（优秀毕业全套设计）城市纯电动中型客车的总体设计（整套下载）

本研究电动机用驱动控制策略对于永磁直流电机驱动系统，般可以采用电压控制电流控制和转速控制等三种控制方法。

为了能够更好的与普通内燃机的驾驶特性相同，本研究采用电流控制的控制策略，也就是转矩控制方式。

电子油门踏板的变化对应于电动机的输出力矩，在稳定时则对应于电动机的输出转速。

在行驶中，驾驶员通过控制电枢电流的大小来调节电动机的输出转矩，使输出转矩跟随车辆需求转矩的变化，完成对车速的控制。

如果把驾驶员也看成是控制环节，那么驾驶员对车速的调节也就构成了个转速闭环控制，与电流的闭环控制起组成对永磁直流电动机的双闭环控制。

电机电流控制研究永磁直流电动机的特性永磁直流电动机基本方程直流电机在电动运行时的基本方程忽略电刷的压降为其中为电动机反电动势，为电动机在额定磁通下电动势转速比，为电动机转速，为电动机输入端电压，为电枢电流，为电动机电枢回路电阻，为电动机输出的电磁转矩，为电动机在额定磁通下的转矩转速比，。

永磁直流电动机机械特性当电动机电枢两端加恒定电压常数时，电动机转速随电磁转矩变化的关系，称为直流电动机的机械特性。

其表达式为.其中为电枢回路串联电阻，特性图如图.所示。

图.永磁直流电动机机械特性图由图.可以知道，电动机转速随着电磁转矩的增大而减小。

永磁直流电动机转矩特性在端电压定的情况下稳态运行时，永磁直流电动机的电磁转矩随电枢电流变化而变化的特性称为转矩特性，即，如图.所示。

其表达式为.图.永磁直流电动机转矩特性图从图.可以看出，改变电枢电流的大小可以很好的实现对电磁转矩的调节。

永磁直流电动机效率特性在端电压恒定的情况下，永磁直流电动机的效率η随电枢电流变化的特性称为效率特性，即η，如图.所示。

其计算表达式为η.其中，为电动机输入功率，为电动机的输出功率，为各项损耗功率。

图.永磁直流电动机效率特性图本研究电动机驱动控制系统本研究的电动机控制系统框图如图.所示。

加速踏板和制动踏板的控制信号被送入主控制器，与电枢电流的反馈电压信号相比较，然后主控制器输出控制电压，通过调节器和功率变换器来完成对电动机的调速。

图.永磁直流电动机控制系统框图电流调节在闭环调速系统中，常常会遇到动态稳定性和静态稳定性问题，这就需要有校正装置。

对电动机驱动控制系统进行串联校正可以采用比例微分比例积分和比例微积分。

对于带电力电子变换器的直流闭环调速系统，采用调节器就能很好的满足校正任务。

变换器在电动机控制系统中，控制电压信号改变时，变换器的输出电压并不能立即发生改变，必须要到下个方波周期才能改变，可以将变换器看成是个滞后环节，它的延时时间最大不会超过个开关周期。

.本章小结总之，电动汽车驱动电机总的发展趋势是由通用走向专用，由直流走向交流。

电动机作为电机驱动系统的动力源，是电动汽车动力系统的核心，已成为电动汽车发展的瓶颈。

相信随着电机技术电力电子技术微电子技术自控技术的飞速发展和更加完美的结合，电动车用电机必将发展成为可靠易维护低成本高效率宽调速高功率密度和高集成度的智能电机。

第章蓄电池技术及其管理系统设计.蓄电池的分类及特点铅酸蓄电池电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的种蓄电池。

英语荷电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。

其特点如下完全密封。

在正常操作中，电解液不会从电池的端子或外壳中泄露出。

没有自由酸。

特殊的吸液隔板将酸保持在内，电池内部没有自由酸液，因此电池可放置在任意位置。

泄气系统。

电池内压超出正常水平后，即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写电池会放出多余气体并自动重新密封，保证电池内没有多余气体。

维护简单。

由于独无二的气体复合系统使产生的气体转化成水，在使用即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写电池的过程中不需要加水。

