纯电动汽车驱动系统的参数设计及匹配
纯电动汽车驱动系统的参数匹配及性能分析
第33卷第3期机电#$%&'()Vol.33,No.3 2020年5月Development&Innovation of M achinery&E lectrical P roducts Ma y.,2020文章编号：1002-6673(2020)03-057-04纯电动汽车驱动系统的参数匹配及性能分析姜旭1,张肖野1,赵二明"，朱咏光"(1.中机寰宇认证检验有限公司，北京102600；2江西昌河汽车有限责任公司北京分公司，北京101300)摘要：纯电动汽车驱动系统参数匹配及性能优劣直接影响整车最高车速、最大爬坡、动力性能和一次充电续驶里程$本论文基于轻客传统车型，通过理论建模分析，完成了纯电动汽车用驱动系统主要参数匹配，进行了电机台架验证试验，给出了纯电动汽车驱动系统开发建议$关键词：纯电动汽车&驱动系统&参数匹配&性能分析中图分类号：U469.72文献标识码：A doi:10.3969/j.issi.1002-6673.2020.03.020The Parameters Matching and Performance Analysis of Pure Electric Vehicle Drive SystemJIANG Xu1,ZHANGXiao-Y/,ZHAO Er-Ming2,ZHU Yong-Guang1(l.China Machine Huanyu certification and Inspection Co.,Ltd,Beijing102600,China；2.Jiangxi Changhe Automobile Co.,Ltd.,Beijing Branch,Beijing101300,China)Abstract:The parameters matching and performance of pure electric vehicle driving system directly affect the maximum speed, climbing, power performance and one-time charging driving range.In this paper.based on the traditional light passenger vehicle,through theoretical modeling and analysis,the main parameters of driving system are matched,and the motor bench test is carried out,and the development suggestions of driving system are given.Key words:pure electric vehicle；driving system；the parameters matching；performance analysis0引言纯电动汽车一般由车身、底盘、动力系统等组成（其车身和底盘与传统汽车结构相类似，甚至有所简化，但其动力系统与传统汽车相比存在较大差异）传统汽车动力来源于发动机，构造复杂，纯电动汽车动力来源于电池,构造相对简单）随着电驱动技术不断发展，驱动系统的参数匹配及性能分析已成为纯电动汽车的核心技术）1研究内容和指标纯电动为,在传统车有底盘和车身基础上进行开发，在确定一级减速比与减速器传动比及行驶性能前提下，驱动系统性能参数数学模型，进行选择匹配）在动力参数匹配中首先确定驱动电机，成车驱动系统的）修稿日期：2020-04-10作者简介：姜旭（1983-），男，北京人，工程硕士，高级工程师。
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.
毕业设计与论文(纯电动汽车动力系统参数匹配及性能分析)
J I A N G S U U N I V E R S I T Y本科毕业论文纯电动汽车动力系统参数匹配及性能分析Battery Electric Vehicle Power-train System Parameters Matchingand Performance Analysis学院名称：汽车与交通工程学院专业班级：交通运输学生姓名：指导教师姓名：指导教师职称：讲师2012 年6 月目录第一章绪论 (6)1.1 电动汽车研发的意义 (6)1.2 电动汽车的结构和特点 (8)1.3 研究技术的关键 (10)1.4 本研究的意义 (10)1.5 本研究的主要内容 (11)第二章电动汽车系统的组成 (12)2.1 电动汽车的基本组成部分 (12)2.1.1 车载电源 (12)2.1.2 电池管理系统 (13)2.1.3 驱动电动机和驱动系统 (13)2.1.4 控制技术 (14)2.1.5 车身及底盘 (15)2.1.6 安全保护系统 (15)2.2 