纯电动汽车驱动系统的参数设计及匹配

新能源汽车

6 结语

纯电动乘用车的总布置设计工作是个系统工程,需要协调车身、动力系统、电池、内外饰、造型等相关部门。如何在确保整车性能的基础上,提高空间利用率,避免各部件的干涉,加快项目进行,需要进行科学的论证,同时,总布置工程师也需要对整车性能、驱动电机、动力电池、高压安全等相关知识相当熟悉,才能合理进行布置,推动项目进展。

参考文献

1 M ehrd ad Ehsan ,i Y i m i n Gao ,A liEmad.i M odern electri c \hy b i rd electri c and f u el cell veh icl es .CRC Press ,2009.

2 王刚,周荣.电动汽车充电技术研究[J].农业装备与车辆工程,2008,(6).

3 徐性怡.电动汽车用电机控制器的设计方法与实践[J],2009,(6).

4 姬芬竹,高峰.电动汽车传动系参数设计及动力性仿真[J].北京航空航天大学学报,2006.

5 赵云.电动汽车结构布置及设计[J].汽车电器,2006.

收稿日期:2010-05-05

纯电动汽车驱动系统的参数设计及匹配

张 珍 陈丁跃 刘 栋 (长安大学,西安 710064)

摘要 文章系统地介绍了纯电动汽车驱动系统主要部件的选型及根据电动汽车性能要求进行主要参

数的设计及匹配,并通过对具体车型的计算,进一步探讨了主要参数的确定。

Abstrac t Choice of the m a i n co m ponents of t h e po w er trai n syste m of electric vehic le and de si g n and m atching o f t h e m a i n para m eters accord i n g to requ ire m ent o f m a i n perfor m ance are i n tro duced .Confir m ation of the m ain para m eters is further d i s cussed t h rough the ca lculati o n to the specific veh icle .

主题词 纯电动汽车 驱动系统 参数设计

0 引言

纯电动汽车(EV )是当前研制取代内燃机汽车的首选车型,前景广阔。目前,我国的EV 大都

建立在改装车基础上,其设计是一项机电一体化的综合工程

[1]

。改装后的EV 高性能的获得并不

是简单地将内燃机汽车的发动机和燃油箱换成电动机和蓄电池便可以实现的,它必须对储能装置、动力装置及变速器、减速器等参数进行合理的匹

配。鉴于目前国内对E V 研究的现状,本文研究是

建立于传统汽车驱动系统基础上。

1 电动汽车的驱动系统的基本结构

1.1 电力驱动的结构形式

采用不同的电力驱动系统可构成不同结构形式E V 。本文研究的E V 的电力驱动结构形式如图1[2]

所示。

1.2 储能装置的结构形式

!

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新能源汽车

图1 电驱动的形式

图2所示的是本文研究的E V 采用以蓄电池作为动力源的一种结构,蓄电池可以布置在车的

四周,

也可以集中布置在车的尾部或者底盘下面。

图2 储能装置的结构形式

2 主要部件的选型及主要参数的确

定

EV 驱动系统的关键部件为:电动机、蓄电池、变速器等,这些部件类型的选择及参数设置直接决定着EV 的动力性和续驶里程等主要性能。2.1 电动机的选型及其参数的设计

电机驱动系统是EV 中最关键的系统,驱动系统的性能直接决定了E V 的主要运行性能。其中作为EV 动力核心的牵引电机又决定了驱动系统的性能,是电动汽车的?心脏#。2.1.1 电动机的选型

电动机的选择要满足E V 对电动机性能的要求:高电压、高转速、质量轻;电动机具有较大的起动转矩和较宽的调速性能;高效率、低能耗、实现制动能量的回收;安全性必须符合相关部门的标准和规定。另外,电动机还要求可靠性好、寿命长;结构简单,适合大批生产,使用维修方便,价格低等。

2.1.2 电动机额定功率的选择

本文采用某电动汽车的部分技术参数如表1。

表1 电动汽车的部分技术参数

最大质量(kg)

1600整车整备质量(kg)1350滚动阻力系数0.01迎风面积(m 2)

1.89空气阻力系数0.2轮胎滚动半径(m )0.283续驶里程(km )不小于150最大期望车速(km /h )?100加速时间(10~48k m /h )(s)7最大爬坡度(30km /h)(%)

30

电动机额定功率可根据EV 的最高行驶车速、爬坡和加速性能来确定[3][4]

。建立电动机额定功

率的数学模型:

P 1m ?

m a %g %f %V max

3600

+

C D %A %V 3

max

76140

& t

(1)

P 2m ?

m a %g %f %V a %cos

3600

+

m a %g %V a %si n 3600+

C D %A %V 3

a

76140

& t (2)

P 3m

?m %g %f %V a 3600+C D %A %V 3

a

76140+

%m 3600du

d t V a

& t

(3)

式中:V m ax =110k m /h ;m a =1600kg ;C D =0 2;V a =30km /h ; t =0.9; =arctan0.30; 为汽车旋转质量换算系数。

经计算得P 1m =12.67k W;P 2m =43.26k W;P 3m =77.14k W 。

E V 的电动机额定功率要选取公式(1)、(2)、(3)中较大者即P m =P 3m =78k W 。

由于EV 所用的电动机具有较大的过载能力,最大功率可达额定功率的5倍左右

[5]

。因此,按

!

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新能源汽车

匀速模式选择的电动机功率完全能够满足加速模式下动力性能的要求。

参考电工手册选择交流电机参数:额定功率=30k W;额定电压=220V;最大电流=180A;过载系数!=2.6;最高转速9000r/m i n 。2.2 蓄电池的选型及其参数的选择2.2.1 蓄电池的选型

电动汽车对蓄电池的基本要求:比能量高、充电时间短;连续放电率高、自放电率低;安全可靠、寿命长、制造成本低。

蓄电池中的镍?氢电池具有很好的耐过充电特性,良好的使用安全性和充放电效率。本文选用镍?氢电池作为储能装置。

2.2.2 蓄电池额定功率及电池数目的确定

[7]

根据电动机驱动汽车时需要的功率,确定蓄电

池的功率。选择原则是蓄电池的功率在满足使用要求的前提下应尽可能取小。本文选用Ovon i e 公司研制的镍?氢电池,比电容为250Ah ,比电压1 2V,比能量达80W h /kg ,比功率为230W /kg 。蓄电池提供的能量必须保证EV 的最大耗能及一定的行驶里程。所以要求电池的数目必须满足上述两种情况。即:

P b m ax N 1?

