的要求； • (4) 动力系统必须满足车辆以额定转矩在常规车速行驶的要求； • (5) 根据汽车的动力性指标选择最适合的驱动电机。
续驶里程,km
数值 52.5 13.4% 17.6 141.33
仿真结果
是否合格 合格 不合格 不合格
转矩，N·m
电机分析
转速，r/min
总结和展望
•由上面的图线可知，本款电机只能达到最大车速要 求。但其无法满足其他动力性设计要求。 •通过对该款电机的台架试验数据分析，我们认为产 生这样情况的原因是，电机性能参数和我们计算出来 的参数要求差距过大。 •进一步研究发现，即使是牺牲最大车速（增大减速 比），爬坡和加速性能也无法达到要求。 •而且通过对台架实验曲线的分析，可发现该电机的 高扭转速区间占整个转速区间的比例太小，加大了电 机匹配的难度。
纯电动汽车动力系统参数匹配及 性能分析
研究的背景
• 众所周知，当今社会已经成为了“轮子上的社会”，人类越来越 依赖于各种各样的交通工具。其中，汽车无疑是应用最广泛， 人类依赖程度最高的交通方式。
• 但是面对巨大保有量的燃烧化石燃料的汽车，人类社会面临着 越来越大的资源和环境的双重压力。
• 面对这种局面，新能源汽车的研发越发被人们所重视，世界各 汽车大国都开展了自己的新能源汽车的研究。各种新能源汽车 中，电动汽车以其独特的零污染、零排放、低噪声特征，吸引 了众多研究者的目光。
差速半轴方案
电动轮方案
传动系的选择 • 很显然，电动轮方案的控制要比差速半轴方案复杂太多。而且
诸如电子差速技术、电池管理技术、电气系统在内的诸多核心 技术没有被很好的解决。
• 从市场因素考虑，差速半轴方案和传统汽车差别不大，零部件 易于采购，控制策略也很简单，易于被市场接受。
• 从实际情况来看，世界上绝大多数的电动汽车都是采用差速半 轴方案的传动系。