电动汽车电机驱动系统动力特性分析_何洪文

DOI:10.3969/j.issn.1009-847X.2018.08.003电动汽车同轴式电驱动桥力学特性分析►............................................................◄局尉刘局朋摘要：针对电动汽车工作特性及结构特点，以同轴式电驱动桥为研究对象，建立了包括电机转子的传动系统仿真模型，并将最大转矩作为传动系统的输入，在峰值转矩工况下对各传动件进行静力学分析，为同轴式电驱动桥的设计和优化提供了依据。

▼计了一种带同轴电机的驱动桥，并对其结构 和工作原理进行了说明；秦建军"等针对特 种电动车辆设计了一种将电机、减速器、差 速器和轮轴在结构上设计成整体的驱动系统 传动方案，并对重要的联接进行了结构设计 和强度校核；代玉虎[8]设计了一种将机械差 速器容纳于电机转子的机电一体化驱动系统，并进行整车性能仿真分析和续驶里程仿 真，验证了设计的正确性与可行性。

目前针 对同轴式驱动桥进行的研究大多集中在设计 方面且只对其部分传动部件进行了简单的强 度校核，而由于其结构上的特殊性，将同轴 式驱动桥的电机和传动系统作为一个完整的 系统进行的分析是有必要的。

本文以某微型 商用车的同轴式电驱动桥为研究对象，采用 开关磁阻电机作为驱动电机，对传动系统的 力学特性进行了相关研究。

典同轴式电驱动桥原理及结构同轴式电驱动桥结构与传统汽车的驱动 桥有诸多不同之处，电机定子与底盘固定在⑩體同轴式电驱动桥具有结构紧凑、体积小、传动效率高、成本低等优点，是针对纯电动汽车的结构布局和传动特点而设计的一种机电一体化驱动系统[1_4]，因此适合应用于微型电动汽车上。

（^等[5]对几种电动汽车的驱动系统布置形式进行了介绍，并对根据性 关键词能要求对设计方法进行了阐述；岳国生[«设一起，驱动系统的电动机轴是一种特殊制造 的空心轴，在电动机输出轴端盖处，装置驱动 桥的差速器，差速器壳体与空心轴铸为一体，其中一根驱动桥的半轴是从电动机的空心轴中 通过，另一根半轴由差速器直接带动，两个半 轴与电动机的输出轴在同一轴线上。

新能源汽车驱动电机性能特点与应用研究摘要：新能源汽车是由蓄电池、驱动电机和相关控制系统构成的新型驱动系统，通过将电能转换为机械能来控制汽车的驱动。

在汽车运行过程中，不会像传统燃料汽车那样产生大量废气污染，这对改善室内能源结构和生态环境具有积极意义。

永磁同步电机以其高效率、重量轻、体积小、可靠性高的特点，已成为当今新能源汽车领域应用的主要电机类型，以确保驱动电机在新能源汽车中的可靠应用，有关单位应研究汽车运行需要的性能参数，有效提高新能源汽车的性能。

关键词：新能源汽车；驱动电机；性能特点；应用1新能源汽车驱动电机概述永磁同步电机的研究应用是当前新能源汽车驱动电机领域的重要发展方向，此类电机的应用能够有效减少电机对汽车内部空间的占用，实现整车重量的进一步降低，能够从成本和功率密度方面获取更多效益。

为满足新能源汽车在不同工况下的运行需求，驱动电机的调试范围需要进一步提升，相关生产单位应结合电机冷却热平衡技术、转子动力相关理论、电机控制理论、电机结构相关内容进行研究。

在发展过程中，永磁同步电机在高频响技术的支持下实现了动态响应性能及刚度的有效改善，同时也有效遏制了能引发较强噪声的共振问题。

高密度转子、定子绕组相关技术为永磁同步电机性能参数的突破提供了有力支持，现阶段涌现出的众多科研成果成为推动永磁同步电机在新能源汽车领域广泛应用的重要基础。

2新能源汽车驱动电机性能分析2.1交流感应电动机的结构交流异步电机的结构主要包括定子、转子、转子轴、前后端盖、轴承、位置传感器、低压电缆线束和高压电源线束。

定子主要由定子芯、定子绕组和机器底座组成，定子芯由硅钢板堆叠而成，定子绕组由聚酯薄膜圆形铜线或圆形铝线缠绕而成，根据设计师的要求缠绕成相应的匝数，然后进入定子芯槽。

转子主要由转子芯、转子轴、转子绕组组成，对于线圈型交流异步电机，转子绕组由嵌入转子槽内的缠绕铜线组成；对于鼠笼式交流异步电机，其转子称为鼠笼转子，主要通过高温铝铸造通过转子芯，然后转子芯槽内部，两侧由铝铸造，因此称为铝环。