P e m ax

e ec (4)C s V s N 2?1000L W (5)

式中:P e max =2E

20

9R int

; e =0.9; ec =0.9;N 为电池数目。

经计算得N 1?21.801;N 2?15.893,所以电池数目取22。

2.3 主减速器速比的确定

本文由电动机最高转速和最高行驶车速确定最大传动比。

i t max =i g 1%i 0=0.377%R T %N e m ax /V max

(6)

R T 为车轮滚动半径为0.283m 。

本文由电动机最高转速对应最大输出扭矩和最大行驶车速对应行驶助力确定传动比的最小值。即:

i t m in =(m %g %f +C D %A %V m ax 2

)R T /

( t T V m ax )

(7)

式中,T V max 为电动机最高转速对应的输出扭

矩(Nm )。

传动系的传动比i t ([i t m in ,i t m ax ]

经计算得1.33)i t )8.73,暂定变速器最高档的传动比为1,暂取主减速器的传动比i 0=4 32。2.4 变速器的选型及其速比的确定变速器应该满足操纵简便、起步平稳、无换档冲击、振动和噪声小、舒适性好等优点。

E V 传动比的选择应该满足最高期望车速、最大爬坡度以及对加速度时间的要求。本文采用的变速器选择完全按等比数列分布的3档变速器。即:

i g 1/i g 2=i g 2/i g 3=q

(8)

由公式(4)、(8)得i g 1=2.02;i g 2=1.4213;i g 3=1。

3 结语

E V 驱动系统主要参数是由汽车行驶时车速、加速度、爬坡度及所消耗的能量出发推导计算得到的,理论上,它的动力性、续驶里程都应该可以满足设计要求。接下来的工作就是通过用仿真软件adv isor 对其进行仿真试验验证,进一步优化驱动系统的主要参数,使得所设计的参数不但满足动力性及续驶里程的要求,还要满足汽车经济性的要求。

参考文献

1 姜辉.电动汽车传动系统的匹配及优化[J].哈尔滨工业大学,2006.

2 陈清泉,孙逢春,祝贺光.现代电动汽车技术[M ].北京:北京理工大学出版社,2004.

3 Eh s an i M,Rahm ann K .M ,Toli yat H.A.Propuls i on Syste m Desi gn ofE lectric Veh i cles[J].IEEE,1996,(1):7 13.

4 刘清虎,郭孔辉.动力参数的选择对纯电动汽车性能的影响[J].湖南大学学报(自然科学版),2003,30(3):62 64.

5 肖平,冯能莲.电动汽车用驱动电机控制系统研究[J].北京汽车,2009,(3).

6 余志生.汽车理论[M ].北京:机械工业出版社,2009.

7 李国良,初亮.采用交流感应电机的电动汽车传动系统合理匹配[J].吉林工业大学自然学学报,2006.

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汽车冷却系统匹配设计

一、冷却系统说明 二、散热器总成参数设定及基本性能要求 三、膨胀箱总成参数设定及基本性能要求 四、冷却风扇总成参数设定及基本性能要求 五、橡胶水管参数设定及基本性能要求 一、冷却系统说明

内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。 1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求 一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求： 1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持最佳的冷却水温 度。 2）应在短时间内，排除系统的压力。 3）应考虑膨胀空间，一般其容积占总容积的4-6%； 4）具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90%以上。 5）在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压； 6）有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积； 7）设置水温报警装置； 8）密封好，不得漏水； 9）冷却系统消耗功率小。启动后，能在短时间内达到正常工作温度。 10）使用可靠，寿命长，制造成本低。 1.2 冷却系统的总体布置 冷却系统总布置主要考虑两方面：一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 提高通风系数：总的进风口有效面积和散热器正面积之比≥30%。对于空气流通不顺的结构，需要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上，提高散热器的利用率。 在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇的风量和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般货车芯厚不超过四排水管，轿车芯厚不超过二排水管。 在整车布置中散热系统中，还要考虑散热器和周边的间隙，散热器到保险杠外皮的最小距离100毫米，如果发动机的三元崔化在前端的话，还要考虑风扇到三元催化本体距离至少100毫米，到三元催化隔热罩距离至少80毫米。一般三元催化的隔热罩到本体大概有15毫米，隔热罩厚度为0.5－1毫米，一般材料为st12。 1.2.1散热器布置 货车散热器一般采用纵流水结构，因为货车的布置空间也较宽裕。而且纵流

电动汽车驱动电机匹配设计.

电动汽车驱动电机匹配设计 目录 1 概述 (1) 2 世界电动汽车发展史 (2) 3 电驱动系统的基本要求 (5) 3.1电驱动系统结构 (5) 3.2电机的基本性能要求 (6) 4 电动汽车基本参数参数确定 (7) 4.1电动汽车基本参数要求 (7) 4.2 动力性指标 (7) 5 电机参数设计 (7) 5.1 以最高车速确定电机额定功率 (7) 5.2 根据要求车速的爬坡度计算 (8) 5.3 根据最大爬坡度确定电机的额定功率 (9) 5.4 根据额定功率来确定电机的最大功率 (9) 5.5 电机额定转速和转速的选择 (9) 6 传动系最大传动比的设计 (10) 7 电机的种类与性能分析 (11) 7.1 直流电动机 (11) 7.2交流三相感应电动机 (11)

7.3 永磁无刷直流电动机 (11) 7.4 开关磁阻电动机 (12) 8 电机的选择 (13) 9 电机其他选择与设计 (15) 9.1 电机形状位置设计 (15) 9.2 电机冷却设计 (15) 10 总结与展望 (17) 10.1 总结 (17) 10.2 问题与展望 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19) 1.概述 汽车工业在促进世界经济飞速发展和给人们生活提供便利的同时，又展现出了其双刃剑的另一面，它将能源与环境问题推到了日益尴尬的处境。“能源、环境和安全”成为了21世纪世界汽车工业发展的3大主题。其中，能源与环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在，更成为重中之重。电动汽车使用电能作为动力能源，而电能具有来源广、清洁无污染等特点。电动汽车被公认为21世纪重要的交通工具。 电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车，它主要以动力电池组为车载能量源，是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品。按照汽车行驶动力来源的不同，一般将电动汽车划分为纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，PEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、插电式混合动力电动汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）4种基本类型。 自1881年法国电气工程师Gustave Trouve制造出首辆电动汽车开始，电动汽车经历了曲折起伏的几个发展阶段，其中的决定因素就是动力电池技术和人们