本章小结 (16)第三章电动汽车传动系 (17)3.1 差速半轴设计方案 (17)3.2 电动轮设计方案 (17)3.3 传动系的选择 (18)3.4 本章小结 (19)第四章参数计算与设计 (20)4.1 总述 (20)4.2 传动比的定 (23)4.3 电机参数的设计 (24)4.3.1 电动机的功率确定 (24)4.3.2 电动机最大输出转矩的计算 (25)4.3.3 电动机额定转矩的计算 (25)4.3.4 电动机加速性能计算 (26)4.4 电池参数的确定 (28)4.5 本章小结 (29)第五章整车仿真模型的建立 (30)5.1 Cruise简介 (30)5.2对电机模型的建立 (31)5.3对电池模型的建立 (32)5.4对整车模型的建立 (34)5.5 本章小结 (36)第六章仿真结果的分析 (37)6.1 整车仿真结果分析 (37)6.2 电机仿真结果分析 (38)6.3 电池仿真结果分析 (39)6.4 本章小结 (41)第七章电动汽车未来发展的展望 (43)结论 (45)致谢 (46)参考文献 (47)纯电动汽车动力系统参数匹配及性能分析专业班级：交通运输0601 学生姓名：吴越指导老师：盘朝奉职称：讲师摘要电动汽车是解决当前能源短缺和环境污染问题可行的技术之一。
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。
纯电动汽车动力驱动系统参数匹配试验
纯电动汽车电机驱动系统传动机构参数设计
纯电动汽车电机驱动系统传动机构参数设计首先，需要确定传动机构的传动比。
传动比决定了电机输出转速和车轮转速之间的关系，它的选择要考虑到车辆的加速性能和续航里程。
较高的传动比可以提高车辆的加速性能，但会降低续航里程。
因此，应根据不同的用途来确定传动比，以取得最佳平衡。
第二个参数是传动系数。
传动系数表示传动机构的效率，即能量转换的效率。
较高的传动系数可以减少能量损失，提高车辆的续航里程。
传动系数的选择要考虑到传动机构的摩擦损失、机械结构的设计和材料的选择等方面。
第三个参数是传动的可靠性。
传动机构在运行中需要承受较大的负荷和振动，因此需要具备较高的可靠性，以保证车辆的安全运行。
传动机构的设计应该符合相关标准和规范，并进行强度分析和疲劳寿命评估。
第四个参数是传动的噪音和振动。
传动系统的噪音和振动会对乘坐的舒适度和驾驶的感受产生影响。
传动机构的设计应考虑降低噪音和振动的措施，例如采用隔音材料、减振措施和优化结构设计等。
最后一个参数是传动机构的重量和体积。
传动机构的重量和体积直接影响着车辆的整体重量和空间利用率。
较轻的传动机构可以减少车辆的整体重量，提高能效和续航里程。
较小的体积可以提供更多的空间给电池等其他部件的布置。
在进行传动机构参数设计时，需要进行多种因素的权衡和优化。
可以利用计算机辅助设计软件进行参数设计和仿真分析，以获取最佳的设计方案。
此外，还需要进行实验验证和不断的改进，以提高传动机构的性能和可靠性。
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纯电动汽车驱动系统的参数设计及匹配
张珍
（长安大学）
摘要：本文系统的介绍了纯电动汽车驱动系统主要部件的选型及根据电动汽车主要性能的要求进行主要参数的设计及匹配，并通过对具体的车型的计算，进一步探讨了主要参数的确定。
关键词：纯电动汽车(EV) 驱动系统参数设计
1、前言
纯电动汽车(EV)即蓄电池电动汽车是“零污染”的绿色环保交通工具，它没有噪声和振动、操作性能好等远远优于内燃机汽车。
EV是当前开发和研制取代内燃机汽车的首选车型，其前景广阔。
目前，我国的EV大都建立在改装车的基础上，其设计是一项机电一体化的综合工程。
改装后的EV高性能的获得并不是简单地将内燃机汽车的发动机和然油箱换成电动机和蓄电池便可以实现的，它必须对储能装置、动力装置及变速器、减速器等参数进行合理的匹配。
鉴于目前国内对EV研究的现状，故本论文的研究建立在传统汽车驱动系统的基础上。
2、电动汽车的驱动系统的基本结构
本文研究的EV的电力驱动结构形式如图1所示
图1 电驱动的形式
C——离合器；D——差速器；GB——变速器；M——电动机
3、主要部件的选型及主要参数的确定
EV 驱动系统的关键部件为：电动机、蓄电池、变速器等，这些部件类型的选择及参数设置直接决定着EV 的动力性和续驶里程等主要性能。
3.1电动机的选型及其参数的设计
3.1.1电动机的选型
电动机的选择要满足EV 对电动机性能的要求：①高电压、高转速、质量轻；②电动机具有较大的起动转矩和较宽的调速性能；③高效率、低能耗、实现制动能量的收回；④安全性必须符合相关部门的标准和规定。
另外，电动机还要求可靠性好、寿命长；结构简单，适合大批生产，使用维修方便，价格低等。
3.1.2电动机额定功率的选择
本课题采用某电动汽车的部分技术参数如表1
表1 电动汽车的部分技术参数
