纯电动汽车电力驱动系统设计
摘要：
汽车工业的高速发展以及人们对于汽车使用需求的不断增加，带动了汽车产量和保有量的持续上升。从而加剧了人们目前普遍关注的两个问题:能源问题和环境问题。我国是个人口大国，随着近些年我国国民经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，汽车的需求和保有量都迅速的加大，而由此引发的对能源、环境的影响尤为严重。电动汽车是以电力作为能源、由电机驱动的的汽车。电动汽车具有结构简单、使用方便和节能环保以及小噪声的特点。所以发展电动汽车尤其是电动客车符合我国的基本国情。
电动汽车动力总成主要包括能源系统、驱动系统。动力总成是电动汽车最重要的子系统，决定了整车的动力性和经济性，是电动汽车产业化的关键。纯电动客车动力总成的控制是基于整车控制系统实现的。纯电动客车整体上按照电驱动的特点可划分为由电力驱动系统、能源系统、整车控制系统及辅助系统等系统组成。 纯电动客车动力总成控制策略是整车控制系统设计和控制器开发的核心，它通过CAN网络来协调动力总成各部件的工作，是电动客车实现整车一体控制和智能控制的关键。 关键词：
电动客车 控制策略 电力驱动系统 参数匹配 再生制动
The Design of Pure electric vehicle electric
drive system
Abstract：
The rapid development of automobile industry and the people for the increasing demand for motor vehicles to drive the car production continued to increase and retain the amount of. Thereby
exacerbate the current widespread concern about two issues: energy and environmental issues.China is a populous country, with the recent rapid development of China's national economy, improving people's living standards, car requirements and holdings are rapidly increasing, and which raise the energy, environmental impact is particularly severe. Electric vehicle uses electric power as an energy source, driven by a motor vehicle. Electric vehicle has a simple structure, easy to use and energy saving features and small noise. Therefore, development of electric vehicles, especially electric bus line with China's basic national conditions.
Electric vehicle powertrain includes energy systems, drive systems. Electric vehicle powertrain is the most important subsystems, determines the vehicle's power and economy is the key to the
industrialization of electric vehicles. Pure electric vehicle powertrain control is based on the vehicle control system implementation. Pure electric buses as a whole in accordance with the characteristics of electric drive electric power drive systems can be divided into the ground, energy systems, vehicle control systems and auxiliary systems such as system components. Pure electric passenger car
powertrain control strategy is to control vehicle control system design and development of the core, it is through the CAN network to coordinate the work of the various components of powertrain is electric vehicle control to achieve integrated and intelligent vehicle control key. Key Words:
Electric Bus Control strategy Electric drive system Parameters match Regenerative braking
引 言 ............................................................................... 1 1．绪论 ............................................................................ 2
1.1研究背景及意义 ................................................................ 2
1.2国内外纯电动汽车的发展状况 ............................................ 3
1.2.1国外纯电动车的发展 ................................................. 3 1.2.2国内纯电动车的发展 ................................................. 4 1.3现代纯电动汽车开发的关键技术 ......................................... 7
2.电动汽车动力总成参数匹配与设计 .................................. 12
2.1纯电动汽车的动力总成 .................................................... 12
