純電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算

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1、——純電動(dòng)汽車仿真ADVISOR純電動(dòng)汽車車動(dòng)力系參數(shù)匹配電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要包括電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池、傳動(dòng)系和控制系統(tǒng)四部分。電動(dòng)汽車動(dòng)力匹配的任務(wù)是在滿足整車動(dòng)力性能要求的基礎(chǔ)上合理選擇動(dòng)力總成中各部件參數(shù)，降低改裝成本和提高續(xù)駛里程。1、電動(dòng)機(jī)的參數(shù)匹配電動(dòng)機(jī)是純電動(dòng)汽車的唯一動(dòng)力源，其性能與電動(dòng)汽車整車性能密切相關(guān)，因此，對電動(dòng)機(jī)的選擇及參數(shù)匹配是研究設(shè)計(jì)純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。為了高性能地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，驅(qū)動(dòng)電機(jī)在性能上須達(dá)到一定的要求，通常要求驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠頻繁起動(dòng)／停車、加速／減速，轉(zhuǎn)矩

2、控制的動(dòng)態(tài)性能要求高；在低速或爬坡時(shí)，轉(zhuǎn)矩要高，而在高速行駛時(shí)，轉(zhuǎn)矩要低；其次，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的的調(diào)速范圍要寬，既要工作在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，又要運(yùn)行在恒功率區(qū)，同時(shí)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)還得保持較高的運(yùn)行效率。1.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型的選擇適用于電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)可分為兩大類，即有換向器電動(dòng)機(jī)和無換向器電動(dòng)機(jī)。前者表示它們通常有換向器組件，而后者則無換向器組件。主要有以下幾種電機(jī)類型；有換向器的直流電動(dòng)機(jī)；無換向器直流電動(dòng)機(jī)中的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。純電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)應(yīng)有較高的轉(zhuǎn)矩／慣量比，盡可能寬的高效率區(qū)和良

3、好的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速特性。在目前所用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，直流電機(jī)雖然具有良好的控制特性，但由于其自身固有的缺陷，在電動(dòng)汽車中用的越來越少。采用鼠籠式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，大量應(yīng)用在電動(dòng)汽車中，但功率密度和效率一般。開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)更為簡單，效率、轉(zhuǎn)矩慣量比也較高，但由于力矩波動(dòng)及噪聲過大，在電動(dòng)汽車上用得還不普遍。永磁無刷電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有最高的效率、轉(zhuǎn)矩慣量比，在電動(dòng)汽車中得到了較廣泛的應(yīng)用。1.2電動(dòng)機(jī)峰值功率及額定功率的匹配1.電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配的基本原則電動(dòng)機(jī)的功率直接影響整車的動(dòng)力性。電動(dòng)

4、機(jī)功率越大，電動(dòng)汽車的后備功率也越大，加速性和最大爬坡度越好，同時(shí)也會(huì)增加電動(dòng)機(jī)的體積和質(zhì)量，正常行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)不能在高效率區(qū)附近工作，降低了車輛的續(xù)駛里程。因此，設(shè)計(jì)時(shí)通常依照電動(dòng)汽車的最高車速vmax(km/h)、初速度v0、末速度v，加速時(shí)間丁(秒)和最大爬坡度lmax(%)來確定電動(dòng)機(jī)的功率。首先，根據(jù)最高車速vmax(km/h)確定的最大功率為；式中為傳動(dòng)系總效率，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，為空氣阻力系數(shù)，A為迎風(fēng)面積（）其次，根據(jù)最大爬坡度確定最大功率：式中最大爬坡角最后，根據(jù)加速性能來確定最大功率

5、：汽車起步加速過程可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式表示為：式中x為擬合系數(shù)，一般取0.5左右；Vm和Tm分別為車輛的加速時(shí)間（S）和車輛的末速度(km/h)。1-21-3假設(shè)車輛在平直路面上加速，根據(jù)車輛加速過程的動(dòng)力學(xué)方程，其瞬態(tài)過程總功率為：=1-4其中Pall為加速過程總功率（kw）由加速功率Pj、滾動(dòng)阻尼功率Pf與空氣阻力功率Pw組成；dt為設(shè)計(jì)過程的迭代步長，單位秒，為滿足計(jì)算精度要求，步長通常取為0.1秒。車輛在加速過程的末時(shí)刻，點(diǎn)擊輸出最大功率，因此，加速過程最大功率要求Pall-max為：1-5Pall

6、-max=Pmax3=根據(jù)上述由動(dòng)力性三項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算各自最大功率，動(dòng)力源總功率P必須滿足上述所有的設(shè)計(jì)要求，即：1-6將整車參數(shù)代入上述公式并按照整車動(dòng)力性要求，計(jì)算得到電動(dòng)機(jī)的峰值功率，計(jì)算過程如下：整車通過改型為電動(dòng)客車后，質(zhì)量估算：1-7即，新車質(zhì)量＝原車整備質(zhì)量－發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量－變速器質(zhì)量－發(fā)動(dòng)機(jī)附件質(zhì)量+電池質(zhì)量+電機(jī)質(zhì)量+乘員質(zhì)量。估算電動(dòng)機(jī)、電池和乘客等質(zhì)量后，計(jì)算得到veh_mass。首先將不同的車速值代入式（1-1），得到最高車速與電動(dòng)機(jī)最大功率需求的關(guān)系曲線。再根據(jù)性能指標(biāo)最高車速，進(jìn)而

7、得到Pmax1。其次將不同的坡度值代入式（1-2），并假設(shè)車速vi，計(jì)算得到車輛最大爬坡度與電動(dòng)機(jī)功率需求的關(guān)系曲線。再根據(jù)最大爬坡度要求、車速，最終得到Pmax2。最后將不同的加速時(shí)間與加速末速度代入式（1-5），計(jì)算得到車輛加速性能與電動(dòng)機(jī)功率需求的三維關(guān)系曲線?？紤]一定的電動(dòng)機(jī)后備功率（約20%），計(jì)算得Pmax3。綜合考慮上述動(dòng)力性指標(biāo)（最高車速、最大爬坡度和加速性）要求，根據(jù)式（1-6）確定電動(dòng)機(jī)峰值功率為電動(dòng)機(jī)的額定功率可根據(jù)峰值功率由下式求出：（1-8）式中Pmax——電機(jī)峰值功率；P額

8、——電機(jī)額定功率；λ——電機(jī)過載系數(shù)。（電動(dòng)機(jī)過載系數(shù)λ一般取為2～3）1.3電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速及最高轉(zhuǎn)速的選擇電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速對電動(dòng)機(jī)成本、制造工藝和傳動(dòng)系尺寸有很大的影響。轉(zhuǎn)速在6000r/min以上的為高速電機(jī)，以下為普通電機(jī)。前者成本高、制造工藝復(fù)雜而且對配套使用的軸承、齒輪等有特殊要求，一般適用于電動(dòng)轎車或100kw以上大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)，很少在純電動(dòng)客車上使用。因此應(yīng)采用最高轉(zhuǎn)速不大于6000r/min的低速電機(jī)。電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速的比值也稱為