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。

2定子铁芯绕组绝缘隔离部件纯电动汽车的驱动电机由定子和转子组成，通过它们的相对旋转实现电能与机械能的转换。

第22卷　第5期2002年10月北京理工大学学报Jour nal o f Beijing I nstitute of T echno lo gy V ol.22　N o.5O ct.2002 文章编号:1001-0645(2002)05-0578-04锂离子动力电池充放电特性的试验研究何洪文,　孙逢春,　张晨光,　白文杰(北京理工大学车辆与交通工程学院,北京　100081)摘　要:为了解锂离子动力电池的工作特性,评价其在电动车辆上的使用性能,对锂离子动力电池进行了性能测试.基于实验结果,给出了锂离子动力电池的工作电压、工作电压下降速率和温升特性曲线.对锂离子动力电池的工作特性进行了分析;对各单体电池间的一致性对电池组性能和寿命的影响进行了分析评价;对电池的使用规范提出了建议.分析表明:锂离子动力电池适合于电动车辆使用,但电池单体间的一致性还待进一步改善和提高.关键词:锂离子动力电池;充放电特性;电动汽车中图分类号:U 463.63+3 文献标识码:AAn Experimental Study on the Charging and DischargingCharacteristics of Li -Ion Traction BatteryHE H ong -w en ,　SUN Feng -chun ,　ZHANG Chen -g uang ,　BAI Wen -jie(Schoo l of V ehicle and T r anspor tat ion Engineer ing ,Beijing Institute o f T echnolog y,Beijing 100081,China )Abstract :T o understand the w o rking characteristics of Li -io n battery and evaluate its perform ance o f applicatio n on electric v ehicles,charg ing and discharg ing experim ents of Li-ion battery w ere carried out accor ding to the specific requir em ents of electric v ehicles.Based on the exper im ental results,the characteristic cur ves of Li-io n battery 's w orking voltag e,voltage dro pping rate and rise of temperature during the charg ing and discharging processes w ere studied ,and the charging and discharging characteristic o f Li-ion battery w as analyzed in detail.Especially the influence of Li-ion battery cell's co nsistency on the w hole battery pack's perform ance and cycle life w ere evaluated and analyzed .As a conclusion ,applicatio n of Li -ion battery in electric v ehicles seem s to be v ery pr omising ,but the batter y's co nsistency still needs to be im pr oved.Key words :Li-io n battery;charging and discharg ing characteristic;electric vehicle 收稿日期:20011029基金项目:北京市重点资助项目(200100568)作者简介:何洪文(1975-),男,博士生;孙逢春(1958-),男,教授,博士生导师,长江学者. 研究和开发环保型汽车是汽车工业可持续发展面临的重大课题,鉴于目前的技术现状,清洁燃料汽车、混合电动汽车、电动汽车将成为世界汽车行业今后十几年内的重要发展方向[1].作为一种应用趋势,锂离子动力电池正越来越多地在一些电动车辆上得到应用[2].在我国,在电动车辆和混合动力车辆上使用锂离子动力电池已列入国家高技术研究发展计划(863计划)和国家“十五”计划[3].1　锂离子动力电池概述锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池,正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成,正极采用锂化合物Li x CoO 2,Li x N iO 2或LiM n 2O 4,负极采用锂-碳层间化合物Li x C 6,电解质为LiPF 6和LiAsF 6等的有机溶液.经过Li +在正负电极间的往返嵌入和脱嵌形成电池的充电和放电过程.充电时,Li +正极脱嵌经过电解质嵌入负极,负极处于富锂态,正极处于贫锂态.放电时则相反[4,5].锂离子电池的电极反应表达式分别为正极反应:LiMO 2充电放电Li 1-x M O 2+x Li ++x e,负极反应:n C+x Li ++x e 充电放电Li x C n ,电池反应:LiMO 2+n C充电放电Li 1-x M O 2+Li x C n ,式中　M 代表Co,Ni,W,M n 等金属元素.使用自行研制开发的电动车用动力电池充放电测试仪对国内生产的锂离子动力电池做了系列试验[6,7].所选用的试验电池特性参数如表1所示.表1　锂离子动力电池特性参数Tab .1　Physical parameters of Li -ion battery长/m m 宽/mm 高/mm 质量/kg 额定容量/(A ・h )额定电压/V 142612152.81003.62　试验设计2.1　电池充电试验锂离子动力电池充电试验电路如图1所示.采用恒流恒压充电方式,控制起始充电电流值不超过电池标称容量值,试验选用的最大充电电流为10.5A .当电池的电压达到充电截止电压4.25V 时,转为恒压充电,至充电电流≤1.0A 时停止充电.2.2　电池放电试验锂离子动力电池放电试验电路如图2所示.试验采用恒流放电.由于电池组的端电压在放电过程中会发生较大的变化,为保证恒电流放电,放电负载电阻在放电过程中要不断地做适当调整.依据电动汽车实际的使用要求,用2h 率放电量和3h 率放电量评价电池的放电性能.3　试验结果3.1　锂离子动力电池充电特性锂离子动力电池的充电试验测试结果见图3. 由图3可看出,锂离子动力电池在恒流充电6h ,即充电容量为63A ・h 时达到充电截止电压4.25V .而后,在恒压充电条件下,充电电流迅速下降,为保证电池充足电,需要的涓流充电时间比较长.若在恒压充电阶段采用间歇式充电,可以提高电(a)电池端电压V C 与充电时间t 的关系(b )充电电流I C 、容量C 与充电时间t 的关系图3　锂离子电池充电特性实测曲线Fig .3　Ch arg ing characteris tics of Li -ion batteryfrom ex perimental r esu lts579　第5期何洪文等:锂离子动力电池充放电特性的试验研究池的充电电流,有效地增加电池的充电容量.在试验过程中,对电池极柱温升的检测结果表明,电池充电的始末温升在2℃之内,说明小电流充电,锂离子电池的接受能力良好,充电效率较高.3.2　锂离子动力电池放电特性锂离子动力电池的放电试验测试结果见图4.由图4a 和4d 可以看出,锂离子动力电池恒流放电工作电压变化分3段:在放电的初始阶段,电池工作电压下降迅速,达2.00V/h 以上;而后进入线形下降区,下降速率平均值为0.35V /h ;在放电接近完成时,电池工作电压又开始急剧下降.锂离子动力电池的工作电压变化与电池的放电深度之间存在着密切的关系,特别是在放电深度∈[0.10,0.85]范围内存在的线性关系,使得通过检测电池电压特性预测电池的荷电状态成为可能. 在试验过程中,对电池极柱温升的测试结果(图(a)电池工作电压V d 与放电时间t 的关系(b)电池极柱温度 与放电时间t的关系(c )电池放电能量E 与放电深度的关系(d )电池放电电压降d V d /d t 与放电深度的关系图4　锂离子动力电池放电特性测试结果Fig.4　Discharg ing characteris tics of Li-ion battery from exper imental res ults4b )表明,在大电流放电模式下,电池极柱温度以线性关系上升.在环境温度为25℃的条件下,33A 放电的温升速率为6.05℃/h,50A 放电的温升速率为13.53℃/h ,而锂离子动力电池的正常工作环境温度范围为-20～75℃.为保证锂离子电池正常的工作,在电动车辆上使用时应注意电池箱的通风散热设计,必要时还需采用强制冷却系统.锂离子动力电池放电能量的测试和计算结果(图4c)为,在88%的放电深度情况下,以0.33倍电池标称容量值放电的放电能量为299.2W ・h ,以0.5电池标称容量值放电的放电能量为291.3W ・h.锂离子电池实测的平均比能量为115(W ・h)/kg ,为镍氢动力电池的2倍,为铅酸电池的3倍多[8].说明锂离子动力电池储能性能优良,在电动车辆上使用能大大降低电池质量占整车质量的百分比,增加电动车辆的续驶里程.3.3　锂离子动力电池的一致性评价在相同的充电、放电模式下,电池一致性的评价包括对电池的工作电压变化的一致性、电池内阻变化的一致性、电池容量变化的一致性评价等3方面的内容.特别对串联连接方式,电池的容量变化显然一致,为避免个别电池的深度放电和过充电,保证电池工作电压变化的一致性十分关键(假设电池单体具有相同的初始容量).对并联连接方式,为避免并联电池单体间的互相充电,保证各个电池单体都能输出电流,电池内阻变化的一致性十分关键(假设电池单体间初始工作电压一致).任选两块锂离子动力电池单体串联组成电池组,并分别以33A 和50A 放电,电池单体间工作电压变化和内阻变化的测试结果如图5.580北京理工大学学报第22卷　(a)电池单体工作电压差 V-放电深度(b)电池单体工作内阻差 R-放电深度图5　锂离子动力电池单体一致性测试结果Fig.5　Exper imen tal res ults of L i-ion battery's cons istency 由图5可以看出,当放电电流较小时(电池组1),两块单体电池在80%的放电深度范围内,工作电压和内阻的变化幅度都比较小,表现出良好的一致性,但在更深度放电时,一致性能迅速变坏.当放电电流较大时(电池组2),两块单体电池在整个放电过程中都表现出较差的一致性.这说明锂离子动力电池单体在放电过程中各单体电池的一致性不仅与放电深度有关,更与放电电流有关,因此在组成电池组时需要经过认真地挑选搭配.4　结　论锂离子电池在充电容量为63A・h时达到充电截止电压4.25V,在恒压充电阶段采用间歇式充电可有效地减少电池的涓流充电时间,增加电池的充电容量; 锂离子动力电池的工作电压变化与电池的放电深度∈[0.10,0.85]范围内存在线性关系,可通过检测电池电压特性预测电池荷电状态; 在大电流放电模式下,电池极柱温度以线性关系上升.在电动车辆上使用时应注意电池箱的通风散热设计; 锂离子动力电池储能性能优良; 锂离子动力电池在较大放电深度和较大放电电流时,单体电池间还存在较差的一致性,因此在组成电池组时需要经过认真地挑选搭配并注意电池的使用条件.参考文献:[1]　孙逢春,张承宁,祝嘉光.电动汽车——21世纪的重要交通工具[M].北京:北京理工大学出版社,1997.Sun F engchun,Zhang Cheng ning,Zhu Jiag uang.Electr ic v ehicle——Impor tant t raffic too l in21stcentur y[M].Beijing:Beijing I nstitute o f T echnolog yPr ess,1997.(in Chinese)[2]　陈清泉,孙逢春.混合电动车辆基础[M].北京:北京理工大学出版社,2001.Chen Q ing quan,Sun F engchun.F undamentals ofhybrid v ehicle drives[M].Beijing:Beijing Institute ofT echnolog y P ress,2001.(in Chinese)[3]　科技部863计划联合办公室.国家高技术研究发展计划(863计划)(能源技术领域电动汽车专项)指南[EB/OL].http:∥w w w.863.or ,2001-10-22/2001-10-24.U nited O ffice Hi-ten Pr og ram of M inistry o f Scienceand T echnolo gy.G uidance o f na tio nal hig h-techresear ch and development plan(‘863Plan’)(Electr icvehicle of ener gy so urces techno lo gy field)[EB/OL].http:∥ww w.863.o ,2001-10-22/2001-10-24.(in Chinese)[4]　Chan C C,Chau K T.M o der n elect ric vehicletechno lo g y[M].N ew Yo rk:O xfo rd U niv ersity P ressInc.,2001.165-168.[5]　郭炳,李新海,杨松青.化学电源——电池原理及制造技术[M].长沙:中南工业大学出版社,2000.Guo Bing kun,L i Xinhai,Y ang Song qing.Chemicalelectr ic so urces——Batt ery t heo ry and manufact ur etechno lo gy[M].Cha ng sha:Centr al South ChinaU niver sity of T echnolog y Pr ess,2000.(in Chinese) [6]　孙逢春,何洪文,陈　勇.镍氢电池充放电特性研究[J].汽车技术,2001,6:6-7.Sun Feng chun,He Hongw en,Chen Y ong.St udy oncharg ing and dischar ging character istic o f N iM Hbatter y[J].A utomo bile T echnolog y,2001,6:6-7.(in Chinese)[7]　Sun Fengchun,Chen Y ong,He Ho ng w en,et al.A nex per imental study on the char acter istics of nickel-hydride batter y fo r electric v ehicles[J].Jo urnal ofBeijing Inst itute o f T echno log y,2002,11(1):56-60.[8]　N elson R F.Po w er r equir ement s fo r batter ies inhybrid electr ic v ehicles[J].Jo urnal o f P ow er So ur ces,2001,1:10-26.581　第5期何洪文等:锂离子动力电池充放电特性的试验研究。

