纯电动汽车整车性能测试与研究

【摘要】：由于能源危机和环境污染问题，纯电动汽车作为未来理想的交通工具，受到人们的广泛关注。但是由于其性能不够完善，无法满足广大消费者的使用需求，所以国内外汽车科研单位和组织都开始加强对纯电动汽车的性能测试及研究工作。然而目前国内相关领域的研究工作还不够深入，因此制定简单可行的试验方案，并对整车性能进行测试和分析，从而为整车的优化设计提出参考和建议显得非常迫切和重要。 本文首先在参考国内外电动汽车测试相关资料的基础上，提出了几个易用的评价指标，例如动力性、经济性、电池安全可用性等指标。这些指标分别表示动力系统通过传动系统输出的能力，整车单位里程能量消耗，电池工作前后的电压特性变化和温升等。然后在此基础上提出了对整车性能有重要影响的关键部件如驱动电机、动力电池组的特性评价分析指标，分别是电机工作特性、电池放电特性，着重关注了电机扭矩特性、转速特性和工作效率，电池一致性和放电效率等方面。最后通过建立理论数学模型，对整车效率和续驶里程进行分析。在对实验对象进行深入分析的基础上，建立了纯电动汽车能量效率数学模型，发现对纯电动汽车能量效率影响较大的部件分别是传动系统，电机和电池系统三大部分，并在此基础上提出了整车能量效率影响因素的评价指标，分别用于评价电池、电机、传动系统的能量损耗。根据能量守恒定律，建立整车续驶里程数学模型，发现电池总电压，总容量，实际放电深度，放电效率，电机效率，传动效率，车身重量，道路滚动阻力系数，空气阻力系数，迎风面积，车速等众多因素都会影响到整车的续驶里程，但是鉴于试验条件有限和对试验复杂程度的控制，只提出了几个方便试验操作的影响因素评价指标，例如电池总电压，电池总容量，整车重量，行驶车速、电机功率、电机类型等。 然后本文介绍了本次台架试验的主要原理，以及试验用车的相关性能和主要试验设备。参考国内相关标准，针对底盘测功机本身，制定了测试其内部阻力以及滚动阻力系数试验方法，并通过试验和分析获得了以上两者相关技术参数。为了在台架上再现纯电动汽车在真实道路上的行驶状况，通过分析电动汽车在道路和台架上行驶受力原理，计算并确定了台架试验所需加载力，然后分别制定了动力性能、经济性能、电池安全可用性、整车效率以及续驶里程影响因素等具体测试方案，并对试验数据的处理分析方法进行了说明。 本文在制定的试验方案的基础上，进行了大量的纯电动汽车相关性能台架测试工作。通过对实验数据的处理和分析获得了试验样车的动力性、经济性、电池安全可用性指标，驱动电机和动力电池的部分工作特性，也发现了电机对整车效率影响最大和续驶里程受到电池规格、车重、车速等的影响规律。例如，根据试验处理结果发现，样车动力性较好，每公里能耗仅0.09kWh，电池一致性和安全性都很好。同时也发现对于纯电动汽车而言，电机效率对整车效率的影响最大，因此在整车设计中，电机的选配显得非常重要。此外根据续驶里程试验，发现电池电压和容量对整车续驶里程的影响最大，整车重量次之，车速再次之，电机功率再再次之，因此在设计中应加以区分和考虑。根据试验结果和相关文献资料，本文也提出了对关键零部件和整车优化的设计建议。例如电池组参数选择、成组工艺、电池热管理、驱动电机设计、控制方法优化、车身轻量化等。 最后，本文对存在的不足进行了讨论，并就进一步的改进方向进行了简要阐述。 【关键词】：纯电动汽车 底盘测功机 整车性能 能量效率 续驶里程
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究目的与意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 国外纯电动汽车整车性能测试与研究现状12-14
• 1.2.2 国内纯电动汽车整车性能测试与研究现状14
• 1.3 课题来源14-15
• 1.4 论文的主要内容15-16
• 第2章 纯电动汽车整车性能评价指标分析16-23
• 2.1 引言16
• 2.2 动力性能评价参数分析16-17
• 2.3 经济性能评价参数分析17
• 2.4 电池安全可用性评价参数分析17-18
• 2.5 驱动电机特性评价指标分析18
• 2.6 电池放电特性评价指标分析18-19
• 2.7 整车效率影响因素指标分析19-20
• 2.8 续驶里程影响因素指标分析20-21
• 2.9 本章小结21-23
• 第3章 纯电动汽车整车性能台架测试方法研究23-43
• 3.1 台架测试原理23-25
• 3.2 试验对象25-26
• 3.3 整车性能台架测试主要实验设备26-29
• 3.3.1 滚筒式底盘测功机27
• 3.3.2 电池监测系统27
• 3.3.3 红外热像仪27-28
• 3.3.4 红外测温仪28
• 3.3.5 电能质量表28-29
• 3.4 台架测试方案的确定29-42
• 3.4.1 台架内部损耗功率的确定29-31
• 3.4.2 台架滚动阻力系数的确定31-32
• 3.4.3 动力性台架测试方案的确定32-33
• 3.4.4 经济性台架测试方案的确定33-35
• 3.4.5 电池安全可用性台架测试方案的确定35-37
• 3.4.6 驱动电机特性台架测试方案的确定37-38
• 3.4.7 电池放电特性台架测试方案的确定38-41
• 3.4.8 整车效率影响因素测试方案的确定41
• 3.4.9 续驶里程影响因素测试方案的确定41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 纯电动汽车整车性能的分析43-57
• 4.1 纯电动汽车动力性能分析43
• 4.2 纯电动汽车经济性能分析43-45
• 4.3 纯电动汽车电池安全可用性分析45-46
• 4.4 纯电动汽车驱动电机特性分析46-48
• 4.5 纯电动汽车动力电池放电特性分析48-50
• 4.6 纯电动汽车整车效率影响因素分析50-51
• 4.7 纯电动汽车续驶里程影响因素的分析51-55
• 4.7.1 电池总电压对最续驶里程的影响51
• 4.7.2 电池总容量对续驶里程的影响51-52
• 4.7.3 车重对续驶里程的影响52-53
• 4.7.4 车速对续驶里程的影响53
• 4.7.5 电机功率对续驶里程的影响53-54
• 4.7.6 电机类型对续驶里程的影响54-55
• 4.8 本章小结55-57
• 第5章 全文总结和展望57-60
• 5.1 总结57-58
• 5.2 展望58-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-63

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