汽车理论课件 电动汽车的研究

1第二章汽车的燃油经济性本节将重点介绍电动汽车的特点；混合动力电动汽车的特点、结构、节油原理；丰田Prius混合动力电动汽车的工作模式；电动汽车的动力性计算等。第二章汽车的燃油经济性第五节电动汽车的研究返回目录2电动汽车的特点电动汽车集机、电、化多学科领域中的高新技术于一体，是汽车、电力、自动控制、化学、计算机、新能源和新材料等工程技术中最新成果的集成产物。从环保角度看，电动汽车造成的污染较小。从能源角度看，电动汽车将使能源利用多元化和高效化，达到能源可靠、均衡和无污染的目的。第五节电动汽车的研究3第五节电动汽车的研究4电动汽车的类型纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。燃料电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接转换成电能的电化学发电器。燃料电池的效率是内燃机的2～3倍，无污染、无噪声，排出的是水。价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。第五节电动汽车的研究5一、混合动力电动汽车的特点电动机与内燃机相比，具有清洁、安静、效率高的特点，同时它的转速—转矩控制特性也比较灵活。电动机在低转速时具有恒转矩的特性，高速时具有恒功率的特性，可以在转速—转矩曲线下的任何一点工作。混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合，充分发挥了二者的优势，可以从根本上解决现在纯电动汽车动力性能差和续驶里程短的问题。第五节电动汽车的研究6一、混合动力电动汽车的特点1）电池容量大为减少，降低了整车质量，有利于提高汽车动力性；2）采用辅助动力驱动，打破了纯电动汽车续驶里程短的限制，长途行驶能力可与传统汽车相媲美；3）大大提高了燃油经济性，还可以以纯电动方式工作，成为零排放汽车；混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：第五节电动汽车的研究7一、混合动力电动汽车的特点4）空调系统等附件由内燃机直接驱动，有充分的能源供应，保证了汽车的乘坐舒适性；5）辅助动力可以向储能装置提供能量，保证混合动力电动汽车无需停车充电，不需要进行专用充电设施的建设；6）电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池的使用寿命。混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下：第五节电动汽车的研究8二、混合动力电动汽车的结构混合动力电动汽车有多种结构形式和分类方法。根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同，可以分为串联式、并联式和混联式。第五节电动汽车的研究9第五节电动汽车的研究10三、混合动力电动汽车的节油原理1）储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在汽车的一般行驶中吸收、储存电能，而在需要提供大功率时提供电能，从而可以采用小型的发动机，工作中发动机的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最优工作区域内；2）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内燃机，以节约燃油；3）汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，进一步提高汽车的燃油经济性。第五节电动汽车的研究112005年12月15日，首次在海外生产的丰田Prius（普锐斯）混合动力汽车在四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司正式下线。上市时基准型28.8万元，高端型30.2万元。第五节电动汽车的研究12四、能量管理策略设定目标如下：1）使燃油经济性最优；2）使排放最低；3）使驱动系统的成本最小化；4）维持或提高整车的各项性能。采用发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰值功率。容易对发动机运行工况进行优化。电动机响应快、控制灵敏，容易实现不同的控制方法。多用于并联式混合动力系统。1.电动机辅助控制策略第五节电动汽车的研究13第五节电动汽车的研究142.优化ICE曲线控制策略从静态条件下发动机的万有特性出发，将一定发动机转速和一定负荷下发动机的最低燃油消耗点连成一条线，也就是静态条件下发动机的最佳工作曲线。第五节电动汽车的研究152.优化ICE曲线控制策略发动机在需求功率或转矩高于某个限值时才会工作。只有在极限情况下，如需求功率超过了蓄电池的最大功率调节能力时，才会调整发动机的工作点。第五节电动汽车的研究16五、实例分析第五节电动汽车的研究17第五节电动汽车的研究18例230123/4518.24518.24518.2//nTbbnbnbnnmmmmmm1146Nm2000rmin2000rmin7200rmin527.4470b165465.01b421060772.3b931061349.3b六、电动汽车的动力性计算某电动大客车使用的电动机性能如下：Tm—电动机转矩（）；nm—电动机转速（r/min）。拟合公式系数如下电动机自带减速器，速比=2.93；电动机的最高转速为7200r/min。第五节电动汽车的研究miNm19参数数值参数数值整车满载总质量/kg17000旋转质量换算系数δ1.29迎风面积A/m27.95电动机及其控制器效率ηmc0.90空气阻力系数CD0.7主减速比i06.2滚动阻力系数f0.0076+0.000056ua蓄电池组总能量EB/（）180车轮滚动半径0.475蓄电池的平均放电效率ηq0.95传动系总效率ηT0.92电动大客车的基本参数第五节电动汽车的研究kWhr/mR20要求1）绘制驱动力—行驶阻力平衡图；2）计算最高车速、最大爬坡度和0～50km/h的加速时间；3）计算充满电后，按照50km/h匀速行驶的续驶里程。第五节电动汽车的研究21mmrT0mm18.35475.092.02.693.2TTRiiTFmmm0rma00986.093.22.6475.0377.0377.0nniiRnuaaf3296.916.1266000056.00076.08.917000uuGfF2a2a2aDw263.015.2195.77.015.21uuAuCF第五节电动汽车的研究1.驱动力—行驶阻力平衡图221.驱动力—行驶阻力平衡图第五节电动汽车的研究23功率平衡图第五节电动汽车的研究242a6m42amw1058.11011.28.917000263.018.35uTuTGFFD22211arcsintanfDffDi第五节电动汽车的研究2.最大爬坡度252.最大爬坡度第五节电动汽车的研究263.加速时间计算fDgtudda2a6m4w1058110112uTGFFD..第五节电动汽车的研究273.加速时间计算第五节电动汽车的研究283.加速时间计算第五节电动汽车的研究293.加速时间计算第五节电动汽车的研究30a0.00760.0000560.0104fu64N.1732N0104.08.917000fGfF22Daw0.77.9550N657.8N21.1521.15CAuFfw2390.44NFFF3BTmcq1036000.7149262mEsF4.50km/h匀速行驶的续驶里程第五节电动汽车的研究31第五节电动汽车的研究下一节第五节电动汽车的研究本节内容结束