1. Otimização de taxas de transmissão e qualidade de mudança de transmissões automáticas de duas velocidades para veículos elétricos puros
Resumo:
A transmissão é um componente essencial do trem de acionamento de veículos, que afeta diretamente o desempenho do veículo. Para melhorar a eficiência do motor de acionamento de veículos elétricos, a relação de velocidade fixa é modificada e um esquema de taxa de transmissão de duas velocidades é adotado para melhorar a eficiência do motor de acionamento, o que, por sua vez, melhora o desempenho geral da energia do veículo e performance econômica. O estudo concentra-se na otimização da taxa de transmissão e na qualidade de mudança de uma transmissão automática de duas velocidades para veículos elétricos puros.
1 . Os parâmetros básicos do veículo
O veículo elétrico foi estudado com base em um micro -mar tradicional, mantendo o sistema de suspensão original, usando baterias de ácido de manganês de lítio para a bateria de energia e motores síncronos de ímã permanente para o motor de acionamento. Após pesquisas abrangentes, os parâmetros do veículo são: Massa de carga total 1 350 m/kg, eficiência da transmissão mecânica 0,9, raio de rolamento de pneus 0,258 r/min, área de vento 1,868 a/m2, coeficiente de resistência ao ar 0,31. De acordo com os padrões nacionais de GB / T 28382-2012 e posicionamento de mercado, os indicadores de dinâmica do veículo são os seguintes: 30 minutos de velocidade máxima ≥ 80 km / h. Velocidade máxima de escalada ≥ 20%, velocidade de escalada de inclinação a 4% ≥ 60 km/h, velocidade de escalada de 12% de inclinação ≥ 30 km/h, Método da condição de trabalho Milomagem de acionamento ≥ 100 km.
2 . Os parâmetros do motor de direção são determinados
Ao selecionar o motor, é importante garantir que o motor funcione com eficiência máxima e também para considerar a taxa de descarga de pico da bateria.
2.1 Cálculo da potência do motor de acionamento na velocidade máxima
Na velocidade mais alta em uma estrada horizontal, ignorando a resistência à aceleração, que a velocidade do vento seja 0, então a potência de saída do motor é
P1 é a potência da unidade na velocidade máxima;
ηt é a eficiência da transmissão mecânica;
mg é a massa totalmente carregada do veículo;
f (u) é o coeficiente de resistência ao rolamento;
UMAX é a velocidade máxima do veículo;
CD é o coeficiente de resistência ao ar;
A é a área de barlavento.
onde
f (u) = 1,2 (0,009 8 + 0,002 5 [u/(100 km/h)] + 0,0004 [u/(100 km/h)] 4).
De acordo com a demanda real e os padrões internacionais, escolha 100 km/h de velocidade, de acordo com a fórmula (2), o resultado do cálculo é de 0,015 24, substituto na fórmula (1), o resultado do cálculo é P1 = 13,2 kW. Se a velocidade do veículo alinhada com o padrão nacional não inferior a 85 km/h, a energia do motor também poderá escolher um menor. .
2.2 Cálculo do poder do motor de acionamento na escalada máxima
A energia necessária para a escalada é calculada ignorando a potência da resistência ao ar e a potência da resistência à aceleração, então a potência de saída do motor pode ser calculada como f (u) = 0,012 7, de acordo com a fórmula (3) pode ser calculada como p2 = 26 KW.
P2 é o poder de condução máxima de escalada.
Eu é o grau de escalada;
UA é a velocidade mínima do veículo ao subir .
2.3 Cálculo de desempenho de aceleração do pico de potência do motor de acionamento
Assumindo uma velocidade do vento de 0, a potência máxima do veículo elétrico em uma estrada horizontal está localizada no final do processo de aceleração de todo o veículo.
P3 é a potência máxima necessária no momento da aceleração uniforme;
TA é o tempo de aceleração uniforme;
UA é a velocidade no final da aceleração uniforme.
De acordo com o padrão GB/T 28382-2012, o TA é 10 s e P3 = 21,3 kW pode ser calculado de acordo com a equação (2) e (4). De acordo com a Equação (1), a potência nominal do motor é de 15 kW e o pico de potência do motor é de 30 kW de acordo com a Equação (3) e (4). Para atender ao fator de custo e à demanda real, o motor é finalmente selecionado com uma potência nominal de 15 kW e um pico de potência de 30 kW.
3. A proporção tradicional da linha de transmissão é determinada pela comparação do desempenho de potência da transmissão usando as seguintes índices sem alterações nas condições de condução e características do motor, para obter otimização da taxa de transmissão e melhorar a qualidade da mudança.