浅谈纯电动汽车驱动电机及控制系统【摘要】纯电动汽车的兴起是应对环境污染和能源危机的一种重要解决方案。

本文首先介绍了纯电动汽车的发展背景，同时提出了研究目的。

接着详细讨论了纯电动汽车驱动电机的基本原理和分类，以及控制系统的作用和组成。

随后分析了纯电动汽车控制系统的发展趋势，强调了其在汽车行业中的重要性。

总结了纯电动汽车驱动电机及控制系统的重要性，并展望了纯电动汽车未来的发展。

通过对纯电动汽车驱动电机及控制系统的深入探讨，可以更好地了解纯电动汽车技术的现状和未来发展方向。

【关键词】纯电动汽车、驱动电机、控制系统、发展、基本原理、分类、作用、组成、发展趋势、重要性、未来发展。

1. 引言1.1 介绍纯电动汽车的发展背景纯电动汽车是随着能源危机和环境污染问题的日益加剧而逐渐兴起的一种新型交通工具。

随着全球汽车保有量的不断增加，传统燃油车所带来的环境问题也日益凸显，如空气污染和温室气体排放。

人们开始寻求替代能源汽车来减少对环境的影响，纯电动汽车因其零排放、环保、低运行成本等优点逐渐成为新的热门选择。

纯电动汽车的发展背景是现代科技和环境保护意识的结合。

随着电池技术的不断进步和电动汽车的研发，纯电动汽车逐渐成为可行的替代方案。

政府对清洁能源的支持和鼓励也为纯电动汽车的发展提供了有利条件。

在全球范围内，越来越多的汽车制造商开始投入纯电动汽车领域，并推出了各种款式和型号的纯电动汽车，以满足消费者日益增长的环保需求。

1.2 提出研究目的提出研究目的：本文旨在深入探讨纯电动汽车驱动电机及控制系统的相关知识，从驱动电机的基本原理和分类，到控制系统的作用、组成和发展趋势等方面进行详细介绍。

通过对纯电动汽车技术的深入研究，我们可以更好地了解电动汽车的工作原理和发展趋势，为我国电动汽车产业的发展提供技术支持和理论依据。

通过对纯电动汽车驱动电机及控制系统的探讨，可以进一步推动电动汽车技术的进步和创新，促进我国新能源汽车产业的繁荣与发展。

浅析新能源汽车驱动电机性能研究发布时间：2023-02-22T08:23:49.014Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷17期作者：陈立洋刘勇杨圆革宋国超李冬玉蔡铭[导读] 驱动电机技术是现代汽车的关键控制技术之一陈立洋刘勇杨圆革宋国超李冬玉蔡铭哈尔滨东安汽车动力股份有限公司黑龙江省哈尔滨市 150000摘要：驱动电机技术是现代汽车的关键控制技术之一，在新能源汽车发展过程中起到越来越重要作用。

相对来说，新能源汽车与驱动电机控制技术，是息息相关的，应当通过驱动电机控制技术，更加好的健全新能源汽车，而且一定程度地减少燃油车的使用，促进新能源技术的发展。

在分析与应用驱动电机控制技术层面，应尽可能提升协同技术的发展，相互配合各种各样设备及微小的零部件，进行新能源汽车的诸多发展。

在这里，文中主要是对新能源汽车及驱动电机控制性能展开讨论。

关键词：新能源汽车；驱动电机；研究引言：现在近几年新能源汽车行业的快速发展，越来越多的人开始重视新能源汽车的发展。

而新能源汽车中的驱动电机作为整辆车结构的核心内容，对于新能源汽车的发展有着非常重要的影响，随着新能源汽车的快速发展，当前新能源汽车行业也越来越重视驱动电机性能的研究，希望通过有效研究更好地推动驱动电机性能的突破，从而更好地推动新能源汽车领域的快速发展。

1 新能源汽车驱动电机结构化分析现阶段，新能源汽车应用比较多的电机系统软件关键有四种：直流电电机、永磁同步电机包含直流无刷电机，开关磁电式电机与交流多线程电机。

驱动电机为新能源汽车几类常见推动电机性能。

直流电电机是前期在新能源汽车上普遍所采用的驱动设备，也是结构简单的一种电机。

直流电电机控制措施非常容易完成，运用工作电压加以控制，具备沟通交流电机无可比拟的电磁转矩操纵特点。

可是直流电电机有无法摆脱的缺陷，直流电电机有炭刷，因而经常需要维护保养，与此同时直流电电机的容积很大，功率大的直流电电机工程造价高等。

浅析新能源汽车驱动电机性能研究摘要：驱动电机作为当今汽车的核心技术，其在新能源汽车的发展中扮演着越来越重要的角色。

新能源汽车的发展，离不开驱动电机和电控技术，直接影响新能源汽车的性能。

在分析和应用电驱动的技术上，未来可通过校企合作，利用企业和高校的研发能力，进行技术合作，将各种不同设计思路和技术结合起来大胆尝试创新，从而推动新能源汽车的发展。

本文着重论述了新能源汽车的电机控制和驱动电机的产品性能。

关键词：新能源汽车；驱动电机；电控引言：近几年，新能源电机技术发展迅速，生产技术日臻完善，迅速占领世界汽车市场。

结合我国目前的市场情况，通过新能源汽车实验室先进的试验设备，运用理论和实践相结合的方法，对新能源汽车技术进行了重点研究。

该系统由电机、功率转换器、控制器、传感器、开关信号和电源部件组成。

在车辆行驶过程中，蓄电池的输出功率通过控制器驱动电机运行，电机的转矩由传动系统驱动使车轮运动，驱动电机系统是新能源汽车核心技术。

因此，本论文主要是以新能源汽车为研究对象，开展新能源汽车的关键技术研究，分享交流相关技术，仅供相关人士参考。

1.新能源汽车驱动电机技术现状新能源汽车的开发和使用，已经成为了当前社会的一项重要工作。

从客观的角度分析，新能源汽车的大力推广，取得了比较理想的结果，并在某种程度上减少了能耗。

驱动电机的技术，要在新能源汽车上发挥出更大的作用，就必须要有一个更高的性价比。

电机的产品特点主要有：性能优异、效率高、重量轻、体积小。

当前，新能源汽车四大电机是直流电机、交流感应电机、永磁同步电机、开关磁阻电机，95%搭载永磁同步电机。

从性能上看，永磁同步电动机是一种高效率（94%左右）的同步控制电机。

产品特点功率因素大、密度大、效率高、结构简单、维修方便、使用寿命长、可靠性高。

电机瞬时调速性能优良，操作灵活，在目前的机电产品中，表现出了较好的性能。

其技术缺点是在振动、高温等恶劣条件下会产生退磁现象，严重地影响了电机的工作性能。

10.16638/ki.1671-7988.2021.08.001新能源汽车对主驱电机特性的敏感性研究*李忠雨，刘宏鑫，李红雨，王国锋（珠海英搏尔电气股份有限公司研发中心，广东珠海519000）摘要：为研究新能源汽车能耗、性能匹配等关键因素对电机效率MAP的敏感性及其外特性影响，文章以一台8.5m 纯电动公交大巴为研究对象，结合高级车辆仿真软件ADVISOR，对主驱电机性能匹配的敏感性因素进行了详实的分析，校核了电机的爬坡动力性能、最高车速性能，以及模拟了车辆在中国典型城市道路工况下的行驶里程及能量消耗情况，并提出了两种电机方案分别对整车进行适配，结果表明第二种电机方案与整车匹配度较高，车辆大部分工况运行在主驱电机MAP的高效区里，为新能源汽车的驱动电机优化设计，提供了一定的参考。

