汽車性能指標主要有哪些—汽車性能指標主要有哪些方面
文|時夢嫣
編輯|時夢嫣
電動汽車是一種涉及電力推進運動的道路車輛，電動汽車利用了消耗便攜式，和電化學(xué)能源的電動機提供的牽引特性，車輛能源和車輪之間的電化學(xué)能量，轉(zhuǎn)換聯(lián)動系統(tǒng)是車輛的動力總成。
電動汽車的動力總成具有電氣和機械聯(lián)動，乘用車是日常生活中不可或缺的一部分，但由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的尾管排放，這些車輛會產(chǎn)生城市空氣污染，導(dǎo)致溫室氣體效應(yīng)。
從而導(dǎo)致全球變暖，全球空氣質(zhì)量正在惡化，車輛排放是主要來源之一，車輛排放量的增加是由于人口增長、城市化和社會經(jīng)濟發(fā)展以及由此產(chǎn)生的車輛使用。
其中機械聯(lián)動是什么？車輛的增加又對環(huán)境產(chǎn)生了什么影響？
燃料發(fā)動機排放溫室氣體，如一氧化二氮、甲烷、二氧化碳，以及許多污染物，例如氮氧化物、二氧化硫、碳氫化合物和顆粒物。
運輸部門貢獻了全球23-26%的CO2排放和74%的道路一氧化碳2排放量分別為2004年和2007年。
由于車輛老化、道路車輛缺乏足夠的維護、交通擁堵嚴重、燃料摻假和道路基礎(chǔ)設(shè)施薄弱，排放水平繼續(xù)上升，雖然重型柴油車輛的比例較小，但其排放對空氣污染問題有很大影響。
純電動汽車在節(jié)能、零排放、保證供油安全等方面比傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車具有無可比擬的優(yōu)勢，吸引了眾多汽車制造商和政府。
與內(nèi)燃機車輛相比，電動汽車的主要優(yōu)勢在于它們能夠節(jié)約能源，零尾管排放，獨立于石油供應(yīng)，不同子系統(tǒng)的關(guān)鍵部分及其對整個系統(tǒng)的貢獻，所有這些系統(tǒng)的協(xié)同作用有助于運行電動汽車。
純電動汽車或電池電動汽車利用，電池中儲存的電能作為能量來源，其工作原理是通過更換內(nèi)燃機和相關(guān)油箱，來利用利用能源的電機，并且車輛的能量在于，恢復(fù)其能量源時進行充電。
不同的子系統(tǒng)組合在電動汽車中，例如內(nèi)燃機動力汽車的子系統(tǒng)，將化石燃料發(fā)動機和尾管放在一邊，這些子系統(tǒng)的交互和連接使EV工作，并且可以采用多種技術(shù)來操作子系統(tǒng)。
通過利用輕量化車身結(jié)構(gòu)、低阻力空氣動力學(xué)車身設(shè)計和低滾動阻力等設(shè)計理念，可以提高電動汽車的整體性能，車輛重量直接影響續(xù)航里程和爬坡性能。
鋁、玻璃纖維或碳纖維等輕質(zhì)材料可用于車身和底盤結(jié)構(gòu)，以減輕車輛的整備質(zhì)量，通過優(yōu)化車身的氣流來改善車身空氣動力學(xué)有助于降低空氣動力學(xué)阻力。
滾動阻力較低的輪胎有助于降低運行阻力，并有助于動態(tài)建模，以確定動力傳動系的大小并延長電動汽車在駕駛中的續(xù)航里程。
電動汽車架構(gòu)或配置是指，電動汽車的能源和傳動系統(tǒng)部件的布局，與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機動力車輛相比。
電動汽車的架構(gòu)是靈活的，因為沒有復(fù)雜的發(fā)動機設(shè)置，沒有離合器，對手動變速器系統(tǒng)的要求為零，無需排氣管等，電動汽車中的能量流由柔性電線制成。
沒有機械聯(lián)動，不同的電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)具有不同的系統(tǒng)架構(gòu)，不同的能源具有不同的特性和不同的充電系統(tǒng)，由一個或多個電動發(fā)動機驅(qū)動的電池電動汽車具有最直接的架構(gòu)，因為電機本身可以獲得所需的功率。
電動汽車系統(tǒng)的詳細基礎(chǔ)及其與不同組件的互連，電動汽車系統(tǒng)的基本組成部分是電機、控制器、電源和傳動系統(tǒng)。
用戶通過加速器和制動器向電動汽車提供輸入，從電動汽車的起源開始，電池一直是為電動汽車提供動力的能源，鉛酸電池首先用于為電力驅(qū)動車輛提供動力。
但現(xiàn)在該技術(shù)已發(fā)展到鎳氫和鋰離子電池的應(yīng)用，電池需要充電器來恢復(fù)儲存的能量，大多數(shù)開發(fā)的電動汽車都在直流有刷機、感應(yīng)機或永磁機上運行。