电动机额定功率可根据EV 的最高行驶车速、爬坡和加速性能来确定[1]。
建立电动机额定功率的数学模型：
t D a m V A C V f g m P η÷⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯⨯≥7614036003max max 1 (1) t a D a a a a m V A C V g m V f g m P ηαα÷⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣
⎡⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯≥761403600sin 3600cos 32 (2) t a a D a m
V dt du m V A C V f g m P ηδ÷⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯≥360076140360033 (3) 式中： max V =100km/h ；a m =1600(kg)；D C =0.2；a V =30km/h ；ηt =0.9；
30.0arctan =α；δ —汽车旋转质量换算系数；
经计算得m P 1=12.67kw ； m P 2 =43.26kw ；m P 3=77.14kw 。
EV 的电动机功率要选取公式(1)、(2)、(3)中较大者即=m P m P 3=78kw 。
参考电工手册选择交流电机参数：额定功率=30kW ；额定电压=220V ；最大电流=180A ；过载系数λ=2.6；最高转速9000r/min 。
3.2蓄电池的选型及其参数的选择
3.2.1蓄电池的选型
电动汽车对蓄电池的基本要求：①比能量高、充电时间短；②连续放电率高、自放电率低；③安全可靠、寿命长、制造成本低。
蓄电池中的镍—氢电池具有很好的耐过充电特性，良好的使用安全性和充放电效率。
本文选用镍—氢电池作为储能装置。
3.2.2蓄电池额定功率及电池数目的确定[3]
根据电动机驱动汽车时需要的功率，确定蓄电池的功率。
选择原则是蓄电池的功率在满足使用要求的前提下应尽可能取小。
本文选用比电容为250A ·h ，比电压1.2V ，比能量达80Wh/kg ，比功率为230W/kg 。
蓄电池提供的能量必须保证EV 的最大耗能并且保证EV 能够行驶一定的里程。
所以要求电池的数目必须要满足上述两种情况。
即：
ec e e b P N P ηηmax
1max ≥ (4)
LW N V C s s 10002≥ (5) 式中： int
20max 92R E P e =；9.0=e η；9.0=ec η；N —电池组的数目。
经计算得1N ≥=21.801；≥2N 15.893，所以电池组数目取为22。
3.3主减速器速比的确定[2]
本论文由电动机最高转速和最高行驶车速确定最大传动比。
max 01max max/377.0V Ne R i i i T g t ⨯⨯=⨯= (4)
T R —车轮滚动半径为0.283m ；
本论文由电动机最高转速对应的最大输出扭矩和最大行驶车速对应的行驶助力确定传动比的最小值。
即：
()
()max 2max min /v t T D t T R V A C f g m i η⨯⨯+⨯⨯= (5) 式中：max v T —电动机最高转速对应的输出扭矩)(m N ⋅
传动系的传动比],[max min t t t i i i ∈
经计算得1.33≤t i ≤8.73，暂定变速器的最高档的传动比为1，暂取主减速器的传动比0i =4.32。
3.4变速器的选型及其速比的确定[2]
变速器应该满足操纵简便、起步平稳、无换挡冲击、振动和噪声小、舒适性好等优点。
EV 传动比的选择应该满足最高期望车速、最大爬坡度以及对加速度时间的要求。
本论文采用的变速器选择完全按等比数列分布的三档变速器。
即：
21/g g i i =32/g g i i =q (6) 由公式(4)、(6)得1g i =2.02 ；=2g i 1.4213；3g i =1。
4、结论：
EV 驱动系统主要参数是由汽车行驶时车速、加速度、爬坡度及所消耗的能量出发推导计算得到的，理论上，它的动力性、续驶里程都应该可以满足设计的要求。
接下来的工作就是通过用仿真软件advisor 对其进行仿真试验验证，进一步优化驱动系统的主要参数，使得所设计的参数不但满足动力性及续驶里程的要求，还要满足汽车经济性的要求。
参考文献
[1] Ehsani M,Rahmann K.M,Toliyat H.A.Propulsion System Design of Electric Vehicles.IEEE.1996,(1):7～13
[2]余志生. 汽车理论. 机械工业出版社.
[3]李国良,初亮.采用交流感应电机的电动汽车传动系统合理匹配.吉林工业大学自然学学报.2006.。