关键词：主驱电机；性能匹配；效率MAP；敏感性分析中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)08-01-04Research on Sensitivity of New Energy Vehicles to Main Drive Motor Characteristics*Li Zhongyu, Liu Hongxin, Li Hongyu, Wang Guofeng（Zhuhai Enpower Electric Co., Ltd., R&D Center, Guangdong Zhuhai 519000）Abstract: In order to study how the new energy vehicle’s energy consumption, performance matching and other key factors affected the sensitivity of the motor efficiency MAP in this paper and external characteristics of motor, taking an 8.5m pure electric bus as the research object, combined with the advanced vehicle simulation software ADVISOR, the sensitivity factors of main drive motor performance matching were analyzed in detail, the climbing dynamic performance, maximum speed performance, and power performance of the motor were checked and the driving mileage and energy consumption of the vehicle under typical urban road conditions in China are simulated, and two motor schemes are proposed to adapt the whole vehicle respectively. The results show that the second motor scheme has a high matching degree with the whole vehicle, and most of the working conditions of the vehicle run in the high efficiency area of the main drive motor’ MAP, which provides a certain reference for the optimization design of the drive motor of new energy vehicles.Keywords: Main drive motor; Performance matching; Efficiency MAP; Sensitivity analysisCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)08-01-04引言随着国家能源发展战略向低碳、节能型转移，纯电动新能源汽车近年得到了快速发展，不仅可以有效缓解我国能源与环境压力，还可以大幅度减少国民出行问题。