汽车冷却系统设计要求

汽车冷却系统设计要求

汽车冷却系统设计 ——叶海见 汽车冷却系统设计 (2) 一、概述 (3) 二、要求 (3) 三、结构 (3) 四、设计要点 (6) （一）散热器 (6) （二）散热器悬置 (6) （三）风扇 (6) （四）副水箱 (8) （五）连接水管 (8) （六）发动机水套 (8) 五、设计程序 (8) 六、匹配 (8) 七、设计验证 (9) 八、设计优化 (9)

一、概述 二、汽车对冷却系统的要求 （一）汽车对冷却系统有如下几点要求 1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围； 2、保证启动后发动机能在短时间内达到最佳温度范围； 3、保证散热器散热效率高，可靠性好，寿命长； 4、体积小，重量轻，成本低； 5、水泵，风扇消耗功率小，噪声低； 6、拆装、维修方便。 （二）冷却系统问题对汽车的影响 1、冷却不足时，会导致内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起内燃机的动力性、经济性、可靠性全面恶化。 2、冷却过剩时（40～50℃），汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使内燃机工作变坏。 三、冷却系统布置选型 （一）冷却系统结构 1、分类： 液体蒸 发 简单蒸发冷 却 以加注冷却液来补偿冷却介 质蒸发损失的蒸发冷却。

冷却冷 却 带辅助水箱 的蒸发冷却 用辅助水箱补充冷却介质的 蒸发冷却。 带冷凝器的 蒸发冷却 蒸发的冷却介质在冷凝器中 凝结后，通。过冷却回路流 回到发动机加水箱的蒸发冷 却。 循 环 冷 却 对流冷却 利用热虹吸作用使冷却液自 然循环的冷却方式。 强 制 冷 却 开式强 制冷却 冷却介质不进行再循环的强 制。冷却方式。 单循环 强制冷 却 冷却介质在冷却水箱、冷却 塔、管式冷却器、散热器等 中进行冷却的强制冷却方 式。 双循环 强制冷 却 利用副回路（外循环）中的 冷却液在热交换器中对发动 机冷却介质进行再冷却的强 制冷却方式。 空气冷却自然空气冷却 利用自然空气循环的冷却方 式。 强制空气冷却 利用风扇迫使空气循环的冷 却方式。 2、常用结构：

发动机冷却系统总体参数设计

一、冷却系统说明 二、散热器总成参数设计 三、膨胀箱总成参数设计 四、冷却风扇总成参数设计 五、水泵总成参数设计 六、橡胶水管参数设计 七、节温器选择 八、冷却液选择 一、冷却系统说明 内燃机运转时，与高温燃气相接触的零件受到强烈的加热，如不加以适当的冷却，会使内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零件的摩擦和磨损加剧，引起内燃机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。但是，如果冷却过强，汽油机混合气形成不良，机油被燃烧稀释，柴油机工作粗爆，散热损失和摩擦损失增加，零件的磨损加剧，也会使内燃机工作变坏。因此，冷却系统的主要任务是保证内燃机在最适宜的温度状态下工作。 1.1 发动机的工况及对冷却系统的要求 一个良好的冷却系统，应满足下列各项要求： 1）散热能力能满足内燃机在各种工况下运转时的需要。当工况和环境条件变化时，仍能保证内燃机可靠地工作和维持 最佳的冷却水温度；

2）应在短时间内，排除系统的压力； 3）应考虑膨胀空间，一般其容积占总容积的4-6%； 4）具有较高的加水速率。初次加注量能达到系统容积的90%以上。 5）在发动机高速运转，系统压力盖打开时，水泵进口应为正压； 6）有一定的缺水工作能力，缺水量大于第一次未加满冷却液的容积； 7）设置水温报警装置； 8）密封好，不得漏气、漏水； 9）冷却系统消耗功率小。启动后，能在短时间内达到正常工作温度。 10）使用可靠，寿命长，制造成本低。 1.2 冷却系统的总体布置 冷却系统总布置主要考虑两方面：一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。在设计中必须作到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 提高通风系数：总的进风口有效面积和散热器正面积之比≥30%。对于空气流通不顺的结构，需要加导风装置使风能有效的吹到散热器的正面积上，提高散热器的利用率。 在整车空间布置允许的条件下，尽量增大散热器的迎风面积，减薄芯子厚度。这样可充分利用风扇的风量和车的迎面风，提高散热器的散热效率。一般货车芯厚不超过四排水管，轿车芯厚不超过二排水

纯电动汽车的结构和驱动系统性能比较资料

纯电动汽车的结构分析和驱动系统性能比较 摘要 纯电动汽车驱动形式有很多种，为了选择最合适的驱动系统，我们对不同驱动系统的结构特征进行了分析，在纯电动汽车上匹配不同的驱动系统后比较其动力性；以城市驾驶循环为例建立车辆能耗模型来比较其经济性。结果显示：单电机直接驱动系统虽然最简单，但其性能最差；装配两速变速器后，动力性显著改善，汽车行驶里程增加3.6％，但自动变速的功能难以解决;采用轮毂电机驱动系统可以改善汽车的动力性，但实际行驶效率不高;而双电机耦合驱动系统可以实现高效率行驶，其行驶里程比单电机直驱增加了7.79％，并且因为其具有结构简单，行驶效率高等特点，所以适用于现在的纯电动汽车。 绪论 作为核心部件，电力驱动系统的技术水平直接制约纯电动汽车的整体性能。如今，有多种驱动系统可以使用。根据车轮驱动扭矩的动力源，驱动系统的模式可分为整体式驱动和分布式驱动。整体式驱动系统的驱动扭矩由主减速器或次级减速器或差速器来调节，主要包括单电机直驱和主副电机耦合系统。在分布式驱动中，每个驱动轮都有一个单独的驱动系统，轮毂电机驱动系统是分布式驱动的主要形式。 整体式驱动的技术相对比较成熟，但驱动力通过差速器被大致平均分配到左、右半轴，单个驱动轮的转矩在大多数车辆中不能独立地调节。因此不安装其他的传感器和控制器，我们很难对汽车的运动和动力进行控制[1]。分布式驱动近几年飞速发展，由于大多数车轮和电动机之间的机械部件被替换，因此分布式驱动系统具有结构紧凑和传动效率高的优点[2]。 为了选取最适合纯电动汽车的驱动方式，本文对不同驱动系统的结构特征和动力性经济性比较进行了比较说明。本文结构如下：第二部分为驱动系统的结构特征分析，第三部分介绍驱动系统的参数和部件性能，第四部分比较不同驱动系统的动力性，第五部分比较不同驱动系统的经济性，第六部分得出结论。 结构分析 整体式驱动 整体式驱动系统被广泛应用于各类电动车辆，其主要结构如图1所示。其中M是电动机，R是固定速比减速器，T是变速器，D是主减速器，W是车轮。图1 a是单电机直驱系统，其扭矩由主减速器调节，通常称为直驱系统。图1 b和直驱系统十分相似，除了扭矩由变速器调节。因为驱动电机的速比调节范围比内燃机的更大，所以能以较少的齿轮数目的传动来满足在任何工况下的电动汽车需求。图1 c是另外一种整体式驱动形式，其采用两个驱动电机和主减速器，其中一个电机在大多数工况下作为汽车的动力来源，另外一个电机只有在需要附加功率时才会工作。