使用寿命长。

采用了有抗腐蚀结构的铅钙合金栏板即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写电池可浮充使用年。

质量稳定，可靠性高。

采用先进的生产工艺和严格的质量控制系统，即“阀控式密封铅酸蓄电池”的缩写电池的质量稳定，性能可靠。

电压容量和密封在线上进行检验。

镍氢蓄电池镍氢电池亦称氢镍电池。

常见的镍氢蓄电池是高压镍氢电池。

高压氢镍电池是世纪年代初由美国.和.等首先研制的，单体电池氢电极为负级，镍电极为正极，在氢电极和镍电极间夹有层电解质溶液时，密度为.•的石棉膜。

氢电极是用活性炭作载体，聚四氟乙烯粘结式多孔气体扩散电极，它由含铂催化剂的催化层多孔聚四氟乙烯防水层组成。

镍电极可以用压制的电极。

高压镍氢电池的优点主要是比能量较高寿命长耐过充过放以及可以通过氢压来指示电池荷点状态等。

主要缺点为容器需要耐高压，般充电后氢压达，这就需要用较重耐压容器，降低了电池的体积比能量及质量比能量自放电较大不能漏气，否则电池容量减小，并且容易发生爆炸事故成本高能量密度低。

因此，目前研制的高压氢镍电池主要是应用于空间技术，。

镍镉蓄电池镍镉亦称镉镍电池于年由瑞典尤格尔.发明，已有多年历史。

在世纪前年研制生产的是极板或袋式电池，从世纪年代开始研制生产烧结式电池，从世纪年代研制生产密封式电池。

电动汽车用电池应采用密封和全密封结构的电池。

密封电池指液体密封或称液密半密封电池。

这种电池允许任意姿态使用，不会有电液溢出，形状有圆柱形扁形扣式。

全密封结构的电池有圆柱形和方形两种。

电池的主要特点是容易充电寿命长维护方便，可以制成无需维护的密封和全密封结构的电池。

缺点是镉对环境的污染较大，开路电压低，维护不当易报废，这些都限制了电池的大规模使用，预期有被淘汰的可能。

锂离子蓄电池锂离子蓄电池是在二次锂电池技术的基础上发展起来的种全新概念的蓄电池。

该类电池不仅保持了二次锂电池的优点，而且较好地克服了二次锂电池的缺点，循环寿命长，电池容量高，安全性好，是类具有很大开发价值的蓄电池。

锂离子电池的优点主要有方面能量密度高。

与同等容量的或电池相比，锂离子电池的重量轻，其能量密度是这两类电池的.倍。

电压高。

锂离子电池的端电压高达.，是或电池电压的倍。

无污染，环保型。

循环寿命长。

寿命超过次。

负载能力大。

锂离子电池可以大电流连续放电，适合于动力电源。

安全性好。

由于使用优良的负极材料，克服了电池充电过程中锂枝晶的生长问题，使得锂离子电池的安全性大大提高。

同时采用特殊的可恢复配件，保证了电池在使用过程中的安全性，。

空气电池锌空气电池的特点比能量大。

锌空气电池的理论比能量可达••，但锌空气电池的实际比能量仅为••，仍然是铅酸电池的倍。

能量密度达••，也是铅酸电池的倍。

采用锌空气电池后，电动汽车能够明显地增加续驶里程。

采用机械充电模式，弥补了蓄电池充电时间长的不足。

性能稳定。

锌空气电池具有良好的致性，没有其他类型电池充电和放电不均匀现象。

允许深度放电，电池的容量不受放电强度和温度的影响。

能在的温度范围内正常工作。

锌空气电池可以完全实现密封免维护，便于电池组能量的管理。

安全性好。

锌空气电池能够有效地防止因泄漏短路引起的起火或爆炸。

锌没有腐蚀作用，可以完全实现密封免维护，对人体不会造成伤害和危险。

锌可以回收利用制造成本低。

锌的来源丰富，生产成本较低。

回收再生方便，且成本也较低，可以建立废电池回收再生工厂。

锌在循环使用过程中，不会污染环境。

锌空气电池应用中存在的主要问题是结构复杂，电池效率低，空气极和电解液的管理难度大。

铝空气电池的特点比能量大。