基于+CRUISE+的纯电动汽车动力系统参数匹配与仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：2第２９卷第３期安徽工程大学学报Vol．２９．No．３２０１４年９月Journal of Anhui Polytechnic University ,文章编号: ( )基于CRUISE的纯电动汽车动力系统参数匹配与仿真牛明强,郭兴众∗,孙驷洲,李慧媛(安徽工程大学安徽省检测技术与节能装置重点实验室,安徽芜湖２４１０００)摘要:开发和研究纯电动汽车是实现节能减排目标的重要手段之一．针对一款已知基本技术参数的电动汽车,根据该车动力性和经济性设计要求,基于理论计算对主要部件参数进行匹配设计,然后采用CRUISE软件搭建整车模型,对整车性能仿真分析．通过结果分析,证明理论设计参数满足设计要求,验证该方法的可行性,为纯电动汽车进一步设计研究提供理论依据．CRUISE关键词:纯电动汽车;参数匹配;仿真中图分类号: , 文献标识码:动力性和经济性是汽车重要的性能指标．动力性能通常用最高车速、加速时间和爬坡能力予以评价,经济性能通常用等速行驶与城市工况运行整车续驶里程予以评价[１]．合理良好的整车参数匹配方法不仅可以满足整车的动力性要求,而且可以提高车辆续驶里程,提升车辆经济性能．使用专业汽车仿真软件搭建所开发车辆的模型,对整车主要性能进行仿真分析,缩短其开发周期,降低开发成本[２]．纯电动汽车以车载能源(动力电池、超级电容等)为储能动力源,具有零排放、低噪声、应用成本低等优点,是汽车行业未来的主要发展方向．本文以某一款纯电动汽车开发为例,根据纯电动汽车理论设计原理,对整车参数进行匹配计算,并采用CRUISE软件搭建整车模型,对其动力性、经济性进行仿真分析研究．１参数匹配计算纯电动汽车动力系统参数匹配的主要任务是完成动力系统部件的选型和参数确定,即确定电机、电池．１．以及变速器的型式及其关键特征参数本文选取某电动汽车为研究对象,整车关键参数如表所示根据设计要求,本文设计的纯电动汽车性能指标如表２所示．表１纯电动汽车关键参数技术参数参数值技术参数参数值技术参数参数值外形尺寸/mm ４１５５∗１６５０∗１４４５迎风面积/m２２．６风阻系数０．３０轴距/mm ２４００整备质量/kg １５５０滚动阻力系数０．０１车轮滚动半径/mm ３０７满载质量/kg １８５０表２纯电动汽车性能指标动力性经济性最高车速最大爬坡度０~１００km/h ６０km/h NEDC /( / ) /( ) 加速时间/() 续驶里程/( ) 续驶里程/( ) km h ％s km km１２５３０１５１４０１００１．１电机参数匹配驱动电机是纯电动汽车唯一的动力来源,是决定整车动力性与经济性的关键因素之一．选择电动汽车的驱动电机,需要匹配的参数主要有电机的类型、功率、转速和转矩等．电动汽车驱动电机功率应能满足电动汽车对最高车速、最大爬坡度以及加速时间的要求[３]．(１)最高车速时,忽略坡度阻力,车辆主要受到滚动阻力和风阻的影响,最大需求功率为:收稿日期:２０１４-０４-１０3基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(１４０８０８５ME１０５)作者简介:牛明强(１９８９-),男,安徽淮北人,硕士研究生．通讯作者:郭兴众(１９６２-),男,安徽阜阳人,教授,硕导．45５０安 徽 工 程 大 学 学 报第 ２９ 卷u max ⎛C D Au ２⎫,()P v ＝mg f ＋⎪ ．３６００η ⎝⎭１２１ １５式中 u为最高车速 C D 为空气阻力系数 η 为传动系效率 本文取＝ ． f 为滚动阻力系数 A 为迎, max,,(０ ９ ),,风面积．/ )爬上一定坡度 j max时,最大需求功率为:２u α⎛ ２０ km hC D Au α２⎫,()P i ＝mg fαmax ＋mgαmax ＋⎪．３６００η ⎝cossin．⎭２式中,αj ．arctan(３)车辆加速过程中,忽略坡路阻力,所受到的阻力主要包括滚阻、风阻以及加速阻力,加速后期所需功率最大,最大需求功率为:u m ⎛１C D Au m２u m ⎫,()P j＝mg ft m ＋ t m ＋δm⎪ ２１ １５ ２ ５ η１ ５２t ⎭３t m．． ×．式中,u m 为加速末汽车速度,t m 为加速时长,δ 为旋转质量换算系数．电动汽车驱动电机最大功率应能同时满足不同工况下的工况需求,即大于汽车对最高车速、爬坡度以及加速时间的功率要求,所以驱动电机最大功率 P max 需满足条件为:P max ≥ max {P v ,P i ,P j } ,４P max ＝λP 额,５３０ ５３ kW７２ ６ kW将本文研究汽车相关参数带入上述式中得出P v ＝３０ １ kW,P i ＝ ,P j ＝ ．因此电机最大功． ．．率可选 P max ＝．一般取我国道路最高限速(/ )的稳定行驶功率作为电机额定功率下限值[４],本文取 P 额 ＝．由式()计算可知,电机过载系数λ＝ ． ．驱动电机最大转矩T max 需要满足汽车起步转矩和最大爬坡度转矩需求．在确定驱动电机最大转矩时,认为汽车以恒定速度行驶,则此时车辆行驶方程为:,()即６T max i max ηmα ＋ １AC D u w ２＋ m g α ,()r dcossin２７因此,电机最大转矩为:１⎡AC D u α２＋m⎤⎢⎢mg f α＋ αT max ＝ ⎣cos２g sin ⎦r d , ()i max８式中,r d /(m )为轮胎滚动半径,i max 为最大传动比．η 永磁同步电动机结构简单、体积小、效率高,且永磁同步电机驱动系统在控制方式上可实现数字化,结构上可实现电机与齿轮箱一体化．基于以上优点,永磁同步电机被广泛应用于各种电动汽车驱动系统中 [５]．据此,本文选择富奥汽车零部件股份有限公司生产的永磁同步电机主要性能参数如表 ３ 所示． 表 ３ 电机主要性能参数电机类型额定功率额定转速额定转矩 额定电压最大功率最大转速 最大转矩( )(/ )(m )( ) ( )(/ )(m )kWr minNVkW r minN永磁同步电机３０ ３ ５００８２３２０ ７３９ ０００ １９９１．２ 动力电池参数匹配相比传统的铅酸电池,锂电池具有较高的能量密度,且有循环使用寿命长、安全系数高等优点,被广泛应用在纯电动汽车和混合动力汽车上．通过综合分析多种形式的锂电池组的安全性与存储性能等,本文选择磷酸铁锂离子电池组作为该车的储能装置．电池组电压等级应与电机工作电压相匹配,确定该车电池组电压等级U０＝３２０V．根据整车设计目标要求,在电池组有效放电容量内,汽车以６０km/h等速运行的续驶里程S至少为１４０km．电动汽车以u ele匀速行驶,电池负载功率为:67第３ 期牛明强,等:基于 CRUISE 的纯电动汽车动力系统参数匹配与仿真５１P ele ＝u ele ⎛C D Au ele２⎫,mg f ＋⎪２１．１５ , , ３６００ηT ηcon ηbat ⎝⎭,,等速 u ele 条件下,满足一定行驶距离 S 所需能量为:P ele S,W road ＝P ele ×t ＝ uele(９)(１０)电池组能量需要符合的要求为W ele ＞ W road ．动力电池在一定的放电深度下,所能放出的额定能量为:U C soc,,(１ ０００)１１．１０１１)可得满足汽车续驶里程条件下动力电池组容量为:由式( )与式(C＝ １ ０００P ele S ,( )UsocU ele１２１５％．同时,本文还考虑到在实际运行时,汽车耗电附件耗电量约占整车耗电量左右 将相关参数带入计算确定电池组总电压为U ０ ＝ ３２０ V ,容量 C ＝ ６０ Ah ．本文确定的电池组具体参数信息如表４ 所示．表 ４电池组主要参数电池组类型 名义容量/(Ah )单体标称电压/(V )总电压/(V )电池节数磷酸铁锂离子电池组６０３．２ ３２０１００１．３ 传动比匹配在电机输出特性一定时,电动汽车传动比的选择应满足汽车动力性能的要求,即应满足汽车最高期望车速 umax 、最大爬坡度αmax 以及加速时间 t m 的要求[６- ７]．本文所研究的电动汽车采用固定速比单档减速器驱动车轮行驶,以提高传动效率及能源的利用率．传动系传动比的上限主要是根据发动机或者电机最高转速和车辆的最高车速共同确定的,其计算公式为:i max ＝ ．