纯电动汽车的驱动电机系统详解

纯电动汽车的驱动电机系统详解 驱动电机系统是电动汽车三大核心系统之一，是车辆行驶的主要驱动系统，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。一、驱动电机系统介绍驱动电机系统由驱动电机、驱动电机控制器(MCU)构成，通过高低压线束、冷却管路与整车其他系统连接，如图1所示。整车控制器(VCU)根据加速踏板、制动踏板、挡位等信号通过CAN网络向电机控制器MCU发送指令，实时调节驱动电机的扭矩输出，以实现整车的怠速、加速、能量回收等功能。电机控制器能对自身温度、电机的运行温度、转子位置进行实时监测，并把相关信息传递给整车控制器VCU，进而调节水泵和冷却风扇工作，使电机保持在理想温度下工作。驱动电机技术指标参数，如表1所示，驱动电机控制器技术参数如表2所示。1、驱动电机永磁同步电机是一种典型的驱动电机(图2)，具有效率高、体积小、可靠性高等优点，是动力系统的执行机构，是电能转化为机械能载体。它依靠内置旋转变压器、温度传感器(图3)来提供电机的工作状态信息，并将电机运行状态信息实时发送给MCU。旋转变压器检测电机转子位置，经过电机控制器内旋变解码器解码后，电机控制器可获知电机当前转子位置，从而控制相应的IGBT功率管导通，按顺序给定子三个线圈通电，驱

动电机旋转。温度传感器的作用是检测电机绕组温度，并提信息供给MCU，再由MCU通过CAN线传给VCU，进而控制水泵工作、水路循环、冷却电子扇工作，调节电机工作温度。驱动电机上有一个低压接口和三根高压线(V、U、W)接口，如图4所示。其中低压接口各端子定义如表3所示，电机控制器也正是通过低压端口获取的电机温度信息和电机 转子当前位置信息。2、驱动电机控制器驱动电机控制器MCU结构如图5所示，它内部采用三相两电平电压源型逆变器，是驱动电机系统的控制核心，称为智能功率模块，它以IGBT(绝缘栅双极型晶体管)为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路。MCU对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态信息通过CAN2.0网络发送给整车控制器VCU。驱动电机控制器内含故障诊断电路，当电机出现异常时，达到一定条件后，它将会激活一个错误代码并发送给VCU整车控制器，同时也会储存该故障码和相关数据。驱动电机控制器主要依靠电流传感器(图6)、电压传感器、温度传感器来进行电机运行状态的监测，根据相应参数进行电压、电流的调整控制以及其它控制功能的完成。电流传感器用于检测电机工作实际电流，包括母线电流、三相交流电流。电压传感器用于检测供给电机控制器工作的实际电压，包括动力电池电压、12V蓄电池电压。温度传感器用于检测电机控制系统的工作温度，包括IGBT模块的温度。驱动电

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制

论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制 摘要：本文主要对论纯电动客车驱动电机冷却系统匹配及控制进一步分析了解。新能源汽车产业作为我国汽车工业的发展战略，能够有效地解决日益严峻的能源 危机与环境污染问题。 关键词：纯电动客车；驱动电机；冷却系统；控制；现状 引言： 纯电动客车因具有零排放、低噪音等突出特点也成为各大客车生产商着重发 展的车型。纯电动客车驱动电机作为汽车唯一的动力源，其可靠性直接影响着电 动汽车的性能。为了防止由于温度过高的原因使得电机永磁体产生退磁现象，甚 至影响到电机及其控制器的寿命和整车安全性，驱动电机及其控制系统的温度控 制显得尤为重要。因此，对纯电动客车驱动电机冷却系统进行合理的匹配并制定 科学有效的控制策略具有重要工程实际意义。 一、纯电动客车发展现状 随着国家对新能源汽车产业的大力推广，补贴优惠政策相继出台，推动了我 国纯电动汽车行业的发展，各大汽车企业纷纷制定新能源汽车发展规划，电动汽 车产品产销量逐年稳步提升，纯电动客车现已成为我国城市公交、中短途客运、 观光旅游等众多领域备受关注的新兴产品。 纯电动汽车所使用的驱动电机主要可分为：直流电机、异步电机、永磁同步 电机、开关磁阻电机。早期电动汽车大多采用直流电机作为能量转换装置，直流 电机具有控制容易、调速方便、技术较为成熟等优点，但是机械结构较为复杂， 其瞬时过载能力较差，长时间工作损耗较大，维护成本高，运转时电刷易使转子 产热，并产生高频电磁干扰。异步电机主要由定子、转子、端盖、轴承基座风扇 等几部分组成。相对于永磁同步电机其突出优点是成本低、制造简单、转速范围广、可靠性强、维修方便。但由于异步电机的转速与其旋转磁场转速有一定的转 差关系，其调速性能较差。开关磁阻电机作为一种新型驱动电机，其结构简单、 转速范围广、整个转速范围内效率高、系统可靠性高、兼有直流、交流两种电机 的优点。其缺点是存在转矩脉动，转子上的转矩有一系列脉冲转矩的叠加，因双 凸极结构和磁路饱和非线性影响，合成转矩有一定的谐波分量，影响开关磁阻电 机的低速性能。永磁同步电机（PMSM）具有结构坚固、功率密度大、电机效率高、转矩密度高、控制精度高、良好的转矩平稳性及低振动噪声的特点。在新能 源汽车驱动方面具有很高的应用价值。其缺点是永磁体成本高、对温度敏感，在 温度较高时会产生不可逆的退磁现象影响其使用性能。 二、电动汽车驱动电机冷却系统简述 根据冷却系统所选用冷却介质不同，驱动电机的冷却形式可以分为风冷和液 冷两种方案。风冷可分为自然风冷和强迫风冷。液冷方案常用水、油等作为冷却液。由于纯电动客车驱动电机安装位置特殊，风冷不能满足其散热需求，目前普 遍采用液冷方式，包括油冷和水冷；冷却油的导热系数及热容量均小于水，且成 本较高。因此，纯电动客车驱动电机多采用冷却液冷却的形式。冷却液的主要成 分为：乙二醇、防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂、水。在电机机壳体中设计出水道 结构，通过冷却液在水道中的流动与机壳进行换热从而实现冷却功能。根据电机 水道布置方式的不同有以下四种结构方案：螺旋结构、半螺旋结构、圆周结构、 轴向结构。由于电动客车驱动电机散热环境的特殊性，电机的温度控制对冷却系 统有较高的要求。因此，结合电机布置方案和电动车行驶工况，设计有效的冷却