3.1 Desempenho de potência de proporção única
Para levar em consideração o grau máximo de escalada e a velocidade máxima, a taxa de transmissão fixa é escolhida em 6,963; em seguida, sua resistência e balanço de potência, 85 km/h é a velocidade máxima alcançada, 12% de inclinação é a inclinação máxima, Para fazer com que o desempenho da escalada seja satisfeito, o pico de potência do motor é aumentado para 45 kW e a velocidade é aumentada para 9.000 r/min para alcançar.
Os principais problemas nesse caso são a necessidade de aumentar a potência de descarga da bateria, a lubrificação da caixa de câmbio e o impacto na reversão do eixo de entrada da caixa de engrenagens na engrenagem reversa.
3.2 Desempenho de potência das duas relações de engrenagem Se a entrada de energia do motor for a mesma, a relação alta e a relação de baixa marcha das duas transmissões de engrenagem é de 6,5 e 10, respectivamente.
90 km/h é a velocidade máxima que pode ser alcançada, enquanto o gradiente máximo de escalada não atinge 20% e só pode ser abordado. Portanto, é necessária uma potência mais alta do motor de acionamento para obter velocidades mais altas e graus de escalada, o que exige que o desempenho da bateria também seja melhorado.
3.3 Desempenho de energia de uma taxa de transmissão de cinco velocidades
Com uma classificação de energia de 15 kW, as proporções máximas e mínimas da transmissão de cinco velocidades são 3,538 e 0,78, respectivamente, com uma taxa de redução principal de 3,765 e uma relação de engrenagem reversa de 3,454. 96 km/h é a velocidade máxima que pode ser alcançada com a transmissão de cinco velocidades na classificação de energia de 15 kW, e o gradiente máximo de escalada é superior a 20%, portanto o desempenho da energia é efetivamente atendido. Se a velocidade padrão mínima de 85 km/h for necessária, as proporções máximas e mínimas da transmissão de cinco velocidades serão 5,494 e 1,033, respectivamente, com uma taxa de redução principal de 4,314 e uma relação de transmissão reversa de 3,583. Com a potência classificada por 11 KW, o veículo pode atingir uma velocidade máxima de 85 km/h e um gradiente máximo de 20%. Com duas marchas, o requisito de energia de descarga da bateria é de 30 kW, com um multiplicador de descarga de 1,28; Com cinco marchas, a bateria precisa fornecer apenas 15 kW de energia de descarga para atender ao desempenho da energia, com um multiplicador de descarga de 0,64. Portanto, os requisitos de desempenho da bateria são significativamente reduzidos ao usar uma transmissão de cinco velocidades.
3. 4 Comparação de 3 tipos de transmissão
Com base na análise acima, a velocidade máxima e a subida máxima da colina para as três transmissões são mostradas na Tabela 1 se o motor for selecionado com uma classificação de energia de 15 kW. Com um motor de 15 kW e uma transmissão de cinco velocidades, a velocidade máxima e o gradiente máximo podem ser alcançados.
Em termos de consumo de energia, nas mesmas condições, a potência mínima da transmissão de cinco velocidades é de 11 kW, a saída mínima da transmissão de duas velocidades é de 15 kW e a transmissão de velocidade única é de 45 kW.
Em termos de consumo de energia, a transmissão de cinco velocidades é a mais baixa.
3. Conclusão
Este estudo mostra que a taxa de transmissão automática de duas velocidades de veículos elétricos puros é melhor que a taxa de transmissão de velocidade única, mas um pouco pior que a taxa de transmissão de cinco velocidades. Portanto, para veículos elétricos puros com transmissão de duas velocidades, a fim de melhorar a proporção tradicional e alcançar a velocidade máxima e o grau máximo de escalada, a transmissão pode ser melhorada, usando transmissão de cinco velocidades, o que pode alcançar a melhoria do desempenho do veículo . Nesta fase, as transmissões de cinco velocidades já alcançaram o desenvolvimento industrial, enquanto os resultados do desenvolvimento de transmissão de duas velocidades obviamente não são óbvios, portanto as transmissões de cinco velocidades podem ser aplicadas diretamente às tecnologias e realizações existentes, para obter uma redução na pesquisa e Os custos de desenvolvimento, enquanto as transmissões de cinco velocidades na bateria, os requisitos do motor não são altos, é a principal direção do futuro desenvolvimento de veículos elétricos.