n max r d,０ ３７７ u maxi ＝i ０ i g , 其中,n max /(r/min )表示电机最高转速,u max 表示汽车的最大速度,i ０传动比．(１３ )(１４)为主减速器传动比,i g 为单级减速器 对于传动系传动比下限的计算,主要由车辆设计最大爬坡度和电机最大转矩确定的,其计算公式为:i min ＝F i max rd ,( )ηT max１５其中,F i max 表示最大坡度行驶时车辆所受阻力,T max 表示电机最大输出转矩．根据式(１４)和式(１５ )综合考虑,该汽车总传动比为８ ．３,主减速器传动比取４．３２２ ,单档减速器传动比为１ ．９２ ．２ AVL CRUISE 建模与仿真分析２ ．１ 仿真模型建立CRUISE 软件是一种针对汽车动力性、经济性进行分析的软件,采用模块化的设计方法,可以搭建多种结构形式的汽车传动系统模型,并可针对性地制定多种汽车性能仿真任务．本文整车模型模块选用整车模块、驾驶室模块、单级减速模块、电机、电池、车轮和制动器等模块,车辆模型如图１ 所示．２．２ 仿真结果分析(１)循环工况下整车特性分析．本文采用新欧洲循环工况(NEDC),基于准静态仿真,循环过程整车速度与瞬态电耗如图２所示．由速度曲线可知,匹配后的车速满足NEDC工况要求,跟随速度良好,行驶平稳,对应SOC变化也较为稳定．由SOC曲线可知,在工况运行前期,车速较低,电机需求功率较小,SOC水8５２安徽工程大学学报第２９卷平下降缓慢;在工况运行后期,随着汽车速度增大,电机需求功率较大,SOC下降迅速;停车时SOC 没有明显变化,这是因为针对纯电动汽车电机无需怠速运转,停车时电机随即停止运行,不消耗能量．(２)加速工况分析．加速过程中,电机功率与车速变化如图３所示．驾驶员对目标功率需求越来越大,电机功率随之增大,直至达到电机最大有效功率．加速前期,车速变化迅速;加速后期,电机达图１整车CRUISE模型到最大功率后,车速变化逐渐趋软件的于平缓根据sult 报告,得到该车具体的全负荷加速任务结果,具体数据如表５．５可知,该车由静止加所示由表速至１００km/h 所需时间为１４．８５s,行驶距离为２４０．０７m．()最大爬坡度结果分析汽图２NEDC 工况车速与SOC变化图图３加速工况车速与电机功率图３．车最大爬坡度是汽车动力性能的一个重要指标,本文匹配对象的爬坡度曲线如图４所示．由图４可知,该车在速度为２０km/h时,最大爬坡度为３２．６８％．在实际车速小于电机额定转速所对应的车速时,电机运行在恒扭矩工作区间,输出的最大扭矩恒定,所以汽车最大爬坡度变化很小;在实际车速大于电机额定转速所对应的车速时,电机运行在恒功率工作区间,输出的最大功率保持恒定,所以车辆最大爬坡度随车速的增加而不断减小．表５０~１００km/h加速时间车速/( / ) 时间/() 距离/( )电机转速/(/ ) 车速/( / ) 时间/() 距离/( )电机转速/(/ ) km h s m r min km h s m r min ２０２．２９６．０５１４３４．４３８０１０．２０１２３．１７５７３７．４３４０４．４８２４．４３２８６８．５９１００１４．８５２４０．０７７１７１．４８６０６．８５５７．５２４３０２．８９(４)最大速度结果分析．该车最高车速曲线如图５所示,根据CRUISE 软件的result 报告,可得该车最大速度为１２６km/h．满足本文整车最大速度１２５km/h的设计要求．(５)续驶里程结果分析．该车以６０km/h 车速匀速行驶的电池SOC 变化曲线如图６所示．本文电池组有效容量为８０％,根据CRUISE软件的result报告查知,该车SOC为１５％时,续驶里程为１４４．６７km,满足整车设计要求１４０km．NEDC循环工况时,由循环工况下整车特性分析可知,一个循环工况电池组SOC变化量．计算可得NEDC循环工况续驶里程为S＝１０９．７km．(６)仿真结果与设计目标对比．本文针对开发车型的CURISE 仿真结果与开发前的设计目标对比结果如表６所示．由表６可知,经过理论设计匹配的整车传动系统参数满足设计要求．表６整车设计目标与仿真结果对比表指标设计目标仿真结果指标设计目标仿真结果最高车速/( / )１２５１２６/ 续驶里程/( )１４０１４４．６７9最大爬坡度/( ) 工况续驶里程/( ) / 加速/()１５１４．８５０~１００km h s10第３期牛明强,等:基于CRUISE的纯电动汽车动力系统参数匹配与仿真５３图４汽车爬坡度曲线图５车辆最高车速曲线图６６０km/h定速行驶SOC变化曲线３结论本文首先对一款处于纯电动汽车的传动系关键部件参数进行设计,然后对其进行建模和仿真．通过建立NEDC 工况巡航、最大速度、最大爬坡度和加速度任务得出该车动力性指标,通过建立６０km/h等速行驶和NEDC工况巡航任务得出该车经济性指标．仿真结果显示,匹配后的动力系统满足设计要求．本文为电动汽车的参数匹配提供了一种有效的方法参考,也为后续电动汽车的结构优化和控制策略等深入研究奠定了模型基础．参考文献:[１] 王志福,张承宁．电动汽车驱动理论与设计[M]．北京:机械工业出版社,２０１２:４０-４６．[２] 王锐,何洪文．基于CRUISE 的整车动力性能仿真分析[J]．车辆与动力技术,２００９(２):２４-２６．[３] 余志生．汽车理论[M]．北京:机械工业出版社,２００９:３-１６．[４] 何洪文,余晓江．电动汽车电机驱动系统动力特性分析[J]．中国电机工程学报,２００６,２６(６):１３６-１４０．[５] 周飞鲲．纯电动汽车动力系统参数匹配及整车控制策略研究[D]．长春:吉林大学,２０１３．[６] 郭孔辉,江辉,张建伟．电动汽车传动系统的匹配及优化[J]．科学技术与工程,２０１０(１０):３８９２-３８９６．[７] 刘贵如,王陆林,张世兵,等．电动汽车电子机械制动系统的研究与设计[J]．安徽工程大学学报:自然科学版,２０１３,２８(１):２３-２６．Parameter matching and simulation for the powertrainof pure electric vehicle based on CRUISENIU Ming-qiang,GUO Xing-zhong∗ ,SUN Si-zhou,LI Hui-yuan(Anhui Key Laboratory of Detection Technology and Energy Saving Devices,Anhui Polytechnic University,Wuhu ２４１０００,China)Abstract:Developing and researching the pure electric vehicle is an important means to realize energy conservation and pollution reduction．As for a pure electric vehicle with basic technical parameters known and dynamic performance and economic consideration,this paper accomplishes the matching design for maj or components based on the theoretical calculation and then gives simulation analysis of the complete vehicle performance using the complete vehicle model built by CRUISE software．Results demonstrate that the theoretical design fulfills the demand and this method works．Also the results provide the theo-retical foundation for further design of pure electric vehicle．Key words:pure electric vehicle;Parameter matching;simulation based on CRUISE。