纯电动车驱动控制系统

纯电动车驱动操纵系统 1驱动系统硬件设计 1．1制动能量回馈操纵过程能量回馈操纵主电路如图3所示，三相逆变电路采纳IGBT功率模块，模块中包括6个IGBT以及各开关管相对 应的续流二极管D1～D6［7-9］。本文采纳SVPWM磁链跟踪操纵技术，操纵PWM的开关时间，使逆变器的输出电压波形尽量接近正弦波，在 电机空间形成逼近圆形的旋转磁场。为了获得多边形旋转磁场逼近圆 形旋转磁场，在每个电压空间矢量的60°区间内能够有多个工作妆态。图4所示为第Ⅰ扇形区域，该扇形区内的T区间包括T0，T1，T2和T7对称分布，相对应的电压空间矢量为u0，u1，u2和u7，其功率开关管开关状态为000，100，110和111共4个状态［10］。该T区间内按 照开关序列输出的三相相电压波形如图5所示。状态1，给定电压空间矢量为u0(000)，功率开关管T2、续流二极管D4和D6导通，构成三 相回路，制动时的能量一部分由定子电阻消耗，另一部分存储于定子 电感中，此过程的电流流向如图6(a)所示。状态2，开关状态从u0切 换到u1，功率开关管T2关断，但因为T1承受反压仍处于关断状态， 其续流二极管D1导通，b，c相下桥臂的D4和D6导通，构成三相回路;制动过程中，将电机电感释放的能量回馈到直流侧电容和蓄电池中， 达到制动能量回收的目的，如图6(b)所示。状态3，开关状态从u1切 换到u2，功率开关管T3、二极管D1和D6导通，制动时，电机a和c 相电感释放的能量储存有直流侧电容和电池，而b相电感储存能量， 电流流向如图6(c)所示。状态4，开关状态从u2切换到u7，功率开关管T3，T5以及二极管D1导通，制动过程中，一部分能量消耗在定子 电阻上，另一部分制动能量存储于定子电感中，电流流向如图6(d)所示。由上述对区间Ⅰ操纵过程的分析可得，制动过程中，给定电压空 间矢量为零矢量时，电机定子的电感处于储能状态且定子电阻消耗一 部分能量，电流不经过直流侧电容和电池;当给定电压空间矢量为非零 矢量时，电机将机械能转换成电能，利用三相逆变器的二极管将电能 反馈到直流侧，为电容和蓄电池充电，实现制动能量反馈功能。

纯电动汽车驱动电机应用概述

纯电动汽车驱动电机应用概述 郑金凤 胡冰乐 张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建 福州 350002) 摘 要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。 关键词：纯电动汽车 驱动电机 矢量控制 直接转矩控制 中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言 由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题 电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。 （2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。

电动汽车驱动控制系统设计.

电动汽车驱动控制系统设计 摘要 驱动系统是电动汽车的心脏，也是电动汽车研制的关键技术之一，它直接决定电动汽车的性能，本文根据异步电动机矢量控制理论，结合电动汽车的实际要求，研究设计基于无速度传感器矢量控制的电动汽车驱动系统。矢量控制通过坐标变换将定子电流矢量分解为转子磁场定向的两个直流分量并分别加以控制，从而实现异步电动机磁通和转矩的解耦控制，已达到直流电动机的控制效果。最后，在Matlab环境中建立了仿真系统，验证了无速度传感器矢量控制系统原理应用于电动汽车驱动系统的可行性。 关键词：电动汽车；驱动系统；异步电动机；无速度传感器矢量控制

ABSTRACT Driving system is the heart of EV and one of the key parts of the vehicle that determines the performance of the EV directly. According to the control technique、the method of induction motor drive system and based on the factual requirement of EV, the speed sensorless vector control was designed in this article. By transforming coordinate, the stator current is decomposing two DC parts which orientated as the rotator magnetic field and controlled respectively, So magnetic flux and torque are decoupled. It controls the asynchronous motor as a synchronous way. Finally, intimation system is established in the environment of Matlab to validate these control arithmetic. The system proved its enormous practical value of application. Key words: EV; Drive system; Induction motor; speed sensorless vector control

汽车冷却系统设计要求

汽车冷却系统设计 ——叶海见 汽车冷却系统设计 (1) 一、概述 (2) 二、要求 (2) 三、结构 (2) 四、设计要点 (4) （一）散热器 (4) （二）散热器悬置 (4) （三）风扇 (4) （四）副水箱 (5) （五）连接水管 (6) （六）发动机水套 (6) 五、设计程序 (6) 六、匹配 (6) 七、设计验证 (6) 八、设计优化 (6)

