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增程式微型电动汽车整车参数匹配及校验

牛继高;李根;李晨旭;李彬

【摘要】对增程式微型电动汽车进行了整车的参数匹配及校验研究.依据整车要求

对其主要部件进行选型;根据整车基本参数和整车性能需求进行相应的理论计算以

及恰当的工程分析,在确保整车性能指标达到设计要求的情况下,得到动力系统主要

部件特性参数;通过仿真软件matlab对整车参数匹配进行了验证.

【期刊名称】《中原工学院学报》

【年(卷),期】2016(027)004

【总页数】7页(P37-42,52)

【关键词】增程式电动汽车;参数匹配;选型;仿真校验

【作者】牛继高;李根;李晨旭;李彬

【作者单位】中原工学院,郑州451191;中原工学院,郑州451191;中原工学院,郑州

451191;中原工学院,郑州451191

【正文语种】中文

【中图分类】U469.72

能源危机、环境污染以及温室效应等问题的日益严重，对汽车行业提出了更高的节

能减排要求，除了进一步对传统汽车进行技术创新、提高节能减排效果，发展新能

源汽车已成为汽车行业变革的必然趋势。现阶段最适于发展新能源方向的汽车是增

程式电动汽车(Extended-RangeElectricVehicle,E-REV)，即在传统纯电动汽车

(ElectricVehicle,EV)基础上添加一套增程器，其动力系统结构和插电式混合动力

汽车(Plug-inHybridElectricVehicle,PHEV)类似,消耗的电能既可来自公共电网，

也可来自石化燃料。与EV相比，E-REV提高了整车续驶里程；与PHEV相比，E-

REV提高了电池容量，减小了发动机功率，减轻了对石油的依赖度，优化了整车

经济性及排放性,可减缓能源消耗，改善环境问题。本文以某款纯电动汽车为研究

对象，将其改装成E-REV，根据整车基本参数和要求进行整车参数匹配，最后通

过仿真计算验证了匹配的整车参数的正确性。

E-REV是在PHEV基础上派生的新型车辆结构，其动力系统结构介于PHEV和EV

之间。图1为E-REV的动力系统结构示意图。电动汽车大部分时间由蓄电池供能

驱动电机，当电池能量达到预设的下限时，启动发动机发电机组为蓄电池充电，供

能驱动电机。

2.1驱动电机的选择

选择驱动电机的重要性体现在，驱动电机既是驱动串联式E-REV行驶的唯一动力

装置，又是汽车制动时能量回收的关键部件。因此，选择电动汽车驱动电机时，电

机的各方面性能必须考虑。表1是各种车用驱动电机基本性能对比数据[1]。

当前，感应电机较适用于高速、匀速行驶工况；永磁电机在城市工况下驱动效率较

高。因此，电机尺寸不宜过大。本研究选择的车用电机是永磁同步电机。

2.2车用电池的选择

对E-REV几种运行模式分析对比可知，对车用电池的选择需注重电池能量(即电池

大容量)以及电池的高效率，而且选择的电池应该符合电动汽车用蓄电池标准。匹

配时优先满足能量要求，动力电池应具有较大的容量[2]。

电池性能方面还需考量自放电率、深度循环能力以及成本，而且车用电池需有较高

的比能量、比功率、长寿命、高安全性(详见表2)。综合分析后选择磷酸铁锂电池。

2.3增程器用发动机的选择

目前可用到HEV上的主要发动机类型及其优缺点[3]见表3。

增程器只是作为一个能量辅助单元存在，纯电动工况是增程式电动汽车的主要运行

工况，只有在电机或电池能量不足时发动机才参与工作[4]。传统四冲程汽油、柴

油机具有技术成熟、升功率高等优点，是目前车辆应用最广泛的发动机类型。因此，

增程动力源选用四冲程汽油发动机。

3.1整车基本参数和整车性能要求

整车基本参数见表4，整车性能指标设计要求见表5。

3.2驱动电机的参数选择

选择驱动电机参数时，主要关注电机峰值功率和额定功率、最高转速和额定转速、

最大转矩和额定转矩等。电机最高转速可由电机自身的相关参数及内在损耗等确定，

而电机基速比即：最高转速与额定转速的比值，一般取值在2～5之间。一般根据

基速比的范围可大致确定匹配的电机最高转速和额定转速是否符合条件。

3.2.1电机最高转速和额定转速的匹配

根据汽车相关理论知识[5]可得到电机转速与车速的关系式：

式中：i0为主减速器传动比；vmax为最高车速，km/h；r为车轮半径，m。

代入相关数据可计算出最高转速不小于5546rpm，取值nm-max=6