本科毕业论文纯电动汽车电机驱动系统传动机构参数设计Parameters Designation of the Transmission Mechanism System in Battery Electric Vehicle with Motor Driving学院名称：专业班级：学生姓名：指导教师姓名：指导教师职称：讲师2011年6月目录第一章绪论 (5)1.1 引言 (5)1.2 国内外电动汽车发展现状 (5)1.3 本文研究的意义 (7)1.4 本文研究的主要内容 (8)第二章电动汽车的基本结构 (8)2.1 电动汽车的基本组成 (8)2.1.1 电源 (8)2.1.2 电池管理系统 (8)2.1.3 电机驱动系统 (8)2.1.4 底盘和车身 (9)2.1.5 辅助设施 (10)2.2 本章小结 (10)第三章传动系参数设计 (10)3.1 概述 (10)3.1.1 驱动力 (11)3.1.2 行驶阻力 (12)3.2 传动比 (13)3.3 电机参数设计 (14)3.1.1 电动机额定功率 (14)3.1.2 电动机额定转矩 (14)3.1.3 电动机加速性能 (14)3.4 电池参数的确定 (15)第四章建立整车仿真模型 (16)4.1Cruise简介 (16)4.2电机模型的建立 (17)4.3电池模型的建立 (18)4.4整车模型的建立 (19)第五章仿真及结果分析 (20)5.1 整车仿真及结果分析 (21)5.2 电机仿真及结果分析 (22)5.3 电池仿真及结果分析 (22)第六章全文总结及未来展望 (23)致谢 (25)参考文献 (26)纯电动汽车电机驱动系统传动机构参数设计专业班级：运输0701 学生姓名：张希望指导老师：盘朝奉职称：讲师摘要随着石油等能源短缺与环境污染问题的日益突出，发展具有零排放、高能源效率的纯电动汽车显得尤为重要。

