纯电动汽车驱动电机选择方法及仿真研究.pdf

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1、第14卷第2期潍坊学院学报Vo1．14No．22014年4月JournalofWeifangUniversityApr．2014纯电动汽车驱动电机选择方法及仿真研究李明远(山东交通学院，山东济南250023)摘要：介绍了纯电动汽车对驱动电机的要求，建立了纯电动汽车用驱动电机性能参数的数学模型，分析总结了其基本特性参数的初步确定原则；然后利用Advisor软件进行整车仿真模拟，验证方法的可行性，并为电机的快速选择和后续车辆动力传动系统匹配优化提供了依据。关键词：纯电动车；模型建立；性能仿真中图分类号：TM912

2、文献标志码：A文章编号：1671-4288(2014)02一OO25—04纯电动汽车因为高效率、低噪声、零排放等显著优点，在节能和环保方面具有无可比拟的优势，其应用和普及是汽车工业可持续发展的必然趋势。作为纯电动汽车的心脏，电力驱动系统从功能角度分，可分为电气和机械两大部分，其详细结构分类如图1所示，其中电动机又是驱动系统的核心部分，它需要经常变换运行方式，因此要求电力驱动系统响应迅速、调速范围宽，同时性能稳定。否则，直接影响电动汽车的最高车速、加速性能及爬坡性能等，所以确定电机类型及其参数进而对电机进行选择

3、至关重要，从而才能满足纯电动汽车的特殊要求[1]。1纯电动汽车对驱动电机的要求电动机由于纯电动汽车特殊的工作环境，对驱动电机的要求比普通电电动机更高，主要体现在以下几个方面L2j：气功率转化器系(1)驱动电机的过载能力强电统驱电子控制器从减轻质量和确保工作效率的角度，电机功率不宜过大，因此要动系求电机瞬时功率和最大转矩要大，即要电机过载能力强，以满足汽车统机机械传动机构械起步、加速和上坡的动力需求。系统车轮(2)驱动电机的调节性能好为适应行驶工况的频繁变化，要求驱动电机有较宽的调速范围图1电力驱动系统组成示意

4、图和理想的调速特性，可实现低速恒转矩和高速恒功率调速。(3)驱动电机的效率高、逆向工作性能好在驱动电机的整个运行范围内，均有很高的效率，以节约电能，提高电动汽车一次充电的续驶里程，另外，电机可在发电机状态下高效工作，以实现制动能量回馈，进一步提高续驶里程。(4)驱动电机工作可靠性好、结构尺寸小要求驱动电机在较为恶劣的环境下能长期稳定可靠工作，并且使用维修方便，结构尺寸小、质量轻(约为普通电动机的1／31／2)，以便纯电动汽车整车空间布置，减轻车重，提高动力性和经济性。(5)其他要求驱动电机结构简单，适合于大批

5、量生产，价格低，运行噪声小等。2驱动电机性能参数的初步确定原则在传统汽车中，发动机作为动力源，而纯电动汽车的动力总成装置中由驱动电机替代发动机，动力电池组替代汽油或柴油，没有燃油消耗量、燃油经济性等指标，需考虑百公里耗电量、最大续驶里程等性能指标。因此，驱动电机的机械输出特性必须满足纯电动汽车的运行要求。驱动电机参数匹配主要包括电机的峰值功率和额定功率、最高转速和额定转速等。*收稿日期：2013—11—12作者简介：李明远(1992一)，男，山东潍坊人，山东交通学院汽车工程学院学生。一25—潍坊学院学报201

6、4年4月2．1以动力性能指标确定峰值功率和额定功率确定驱动电机功率时，应尽可能使电动机在运转时经常处于高效率范围，以获得较高的能量转化效率。驱动电机的额定功率(P)必须满足最高车速时的功率(P)、最大爬坡度时的功率(P)及加速性能的功率(P)要求，即：P≥max{P，P，P}(1)其中：(+)P一~v(mgfc。++gsina)(3)P。一f_爱()+詈g+2×谚]／3600c4式中：为最高车速，km／h~为传动系机械效率；m为纯电动汽车整备质量，kg；f为滚动阻力系数；C。为空气阻力系数；A为迎风面积，m2

7、；0tma为最大爬坡度；为爬坡车速，km／h~vf为汽车的加速末速度，km／h；t为汽车加速时间，S；g为重力加速度，m／s。电机的峰值功率与额定功率的关系为：P===P(5)式中：为电动机的过载系统，一般为23。2．2以常规车速确定额定转速驱动电机的额定转速()和最高转速(n)的选取应符合驱动电机的转矩转速特性要求，在车辆起步即电机启动时，获得恒定的大扭矩，同时在高速时获得恒定的高功率l_4]。应结合变速器和最终传动比来选择驱动电机的最大转速，还应考虑电机效率和连续转动特性等因素。理想驱动电机速度特性可由图

8、2所示。计算公式如下：．r／max一(6)一(7)式中：』8为电机扩大恒功率区系数，一般取2～3。转2．3以最大爬坡度来确定最大扭矩蔓电机最大扭矩的选择需要满足汽车起动转矩茎和最大爬坡度a的要求，同时结合传动系最大传动比()和a来确定。丁衄≥±(8)转速(m／s)图2理想电机工作特性式中：r为车轮滚动半径，m；为传动系最大传动比。驱动电机的工作特性分为持续工作和短时工作特性，其连续工作特性曲线由电机