纯电动车动力系统匹配计算分析

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摘要：动力性是汽车的基本性能之一，直接决定了其运输效率的高低，纯电动汽车也是将电机系统的电能转化为机械能驱动车辆行驶，其整车总功率的确定原则与传统汽车相似，都是根据整车的动力性（车速、爬坡性能、加速性能）来确定。本文对某款纯电动客车动力系统进行匹配计算，就驱动电机的关键参数选型提供了一种解决办法。

关键词：动力系统匹配；功率；扭矩；转速

1 整车基本参数

2 纯电动汽车电机参数匹配

纯电动汽车整车总功率的确定原则与传统汽车相似，都是根据整车的动力性（最高车速、爬坡性能、加速性能）来确定。通常，驱动电机的峰值功率、峰值扭矩是由爬坡性能指标决定，即只要满足爬坡性指标，其它动力性指标也会得到满足；而驱动电机的额定功率必须满足最

高车速要求。

纯电动客车的动力性指标包括最高车速vmax、v0 –vm 加速时间T(s) 及最大爬坡要求imax (%)。首先，根据公式（1）计算最高车速vmax 功率需求：

式中：ηt ——整车动力传动系效率；

f ——滚动阻力系数；

CD ——风阻系数；

A ——迎风面积。

其次，根据公式（2）计算v0 – vm 加速时间功率需求：

式中：tm——加速时间；

δ——旋转质量换算系数。

最后，根据公式（3）、（4）计算最大爬坡度imax

扭矩及功率需求：

式中：αmax = tan-1(imax)；

R ——轮胎滚动半径；

i0 ——后桥主减速比；

vi ——爬坡车速。

根据上述由动力性三项指标计算的各工况功率需求，

电机的峰值功率Pmax 必须满足Pmax ≥ max(Pmax1，Pmax2，Pmax3)，电机的峰值扭矩 Tmax ≥ Tmaxi，电机的额定功率Pe ≥ Pmax1。

已知该纯电动汽车的动力性指标如下：

最高车速≥ 100km/h；

最大爬坡度≥ 9%；

0 ～ 50km/h 的加速时间≤ 20s

根据整车基本参数及公式（1）、（2）可求得满足最高车速及加速时间功率需求Pmax1 ＝ 46.8kW，Pmax2＝ 36.5 kW。

根据整车基本参数及公式（3）、（4），可求得不同爬坡度下的电机功率、电机扭矩需求，计算结果如表2、表3 所示：

由公式（5）计算不同车速对应电机的电机转速：

当峰值扭矩一定，基速越大，其电机的峰值功率也越大，因此，按小基速并考虑电机高效区位置，电机基速ne 选取如下：

电机基速选取：（主减速比 4.11 电机基速ne (r/min)1000）

峰值扭矩的选取：考虑到留有一定余量，最大爬坡度按9%（爬坡车速按15km/h）进行匹配, 并考虑效率0.85计算不同主减速比电机扭矩需求：

不同主减速比电机峰值扭矩需求主减速比：4.11 峰值扭矩Tmax(Nm)：606

峰值功率的选取：根据公式（6）计算电机峰值功率，计算结果需同时满足最大爬坡度、最高车速、加速时间功率需求：

电机峰值功率需求主减速比：4.11 峰值功率Pmax(kW)：63.5

电机额定功率及额定扭矩的选取：

当车速提高至100km/h 时，根据公式（1）可计算出电机额定功率Pe ＇＞ 46.8 kW，取Pe=47kW，电机的额定功率与峰值功率接近。因此可以将过载系数λ 相对设小，取λ=1.5，则电机峰值功率Pmax=70kW。

电机最高转速的选取：根据最高车速100 km/h 按公式（5）计算电机的最高转速：

不同主减速比电机最高转速：主减速比：4.11 最高转速nmax(r/min)：3000

3 纯电动汽车电机选型结果

综合以上计算，选取电机参数如下：

作者：骆煜陈展

作者单位：（启迪桑德合加新能源汽车有限公司湖北咸宁 437000）

来源：中国机械

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来源：汽车NVH云讲堂

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首次发布时间：2023-04-15

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