電動機由電力電子控制系統(tǒng)驅(qū)動，以維持車輛所需的運行，電力電子設(shè)備還與電池充電系統(tǒng)配合使用，以控制充電現(xiàn)象并監(jiān)控電池組的可用性。
電動汽車中的輔助電源為，所有輔助系統(tǒng)提供所需的電力，主要是溫度控制單元，用于監(jiān)控電池系統(tǒng)長時間運行的，有利溫度和動力轉(zhuǎn)向單元。
由于電力驅(qū)動系統(tǒng)的變化，有不同的可行的電動汽車架構(gòu)系統(tǒng)，電動汽車中可能存在的六種替代架構(gòu)，并且還說明了這六種備選方案。
以下為電機架構(gòu)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有電動機、離合器、變速箱和差速器，離合器接合或分離從電動機到車輪的動力流。
動力傳動系統(tǒng)
就像在內(nèi)燃機動力車輛中一樣，車輪在低速時具有高扭矩，在較高檔位具有低扭矩和高速，這種架構(gòu)設(shè)置主要用于利用，現(xiàn)有組件將內(nèi)燃機動力車輛轉(zhuǎn)換為電動汽車。
顯示了具有固定齒輪的單個電動機架構(gòu)，這種架構(gòu)的優(yōu)點是省略了變速器和離合器，從而減輕了變速器的重量，一些使用沒有傳動系統(tǒng)的，電機車輛轉(zhuǎn)換利用這種配置。
使用一個電動機的EV架構(gòu)，它是一種具有后輪驅(qū)動架構(gòu)的EM，將固定齒輪和差速器集成到單個組件中，目前已成為大多數(shù)電動汽車制造商的首選，比如說馬恒達電動e20使用的類似后輪驅(qū)動系統(tǒng)。
并且一個雙電機架構(gòu)在這種配置中，差速動作可以由兩個以不同速度運行的電動機提供電子控制，在這種雙電機架構(gòu)中，驅(qū)動輪由兩個獨立的電動機通過固定齒輪分別派生。
同時還具有固定行星齒輪系統(tǒng)的架構(gòu)，該系統(tǒng)用于將電機速度降低到所需的輪速，這種架構(gòu)稱為輪轂驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的行星齒輪具有高速減速比以及輸入軸和輸出軸的直列布置的優(yōu)點。
就算沒有機械齒輪系統(tǒng)的EV架構(gòu)，車輪內(nèi)部安裝了低速外轉(zhuǎn)子電動機，外轉(zhuǎn)子直接安裝在輪輞上的無齒輪布置，使電動機的速度控制與輪速相同，也就與車輛的速度相當。
全輪驅(qū)動架構(gòu)設(shè)置利用兩個電機驅(qū)動，前橋和兩個電機驅(qū)動后橋以及全輪驅(qū)動架構(gòu)系統(tǒng)，AWD配置提供更好的牽引力控制并避免打滑，扭矩矢量分配可用于提高轉(zhuǎn)彎性能。
帶有輪轂電機系統(tǒng)的AWD架構(gòu)系統(tǒng)可用于日產(chǎn)IMX等汽車，提供高效的駕駛性能。
（a）馬恒達E20，后輪驅(qū)動，單電機，采用單速變速器（b）全輪驅(qū)動日產(chǎn)IMX。
電機用于將能量從電氣轉(zhuǎn)換為機械，反之亦然，在電動汽車中，電機用于為驅(qū)動橋提供動力和扭矩以進行推進，電動機為電動汽車提供推進動力。
與內(nèi)燃機相比，電機的能量轉(zhuǎn)換效率更高，在80-95%之間，電動機提供高扭矩和高功率密度。
在較低速度下具有更好的扭矩特性，瞬時額定功率是電動機額定功率的兩到三倍，當將電動機作為發(fā)電機轉(zhuǎn)動時，電機以相反的方向處理功率，制動模式可稱為再生制動。
電動汽車電機的選擇取決于三個變量定義的條件，可以意識到三個變量是車輛要求、車輛限制和電源。
車輛要求由駕駛循環(huán)時間表定義，車輛限制包括車輛類型、車輛重量、有效載荷和電池重量，考慮到上述變量，可以選擇滿足車輛性能要求的電機。
存在不同的電動機，用于電動汽車應(yīng)用的兩大類電機，是直流和交流電機，用于電動汽車的電機的要求包括更高的功率和扭矩、可變的速度范圍、更高的效率、高可靠性和經(jīng)濟性。
動力傳動系接口
直流電機驅(qū)動器曾經(jīng)是較早的電動汽車推進選擇，但低效的不可靠性使它們的吸引力降低隨著電力電子系統(tǒng)的先進發(fā)展，感應(yīng)和永磁類型已成為最受青睞的類型。
主要用于電動汽車的推進系統(tǒng)，技術(shù)成熟度和控制簡單性使其可用于，駕駛電動汽車的初始選擇，直流電機具有帶永磁體的定子。