一、概述 二、汽车对冷却系统的要求 （一）汽车对冷却系统有如下几点要求 1、保证发动机在任何工况下工作在最佳温度范围； 2、保证启动后发动机能在短时间内达到最佳温度范围； 3、保证散热器散热效率高，可靠性好，寿命长； 4、体积小，重量轻，成本低； 5、水泵，风扇消耗功率小，噪声低； 6、拆装、维修方便。 （二）冷却系统问题对汽车的影响 1、冷却不足时，会导致内燃机过热，充气系数下降，燃烧不正常（爆燃、早燃等），机油变质和烧损，零部件摩擦和磨损加剧（如活塞、活塞环和缸套咬伤，缸盖发生热疲劳裂纹等），引起内燃机的动力性、经济性、可靠性全面恶化。 2、冷却过剩时（40～50℃），汽油机混合气形成不良，机油被燃油稀释；柴油机工作粗暴，散热损失增加，零部件磨损加剧（比正常工作温度工作时大好几倍），也会使内燃机工作变坏。 三、冷却系统布置选型 （一）冷却系统结构 （1）基本结构。 组成：发动机水路、水泵、节温器、散热器、风扇以及连接管路。 原理：散热器上水室兼起膨胀水箱或者补偿水箱的作用。 注意事项：为保证冷却系统排气顺畅，加水充分，排水彻底，散热器的上水室加水口处为冷却系统的最高点，下水室出水口为冷却系的最低点。同时，为满足发动机排气、冷却液膨胀蒸发和冷却系统补水的需要，上水室要有足够的空间。其结构如（图1）。

纯电动汽车电机驱动系统分析word版

纯电动汽车电机驱动系统分析 当前推广的新能源汽车，包括燃料电池汽车、纯电动汽车和插电式混合动 力汽车。其中，纯电动汽车因为显著的环境效益和能源节约效益，尤其是在使 用过程中无大气污染物直接排放，所以受到国家层面的大力推动。纯电动汽车 主要由电机驱动系统、整车控制系统和电池系统3部分构成。其中，电机驱动系统的主要部件包括电机、功率转换器、控制器、减速器以及各种检测传感器等，功能是将电能直接转换为机械能。电机驱动系统作为纯电动车行使过程中的主 要执行结构，其驱动特性决定了主要驾驶性能指标[1]。因此，要改善纯电动汽 车的行驶性能，就需研究电机驱动系统的优化方案。 1电机驱动集成装置 纯电动汽车的电机驱动系统中，电机将电能转换为动能以产生驱动转矩， 而减速器与电机传动连接，在电机和执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。目前，电机驱动系统的这3部分主要采用分体设计，然后由整车厂组装成为一个整体。这种组装形成的电机驱动装置，整体体积一般很大，因而对空间需 求也大。为使电机驱动装置能便利地在整车机舱布置，现有的一种解决方案是 集成关联的电机驱动部件。如图1所示，此新型装置由驱动电机、控制器、减速器和连接轴等主要部件集成。在电机驱动集成装置中，减速器位于驱动电机的 第一端，且与其延伸出的输出轴传动连接。连接轴与减速器传动连接，且沿驱 动电机的侧面向其第二端延伸。控制器位于连接轴的上方，与其连接的接线盒 用于容置驱动电机的电源线和控制线[2]。减速器的连接轴沿驱动电机的侧面延伸，使得整个电驱动装置的长宽尺寸相对较少。由于连接轴的尺寸远小于电机 的尺寸，且其所处位置的高度相对较低，将控制器直接设置在连接轴上方，就 实现整体高度的降低。相比于将控制器设置于电机的上方，此电机驱动集成装 置充分利用连接轴上方的空间，做到较小体积，因而对空间需求也小。b5E2RGbCAPklfHYJ6cEUqP AsthvQ VFNqwK3w9lbp Xh3ITF LbT LbiyTdmv cyAblH U2UOvE rzK0eX9MRyOv kWatvR DwH1XM AeBz8G。

详解电动汽车传动系统原理、传动方式及拓扑构架设计

详解电动汽车传动系统原理、传动方式及拓扑构架设计 随着现代汽车电子技术的发展，新能源汽车、电动汽车的出现无疑给整个行业注入了一股新鲜而且充满挑战性的血液。凭借可以减少很多废弃物、有害气体的排放，对整个社会的生活环境都有很大的改善效果，得到社会及国家的高度的重视，具有很好的发展前景。下面我们就来从电动车的结构引入到电动汽车传动系统，并分析它的工作原理、传动方式、优势等，并简单的列举一些成功的应用案例。电动汽车和普通的汽车不同，它是用车载电源提供行驶的动力，用电机来驱动车轮的运动，而不是用点火装置来提供向前运动的力。我们知道，电动汽车主要是由电力驱动及控制系统、驱动力传动系统、工作装置等各个部分组成。它的工作原理是蓄电池中提供恒定的电流输出，这些恒定的电路通过电力调节器进行一次转换成可以驱动电动机的合适的电流和电压，从而可以驱动整个动力传动系统的正常运行，经过他们之间相互的作用最终给汽车提供可以运行的动力汽车可以正常的行驶。由此可见，电动汽车传动系统的有效性和安全性直接影响着整个系统的运行。电动汽车传动系统原理是直接将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴。汽车传动轴在采用电动轮驱动时，由于它是靠车载电源提供动力源驱动电动机因而可以实现带负载启动，无需离合器;也正是因为是车载电源可以提供恒定的电流，中间会有电路控制的环境来实现驱动电机的方向和转速的控制，所以不需要倒档和差速器。若采用无级调速，就可以实现自动控制，无需变速器。电动汽车传动系统的传动方式主要有三种：(1)电机+传动轴+后桥(2)电机+变速箱+后桥(3)电机+磁力变矩器+后桥以目前的变速箱技术成熟度而言，除了传统车的变速箱外还没有一款真正成熟的适用于电动汽车的产品，最可靠和适用的传动方式还是电机+传动轴+后桥的直驱方案。当然在具体的设计时，我们需要更具实际情况来设计，包括电机的位置、电源的位置、驱动负载的能力、行驶速度要求、稳定性等这些都需要综合的来考虑。了解车辆效率损失分配即从发动机输出的功率消耗在不同汽车部件上的量及比例。这对改善车辆总体的传动效能非常有用，以达到适当配置资源，改善性能的目的。各种损失，使用安装在车辆适当位置的传感器进行测定。电动汽车传动系统拓扑构架设计汽车动力传动系统采用传统的内燃机和电动机作为动力能源，通过混合使用热能和电能两套系统开动汽车。在低速小功率运行时可以关闭发动机，采用电动机驱动;而高速行驶时用内燃机驱动;通过发动机和电动机的协同工作模式，将车辆在制动时产生的能量转化为电能，并积蓄起来成为新的驱动力量.从而在不同工况下都能达到高效率。一般上有串联式、并联式、混联式和复合式4种布置形式。(1)串联式—下图中采用的电力电子装置只有电机控制器,电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口，属于串联式，车辆的驱动力只来源于电动机。 (2)并联式—下图中是典型的并联式动力系统结构，通常在电池和电机控制器之间安装了一个DC/DC变换器,电池的端电压通过DC/DC变换器的升压或降压来与系统直流母线的电压等级进行匹配。车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给。(3)混联式----采用四轮驱动、前后轮分别与不同的驱动系相连，后轮驱动有发动机、后置电机、发电机、变速器等组成，前轮驱动由前置电机、发电机组成。由于它使用不同的驱动方式，所以整个电动汽车传动系统既分离又相关联，可以更好的控制。下图就是一个简单的混联式的拓扑构架。同时具有串联式、并联式驱动方式。(4)复合式---改结构主要集中于双轴混合动力系统中，前轴和后轴独立驱动，前轮和后轮之间没有任何驱动抽或转电力主动型的设计，这种独立的驱动，让传动系统各个部件在运行过程中相互独立控制，因此可以有更好的传输能力。要让整个系统可以更好的运行，除了结构设计方面需要注意之外，还有一个就是电动汽车传动系统的参数设计也需要合理的匹配，这些参数对传动结构的性能影响也是很大的。这一方面的知识，小编在这边文章就不具体介绍了。总结能源问题和环境污染问题是现在社会日益突出的问题，深受国家的重视。因此寻找新能源汽车可以减少废气排放，让能源可以更好的利用在汽车电子设计行业是当务之急。电动汽车正是因为具有上面