2.1.1动力总成的基本形式 ............................................... 12 2.1.2动力蓄电池组及其管理系统 ..................................... 12 2.1.3动力电机及其控制原理 ............................................ 15 2.2.1传统客车整车参数和性能指标 .................................. 18 2.2.2动力电机参数确定 ................................................... 19 2.2.3动力传动系参数确定 ............................................... 21 2.2.4动力电池参数确定 ................................................... 22 2.2.5纯电动客车匹配结果 ............................................... 22 2.3本章小结 ........................................................................ 24
3.动力总成控制策略设计 .................................................. 25
3.1控制系统结构及功能 ........................................................ 25
3.1.1整车控制系统结构 ................................................... 25 3.1.2 CAN网络体系 ....................................................... 27 3.1.3控制系统的功能定义 ............................................... 28 3.2动力总成驱动控制策略 .................................................... 29
3.2.1驱动力矩控制 ......................................................... 29 3.2.2电机过载管理 ......................................................... 32 3.3能量管理策略 .................................................................. 38 3.4制动能量回馈控制策略 .................................................... 39
3.4.1再生制动能量分析 ................................................... 39 3.4.2再生制动系统结构和实现原理 .................................. 41 3.4.3再生制动特点和控制逻辑 ......................................... 42 3.4.4再生制动控制策略制定 ............................................ 45 3.5本章小结 ........................................................................ 51
4.全文总结和研究展望 ..................................................... 52
引 言
以电池为能源的蓄电池电动汽车（EV）将成为21世纪汽车工业和汽车运输的主力。世界各大国家、各大汽车公司、研究部门和大学，从20世纪70年代起就投入了大量的人力、财力和物力来开展EV的研究和开发，并且研制出多种多样的EV，其中有的达到或接近内燃机汽车的动力性能，有的已经批量生产和投入运营。
我国将EV的研究和开发列为“十五”期间、“国家865计划电动汽车重大专项”重点科技攻关项目，由科技部领导和组织了多个研究院所、企业、大专院校，来开展EV的研究和制造，是我国EV的开发和制造技术有了飞速的进展。
由于EV涉及到汽车车身、底盘、蓄电池、燃料电池、电动机、驱动系统、自动控制、新材料和新工艺等方面的学科和技术。而它们又都是独立的系统学科和技术。本篇论文仅就以纯电动客车的动力驱动系统为研究对象，对其结构模型、驱动模式、特点和主要技术性能做了基本的研究和阐述。
本篇论文的编写力图深入浅出，通俗易懂。论文中列举了一些公式、插图、表格和总成的技术性能等，方便阅读、参考和使用。
第 1 页 共 57 页
1．绪论
1.1研究背景及意义
汽车工业的高速发展以及人们对于汽车使用需求的不断增加，带动了汽车产量和保有量的持续上升。从而加剧了人们目前普遍关注的两个问题:能源问题和环境问题。我国是个人口大国，随着近些年我国国民经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，汽车的需求和保有量都迅速的加大，而由此引发的对能源、环境的影响尤为严重。从1993年开始，中国就开始成为石油净进口国。此后几年内，我国的石油进口量每年递增1000万吨左右，而且逐年加大。2003年递增量达到2000万吨。2004年，中国原油进口达1.227亿吨，首次突破1亿吨大关。2006年，中国原油进口量达1.452亿吨，2007年我国的石油进口量几乎突破两亿吨，比专家预计的年限提前了3年。目前，中国己成为世界第二大能源消费国，能源消费的增长势头还将继续。国际能源机构 (IEA)预测，随着越来越多中国消费者购买汽车，到2030年，中国石油消耗量的80%需要依靠进口。汽车尾气中含有上百种不同的化合物，其中的污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅及硫氧化合物等。一辆轿车一年排出的有害废气比自身重量重3倍。英国空气洁净和环境保护协会曾发表研究报告称，与交通事故遇难者相比，英国每年死于空气污染的人要多出10倍。在我国南方许多城市，汽车尾气己经超越工业污染成为大气污染的首要污染源，汽车尾气被市民评为“最不可忍受的污染物”。在位列我国第一批环保模范城的深圳市，大气污染中机动车尾气污染己占70%，每年排放的各种有害物质达20多万吨，并且还在以每年超过20%的速度上升。控制汽车污染，成为每年该市“两会”的热点话题。以解决能源危机与环保需求问题为出发点，以纯电动汽车为代表的新能源汽车的发展受到全球广泛关注。纯电动汽车具有低噪声、无污染、能量来源多样化、能量效率高的特点，是解决城市化中的汽车问题的重要途径。发展纯电动汽车将对调整我国产业结构、提高重点领域的创新能力和市场竞争能力，促进经济社会协调发展产生深远影响。 纯电动客车的研发则是电动汽车发展的一个着手点。根据我国目前发展的具体国情结汽车使用管理和运行优势，首先发展纯电动公交客车并使其商业化更符合我国的实际情况。第一，有利于附属设施建设。公交客车线路固定，停靠站点固定，这样便于在公交客车集中的地点建立充电设施，有效解决充电站点分布广，资金投入大的问题。第二，技术要求和成本相对较低。公交车车体宽大，对电池体积要求不那么严格。布置电动机、电池和传动系等部件有较宽松的空间。公交车运行工况较固定，对整车的整体性能要求较低，这就会使整车开发容易实现、开发成本不会太高。而相对来说，轿车空间十分有限，对电池等各部件的各种技术要求十分严格，成本较高。第三，使用效率高。公交车一般可容纳40至60人，而轿车只容纳4至6人，同时公交客车一天运行8小时以上，家用轿车每天大多
第 2 页 共 57 页