轉(zhuǎn)子有刷子，對于電動汽車推進，直流電機采用旋轉(zhuǎn)至5000rpm的高功率密度，并利用固定齒輪系統(tǒng)將其降壓至1000rpm，通過提供反向旋轉(zhuǎn)，可以避免笨重、低效和復(fù)雜的倒檔。
并且還具有不同子系統(tǒng)的基本電機傳動系統(tǒng)，從電機控制器到單減速器差速器和驅(qū)動輪，其中定子集成了有助于產(chǎn)生磁場激勵的勵磁繞組或永磁體，而轉(zhuǎn)子則通過碳刷安裝由換向器切換的電樞繞組。
對于直流電機驅(qū)動系統(tǒng)的基本設(shè)置，用于控制直流電機的電樞電流和輸出扭矩，一般來說，反饋控制變量只是電機轉(zhuǎn)速，而電樞電流反饋主要用于保護目的。
為了更好地控制直流驅(qū)動系統(tǒng)的速度，以便在電動汽車中使用直流轉(zhuǎn)換器，直流電機的速度控制采用兩種方法，驅(qū)動電樞電壓控制和弱磁控制。
采用脈寬調(diào)制控制電動汽車推進直流驅(qū)動電樞電壓的應(yīng)用，在降低直流電動機的電樞電壓時，電樞電流和電動機轉(zhuǎn)矩減小，從而降低電動機的速度并增加電樞電壓和電動機的轉(zhuǎn)矩。
當直流電機的勵磁電壓減弱時，電機反電動勢降低，由于電樞電阻低，電樞電流的增量比其在磁場中的減少值大，就會使電機的轉(zhuǎn)矩會增加電機速度。
如果想要掌握勵直流電機和串聯(lián)直流電機的特性，就要搞清楚電機的自然特性，不僅可以在任何轉(zhuǎn)矩速度特性下運行，還可以隨速度變化具有恒定的斜率。
在電樞電壓控制過程中，最大允許電樞電流保持不變，電樞電壓控制利用保持最大轉(zhuǎn)矩的優(yōu)點，在所有速度下保持最大允許電流恒定。
a）他勵直流電機控制的特點，（b）串聯(lián)直流電機控制的特點。
直流電機和串聯(lián)直流電機在直流電機，勵磁電壓減弱期間的運行情況，在這種控制現(xiàn)象中，兩種直流電機特性的斜率各不相同。
但同時受磁鏈影響的獨立電樞、電壓控制和弱磁控制，只應(yīng)用于單獨勵磁的直流電機驅(qū)動系統(tǒng)，實現(xiàn)大范圍的速度控制。
永磁體是PM無刷電機驅(qū)動器的主要材料，電機是具有梯形反電動勢波形的機器。
由于電機中使用的集中繞組轉(zhuǎn)子中沒有繞組，所以沒有轉(zhuǎn)子銅損，這使得它比感應(yīng)電機更有效，也正因為沒有繞組，轉(zhuǎn)子中沒有銅的損失，使其比可用的感應(yīng)電機更有效。
PMBLDC電機系統(tǒng)的基本設(shè)置
單電機架構(gòu)系統(tǒng)由一個饋電逆變器、一個電子控制器和傳感器組成，位置傳感器確保電流與磁通量同步，通過控制定子電流使矩形電流與梯形磁通對齊，速度控制相對簡單。
矩形交流電流為驅(qū)動器供電，并具有顯著的扭矩脈動，定子磁通和轉(zhuǎn)子磁通保持接近90°，以驅(qū)動永磁電機，在恒轉(zhuǎn)矩運行區(qū)域產(chǎn)生每安培最大扭矩，相位提前角控制提供恒定功率的EV操作，
當電機由于施加的電壓和反電動臂之間的，微小差異而以高于基本速度的速度運行時，電機在以高于其基本速度的，速度運行時沒有時間接合相電流，通過逐漸增大進相角，可以擴展具有恒定功率的工作區(qū)域。
永磁無刷直流電機一直是電動汽車應(yīng)用的首選，可以在兩輪車、固定齒輪驅(qū)動三輪車和電動汽車轉(zhuǎn)換套件中找到大多數(shù)輪轂BLDC電機，如今BLDC電機主要用于兩輪車和三輪車。
生態(tài)發(fā)展引發(fā)了對綠色交通的擔憂，電動汽車正走在未來綠色出行的道路上，保護環(huán)境免受全球變暖的影響。
盡管特斯拉、日產(chǎn)聆風和其他電動汽車的銷售數(shù)據(jù)良好，但電動汽車的商業(yè)化仍然不成功，成本和里程焦慮是大多數(shù)電動汽車，一直面臨的主要障礙，并且為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)而一直在改進。
大多數(shù)研究活動都集中在能源改進和高效傳動系統(tǒng)的開發(fā)上，對電動汽車的傳動系統(tǒng)配置、電機、能源、電力電子、動力總成優(yōu)化場景和仿真技術(shù)進行了深入的思考和討論。
對不同研究論文中各部分的關(guān)鍵技術(shù)進行了綜述，并提出了不同的發(fā)現(xiàn)，目前電動汽車的局限性和可能的優(yōu)化技術(shù)，已經(jīng)通過不同的優(yōu)化研究論文，提供的不同數(shù)據(jù)和分析進行了討論。
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