发动机冷却系统设计规范

编号：
冷却系统设计规范
编制： 万 涛
校对： 审核： 批准：
厦门金龙联合汽车工业有限公司技术中心 年月日

一、概述 要使发动机正常工作，必须使其得到适度的冷却，冷却不足或冷却过度均会带来严重
的影响。 冷却不足，发动机过热，会破坏各运动机件原来正常的配合间隙，导致摩擦阻力增加，
磨损加剧，特别是活塞环和气缸壁之间的运动，严重时会发生烧蚀、卡滞，使发动机停转 或者发生“拉缸”现象，刮伤活塞或气缸，更严重时还会发生连杆打烂气缸体现象。也会 使润滑油变稀，运动机件间的油膜破坏，造成干摩擦或半干摩擦，加速磨损。同时会降低 发动机充气量，使发动机功率下降。
发动机过度冷却时，由于冷却水带走太多热量，使发动机功率下降、动力性能变差。 发动机过冷，气缸磨损加剧。同时，由于过冷，混合气形成的液体，容易进入曲轴箱使润 滑油变稀，影响润滑作用。
由此可见，使发动机工作温度保持在最适宜范围内的冷却系，是何其重要。一般地， 发动机最适宜的工作温度是其气缸盖处冷却水温度保持在 80℃~90℃，此时发动机的动力 性、经济性最好。 二、冷却系统设计的总体要求
a)具有足够的冷却能力，保证在所有工况下发动机出水温度低于所要求的许用值（一 般为 55°）； b) 冷却系统的设计应保证散热器上水室的温度不超过 99 ℃。 c) 采用 105 kPa 压力盖，在不连续工况运行下，最高水温允许到 110 ℃，但一年中
水温达到和超过 99 ℃的时间不应超过 50 h。 d) 冷却液的膨胀容积应等于整个系统冷却液容量的 6 %。 e) 冷却系统必须用不低于 19 L/min 的速度加注冷却液，直至达到应有的冷却液平面，
以保证所有工作条件下气缸体水套内冷却液能保持正常的压力。 三、冷却系统的构成
液体冷却系主要由以下部件组成：散热器、风扇、风扇护风罩、皮带轮、风扇离合器、 水泵、节温器、副水箱、发动机进水管、发动机出水管、散热器除气管、发动机除气管等。

北汽新能源纯电动汽车驱动电机控制系统故障维修

近年来，在我国作为技术的纯的研发与应用取得了突破性发展。这就客观要求行业提升维修 水平，升级故障维修手段，利用有效的电子诊断技术提升效率。本文以北汽纯的具体故障作 为切入点，通过故障分析及其排除过程，对关键技术进行相应的探究。 一、故障现象 一辆北汽生产的EV 160新能源纯，整车型号为：BJ7000B3D5－BEV，电机型号为： TZ20S02，电池型号为：29/135/220－80Ah，电池工作电压为320V。该车行驶里程为0.56万km，出现无法行驶且仪表报警灯常亮、报警音鸣叫的故障；故障发生时电机有沉闷的“咔、咔”声。 二、系统重要作用及其结构原理 驱动电机系统由驱动电动机（DM）、驱动电机控制器（MCU）构成，通过高低压线束与 整车其它系统作电气连接。驱动电机系统是纯三大核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标，直接影响车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。 1．驱动电机系统工作原理 在驱动电机系统中，驱动电机的输出动作主要是执行控制单元给出的命令，即控制器输出 命令。如图1所示，控制器主要是将输入的直流电逆变成电压、频率可调的三相交流电，供 给配套的三相交流永磁同步电机使用。 整车控制器（VCU）根据驾驶员意图发出各种指令，电机控制器响应并反馈，实时调整驱 动电机输出，以实现整车的怠速、前行、倒车、停车、能量回收以及驻坡等功能。电机控制 器另一个重要功能是通信和保护，实时进行状态和故障检测，保护驱动电机系统和整车安全 可靠运行。 电机控制器（MCU）由逆变器和控制器两部分组成。驱动电机控制器采用三相两电平电 压源型逆变器。逆变器负责将动力电池输送的直流电电能逆变成三相交流电给汽车驱动电机 提供电源；控制器接受驱动电机和其它部件的信号反馈到仪表，当发生制动或者加速行为时，它能控制频率的升降，从而达到加速或减速的目的。 电机控制器是依靠内置旋转变压器、温度传感器、电流传感器、电压传感器等来提供电 机的工作状态信息，并将驱动电机运行状态信息实时发送给VCU。驱动电机系统的控制中心，又称智能功率模块，以绝缘栅双极型晶体管模块（IGBT）为核心，辅以驱动集成电路、主控集成电路，对所有的输入信号进行处理，并将驱动电机控制系统运行状态的信息通过 CAN2.0网络发送给整车控制器，同时也会储存故障码和数据。