铝空气电池的理论比能量可达••，目前的铝空气电池的实际比能量只达到••，但也是铅酸电池的倍锂电池的.倍，采用铝空气电池后，能够明显提高电动汽车的续驶里程。

可采用机械充电模式。

质量轻。

电池质量大幅度减小，可使电动汽车的整备质量降低，电动汽车的续驶里程延长。

铝没有毒性和危险性。

铝对人体不会造成伤害。

铝还可以回收循环使用，不污染环境。

铝的原材料丰富，已具有大规模的铝冶炼厂，生产成本较低。

铝回收再生方便，回收再生成本也较低，可以采用更换铝电极的方法解决铝空气电池充电较慢的问题。

虽然铝空气电池含有高的比能量，但比功率较低，充电和放电速度比较缓慢，电压滞后，自放电率较大，还需要采用热管理系统来防止铝空气电池工作时的过热问题。

铝空气电池应用中需解决的主要问题是结构复杂，工作过程起泡，空气极寿命短，电池效率低，需清除剂，铝成本高。

由于铝不可能在水溶液中重新电沉积到电极上，因此，不能像般的蓄电池那样充电，只能采用更换电极的机械充电模式。

所以，铝空气电池很少用于生活中，空气电池部分只考虑锌空气电池。

表.给出以上几种蓄电池的性能参数表.各种蓄电池性能参数比能量能量密度比功率循环寿命次价格美元.蓄电池存在的问题能量密度低由于电池的质量能量密度和体积能量密度都很低，与汽油和柴油相比有较大的差距，造成了电动汽车的运行效率较低，同时也限制了电动汽车的动力性能。

快速充电能力差，充电耗费时间长目前的蓄电池充电时间都较长，般情况下充电需小时，就算使用快速充电也远远达不到内燃机汽车加油的速度。

这就使得电动汽车的使用效率较低，推广使用难度大。

蓄电池价格昂贵目前的动力蓄电池的价格直居高不下，整个动力蓄电池组的价格占整个电动汽车成本的很大部分，这使得目前电动汽车在价格方面对内燃机汽车不具备竞争优势。

汽车附属设备使用受到限制由于动力蓄电池的性能限制，电动汽车的能量很宝贵，不能随便浪费，这就要对车载用电设备进行较严格的要求，避免影响电动汽车的基本性能。

正因为存在这些问题和不足，同时又不能在短时间内得到解决，所以对蓄电池的管理就显得很重要。

.本研究用蓄电池本研究用铅酸蓄电池图.为本研究纯电动中型城市客车所选用的铅酸蓄电池，由广州公司生产，技术参数见下表.。

蓄电池组总电压为，总容量为。

图.本研究用铅酸蓄电池表.本研究用铅酸蓄电池的基本参数型号电压额定容量单体质量通过计算车辆在平直路面上匀速行驶的续驶里程来检查所选蓄电池容量是否满足要求。

车辆运行时的电量消耗率⋅可由下式计算.其中为蓄电池组总电压。

则续驶里程为.其中为蓄电池总容量。

由公式.和.可以得本车的续驶里程图，如图.所示。

本车以的速度匀速行驶时，续驶里程为.，可以满足使用要求图.续驶里程图铅酸蓄电池放电特性本课题组利用饶线电位器，对该型蓄电池进行了四个电流值的恒流放电特性试验，结果如下图.蓄电池左和右放电曲线图.蓄电池左和右放电曲线从图.和图.中可以看出，蓄电池以不同的放电率进行放电时，放电时间长短不样放电电流越大，放电时间越短，容量越小反之则放电时间越长，容量越大。

.蓄电池管理系统总体设计蓄电池管理系统功能及结构蓄电池管理系统的作用就是用来对蓄电池组的使用进行全面管理，它是电动汽车上个重要而基本的组成部分。

其主要功能包括检测电池电压电路电流电池温度等参数对检测数据进行处理分析，通过显示器显示对蓄电池组进行均衡充放电管理计算剩余容量，提供续驶里程参考值对制动能量回收进行管理对电池的异常情况进行报警提供安全保护。

蓄电池管理系统结构如图.所示。

图.蓄电池管理系统结构示意图各模块功能主控机主控机根据检测模块检测到的蓄电池组的各种数据信号来对蓄电池组进行管理，防止过流放电放电电流大于最大允许放电电流和欠压放电放电过程中蓄电池电压低于截止电压防止过流充电充电电流高于允