纯电动汽车计算技术PPT课件

假设车辆在平直路面上加速，根据车辆加速过程 的动力学方程，其瞬态过程总功率为：
Pall Pj Pf Pw
= 1-
1
( m v dv m g f v CD A V 3 )
3600
4
t
dt
21 .15
其中Pall为加速过程总功率（kw）由加速功率Pj、滚动 阻尼功率Pf与空气阻力功率Pw组成；dt为设计过程的迭 代步长，单位秒，为满足计算精度要求，步长通常取为 0.1秒。
最后将不同的加速时间与加速末速度代入式（15），计算得到车辆加速性能与电动机功率需求的三维关 系曲线。 考虑一定的电动机后备功率（约 20%），计算 得 Pmax3 。
综合考虑上述动力性指标（最高车速、最大爬坡度和 加速性）要求，根据式（1-6）确定电动机峰值功率为
pmax max( pmax1, pmax 2, pmax3 )
1.1 驱动电机类型的选择
适用于电动汽车的电动机可分为两大类，即有换向器电 动机和无换向器电动机。前者表示它们通常有换向器组件，而 后者则无换向器组件。
主要有以下几种电机类型；有换向器的直流电动机 ； 无换向器直流电动机 中的感应电动机、永磁电机 、开关磁阻 电动机 。
纯电动汽车的电动机应有较高的转矩／惯量比，尽可 能宽的高效率区和良好的转矩转速特性。在目前所用的电动机 驱动系统中，直流电机虽然具有良好的控制特性，但由于其自 身固有的缺陷，在电动汽车中用的越来越少。采用鼠笼式感应 电动机结构简单，运行可靠，大量应用在电动汽车中，但功率 密度和效率一般。开关磁阻电机结构更为简单，效率、转矩惯 量比也较高，但由于力矩波动及噪声过大，在电动汽车上用得 还不普遍。永磁无刷电动机系统具有最高的效率、转矩惯量 比，在电动汽车中得到了较广泛的应用。
(%)来确定电动机的功率。
首先，根据最高车速vmax (km/h)确定的最大功率为；
Pmax1

vmax （m g f+
3600 t
CD
A vmax2 21.15
）
(1-1)
式中为 t 传动系总效率，f为滚动阻力系数C，D 为空气
阻力系数，A为迎风面积m2（ ）
其次，根据最大爬坡度确定最大功率：
电动机的额定功率可根据峰值功率由下式求出：
P额

Pmax

（1-8 ）
式中 Pm ax——电机峰值功率； P额 ——电机额定功 率；λ——电机过载系数。 （电动机过载系数λ一般取为 2～3 ）
1.3 电动机额定转速及最高转速的选择
电动机的最高转速对电动机成本、制造工艺和传动 系尺寸有很大的影响。转速在 6000r/min 以上的为高速电 机，以下为普通电机。前者成本高、制造工艺复杂而且对 配套使用的轴承、齿轮等有特殊要求，一般适用于电动轿 车或 100kw 以上大功率驱动电机，很少在纯电动客车上使 用。因此应采用最高转速不大于 6000r/min 的低速电机。
pmax2ຫໍສະໝຸດ vi3600t
(m
式中最大爬坡角
g
f

cosmax
max arc
mg f s
tan imax 100
in

max

CD AVi 22.15
2
）
1-2
最后，根据加速性能来确定最大功率：
汽车起步加速过程可根据经验公式表示为：
v

vm
(
t tm
)
2
1-3
式中x为拟合系数，一般取0.5左右； Vm 和Tm分别为车辆的加速时间（S） 和车辆的末速度(km/h) 。
车辆在加速过程的末时刻，点击输出最大功率，因此，
Pa加ll-速max过=P程max最3=大功率1 要求(Pamllv-m2maxm为 g： f
3600tm t
dt

vm 1.5

tm

C21D.1 A5v23.m51-t5m )
根据上述由动力性三项指标计算各自最大功率，动力源 总功率P必须满足上述所有的设计要求，即：
m2
1.2 电动机峰值功率及额定功率的匹配
1.电动汽车动力系统参数匹配的基本原则
电动机的功率直接影响整车的动力性。电动机功率越
大，电动汽车的后备功率也越大，加速性和最大爬坡度越
好，同时也会增加电动机的体积和质量，正常行驶时电动
机不能在高效率区附近工作，降低了车辆的续驶里程。因
此，设计时通常依照电动汽车的最高车速vmax (km/h)、 初速度v0、末速度v，加速时间T丁(秒)和最大爬坡度lmax
即，新车质量＝原车整备质量－发动机质量－变速器质量－ 发动机附件质量+电池质量+电机质量+乘员质量。估算电动机、 电池和乘客等质量后，计算得到 veh_mass。
首先将不同的车速值代入式（1-1），得到最高车 速与电动机最大功率需求的关系曲线。再根据性能指标最 高车速，进而得到 Pmax1。
其次将不同的坡度值代入式（1-2），并假设车速 vi ，计算得到车辆最大爬坡度与电动机功率需求的关系 曲线。再根据最大爬坡度要求、车速，最终得到Pmax2 。
汽车仿真
——纯电动
纯电动汽车车动力系参数匹配
电动汽车的动力系统主要包括 电动机、动力电池、传动系和控制系 统四部分。电动汽车动力匹配的任务 是在满足整车动力性能要求的基础上 合理选择动力总成中各部件参数，降 低改装成本和提高续驶里程 。
1、电动机的参数匹配
电动机是纯电动汽车的唯一动力源，其性能与电动汽 车整车性能密切相关，因此，对电动机的选择及参数匹配是 研究设计纯电动汽车动力系统的关键之一。为了高性能地驱 动电动汽车，驱动电机在性能上须达到一定的要求，通常要 求驱动电机能够频繁起动／停车、加速／减速，转矩控制的 动态性能要求高；在低速或爬坡时，转矩要高，而在高速行 驶时，转矩要低；其次，驱动电机的的调速范围要宽，既要 工作在恒转矩区，又要运行在恒功率区，同时在整个调速范 围内还得保持较高的运行效率。
pmax max( pmax1, pmax2, pmax3 )
1-6
将整车参数代入上述公式并按照整车动力性要求，计算 得到电动机的峰值功率，计算过程如下：
整车通过改型为电动客车后，质量估算：
Mev =Mcon Mfc Macc Mgb +Mess Mmc Mpasgr 7 1-