汽车发动机冷却系统的设计原则

发动机冷却系统的设计原则 （李勇） 水冷式汽车发动机冷却系统一般由散热器、节温器、水泵、缸体水道、缸盖水道、风扇及连接水管、冷却液等组成。我们主机厂主要根据整车布置及发动机功率的要求来选定散热器及各零部件的形状、大小，并合理布置整个冷却系统，保证发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性，从而提高整车的性能。 一、冷却系统的总体布置原则 冷却系统总布置主要考虑两方面，一是空气流通系统；二是冷却液循环系统。因此在设计中必须做到提高进风系数和冷却液循环中的散热能力。 1，提高进风系数。要做到提高进风系数就必须要做到：（1）减小空气的流通阻力，（2）降低进风温度，防止热风回流。 （1）减小空气的流通阻力 设计中应尽量减少散热器前面的障碍物，进风口的有效进风面积不要小于60﹪的散热器芯部正面积；在整车布置允许的前提下，尽可能采用迎风正面积较大的散热器；风扇与任何部件的距离不应小于20mm，这样就可以组织气流通畅排出，可以减少风扇后的排风背压。 （2）降低进风温度， 要合理布置散热器的进风口，提高散热器与车身、发动机舱接合处的密封性，防止热风回流。 （3）合理布置风扇与散热器芯部的相对位置 从正面看，尽量使风扇中心与散热器中心重合，并使风扇直径与正

方形一边相等，这样可以使通过散热器的气流分布最为均匀，或者使风扇中心高一下些，使空气流经散热器上部的高温高效区。 另：考虑发动机振动的因素，风扇和护风罩之间的间隙应该在20mm 以上。 从轴向看，尽可能加大风扇前端面与散热器之间的距离，并合理设计护风罩。要使气流均匀通过散热器芯部整个面积，必须要求风扇与散热器之间保持一定的距离，一般对载货汽车，风扇与散热器芯部之间的距离不得小于50mm。 2，提高冷却液循环中的散热能力 要提高冷却液循环中的散热能力，提高冷却液循环中的除气能力是关键。冷却系统的气体会造成水泵流量下降，使散热器的冷却率下降；还会造成发动机水套内局部沸腾，致使局部热应力猛增，影响发动机性能；在热机停工况，气体还会造成冷却液过多的损失。因此要提高冷却液循环中的除气能力，其措施就是设计膨胀水箱和相应的除气管路（当散热器位置比发动机位置高时，可以在散热器上部直接开一个注水口，并在注水口上用一压力式的散热器盖即可，我厂的农用车型的散热器就是采用此方式进行排气及加水）。 二、散热器的选择 （1）现在我厂基本上全部都采用铜制散热器，芯部结构为管带式的。散热器要带走的热量Q w，按照热平衡的试验数据或经验公式计算：Q w=（A·g e·Ne·h n）/3600 kJ/s 式中： A—传给冷却系统的热量占燃料热能的百分比，对柴油机A=0.18～0.25

汽车冷却系统结构与设计概要

汽车冷却系统结构与设计 冷却系统基本要求: 1 冷却系统应具有足够的冷却能力,保证发动机在所有工况下出水温度低于发动机要求的许用值; 2 冷却系统应能在规定的时间内排除系统内的空气; 3 冷却系统设计应留有膨胀空间,其容积占系统容积的比例应满足发动机安装。当系统总容量>20L时,膨胀水箱容积应大于系统总容量的20%; 4 冷却系统的加水速率、初次加注量应满足发动机厂家推荐要求; 5 发动机高怠速运转,散热器或冷却系统加水盖打开,水泵进口为正压; 6 冷却系统应有一定的缺水工作能力,缺水量应满足发动机厂家推荐值,缺水量约为系统总容量的7%; 7 冷却系统应有防腐功能。 常用冷却系统布臵见图1:

图1 冷却系工作原理图简图 1发动机2节温器3排气管4空气蒸汽阀5膨胀水箱6、7空气蒸汽阀8补偿水箱9排气管10散热器11散热器出水管12水泵13补偿水 管14散热器进水管 风扇与周边其它物体距离的确定: 风扇的性能会因气流中障碍物紧靠风扇而受到不良影响,所以根据发动机的安装要求,风扇端面应离散热器芯子有足够的距离(图2中s1,该值可从发动机安装手册中查找;风扇与导风罩的径向距离(图2中Δ应控制在2.5%风扇直径内,最大不能超过3%,否则将大大降低风扇效率,但实际由于结构的改进,风扇与导风罩的径向距离一般可达到11(+/-2㎜;吸风式风扇在导风罩内的轴向位臵(图2中δ1为2/3风扇叶片宽度。

图2 风扇与周边其它物体距离示意图 系统零部件选型及匹配计算 散热器 散热器布臵在发动机前部,散热器由进水室、出水室及散热器芯等三部分构成(图3。冷却液在散热器芯内流动,空气在散热器芯外通过。按照散热器中冷却液流动的方向,散热器分为纵流式和横流式两种,我们普遍采用纵流式。 散热器芯有多种结构形式(图4。管片式散热器芯由散热管和散热片组成。散热管是焊在进出水室的直管,作为冷却液的通道。散热管有扁管和圆管两 种(图4中a、b。扁管和圆管相比,在容积相同的情况下有较大的散热面积。铝散热器芯多为圆管。在散热器的外表面焊有散热片以增加散热面积,增强散热能力,同时还增加了散热器的刚度和强度。 管片式散热器的优点是散热面积大、气流阻力小、结构刚度好及承压能力强等。管带式散热器芯(图4中c由散热管及波形散热带组成。散热管为扁管并与波形散热带相间地焊在一起。与管片式散热器芯相比,管带式的散热能力强,制造简单,质量轻,成本低,但结构刚度差。目前,随着生产制造工艺的进步这一缺点已改变。