如今，我国电动汽车技术飞速发展，涌现出一批具有国际竞争力的公司和产品。

新能源汽车电机驱动系统控制技术分析摘要：随着时代的不断发展，我国也开始加快速度研制新能源汽车，传统的汽车工作模式不仅造成了一些资源的浪费，而且对环境影响比较大，无法满足人们当前的需求。

所以相关人员不断的开发新能源技术，将这种技术应用到汽车方面，达到节约能源、保护环境的效果。

本文主要分析了新能源汽车电机驱动系统控制技术分析，希望可以给工作人员提供一些帮助和思考。

关键词：新能源汽车；电机驱动系统技术；分析引言：现在社会飞速发展，人们对生活质量提出了较高的要求，人们在生活的过程中，开始注重对生态环境的保护，这样才可以营造一种适合人们居住的氛围。

传统的汽车工作模式，往往形成较多的空气污染，给人们的生活带来了较大的困扰，因此我国技术人员开始开发新能源汽车，现在想要继续利用新能源技术，需要人员对电机驱动系统控制技术做到深度分析，从而满足人们的需求。

一、新能源汽车的简介和优势新能源汽车其实是人员在开发汽车的过程中，利用一些新型能源，像太阳能、天然气以及电能等这些能源来代替传统的汽油、柴油这些化石能源，新能源汽车在工作期间排放的汽车废气比较少，对周围的生态环境不会形成较大的危害。

现在新能源汽车已经成为我国汽车未来的发展方向，对缓解我国的不可再生资源具有一定的促进作用。

现在每个国家对石油资源都开始进行了管控，为了达到资源的可循环使用，国家之间开始推行一系列的财政优惠政策，新能源汽车和传统的汽车相比，新能源汽车在使用的过程中，性能优势比较大，在工作期间新能源汽车产生的污染和噪音比较小。

此外新能源汽车的安全性比传统汽车高，可以使用的寿命较长，整体性价比可以满足人们的需求。

每个国家之所以大力研发新能源汽车，主要是由于新能源汽车的污染比较小，能源的使用效率较高，可以让汽车在行驶的过程中，减少对能源的消耗，从而实现零污染排放。

新能源的这些优势，推动着我国大力发展新能源汽车技术，电机驱动系统是新能源汽车发展中的重要内容，所以相关人员需要加强相关技术的研究，从而实现我国新能源技术的不断发展。

电驱动NVH特点以及研究现状作者：占雨兰来源：《时代汽车》2021年第12期摘要：随着全球的电动汽车热潮的推进，电驱动总成的NVH性能越来越受到重视，逐渐成为研究学者们的研究重点。

NVH是噪声、振动与声振粗造度（Noise、Vibration、Harshness）的英文缩写，汽车驾驶的舒适性与作为电动汽车核心部件的电驱动总成有关，电驱动总成的振动噪声的表现直接影响电动汽车的NVH性能。

本文通过对驱动电机进行理论分析，从而推导出驱动电机的NVH性能。

关键词：电驱动总成电磁场动力学振动噪声Characteristics and Research Status of Electric Drive NVHZhan YulanAbstract：With the advancement of the global electric vehicle boom， the NVH performance of electric drive assemblies has received more and more attention， and has gradually become the research focus of researchers. NVH is the abbreviation of Noise， Vibration and Harshness （Noise， Vibration， Harshness）.The comfort of car driving is related to the electric drive assembly as the core component of electric vehicles. The performance of the vibration and noise of the electric drive assembly is directly related， which affect the NVH performance of electric vehicles. Inthis paper， through theoretical analysis of the drive motor， the NVH performance of the drive motor is derived.Key words：electric drive assembly， electromagnetic field， dynamics， vibration and noise 1 前言隨着国内新能源车的提出，让大家对电驱动更加关注，然而电驱动也存在一些问题[1-3]，具体表现为：1.1 电机NVH特征一：电磁激励噪声，其噪声主阶次成份与电机的极数和槽数有关。