由于电机具有低速恒扭矩,高速恒功率的特性,所以一般与电机匹配的变速器档位数不超过三档。本文中变速器采用二档变速器,因为倒档可用电机反转实现,故变速器无需再设置倒档,驱动方式为前轮驱动,电机与变速器之间采用花键连接
[1,2]
。2电动汽车组成及主要参数
电动汽车的组成如图1所示:驱动控制系统主要由电机
和电机控制器组成,电机和动力电池之间的能量流动通过控制器调节,
电机与车轮通过机械传动装置连接
。图1纯电动汽车组成示意图表1纯电动汽车整车的主要参数
参数数值
长×宽×高(mm)
4550×1705×1495
轴距(mm)2605前(后)轮距(mm)1470/1460车辆整备质量(kg)1150车辆设计总重(N)
14210风阻系数0.33迎风面积(m*m)2.16车轮半径(mm)307.5机械系统总传动效率0.92旋转质量转换系数1.1
空气阻力系数0.0096+1.525×10-5·ua
主减速比4.176一(二)档传动比
3.765/1.531'
表2
设计要求
参数数值最高车速(km/h)80市区常规车速(km/h)
35左右加速时间t0-80km/h<=25s最大爬坡度imax以15km/h等速>=20%
工况续航里程L
>=100km
—136—
3
动力系统参数匹配
3.1
电动汽车驱动电机的选配
纯电动汽车的驱动电机应该具有如下特点:能频繁的启
动、停车、加减速,对转矩控制的动态要求比较高,低速行驶和爬坡时要求高转矩,高速行驶时要求低转矩。驱动电机的主要计算参数有:最大转矩,额定功率,最大功率,最大转速。
纯电动汽车行驶的方程式为:
Ttqigii0ηTr=Gfcosα+CDA2du
21.15ua+Gsinα+δmdt(1)其中:Ttq为电机转矩,ηT为机械系统总传动效率,igi与i0分别为变速箱速比与主减速比,CD与A分别为风阻系数与迎风面积,δ为旋转质量转换系数[3]
。
3.1.1
驱动电机的转矩
最大转矩应该满足电动汽车在低速档所设计的最大爬坡度,根据式(1)可知:
Tmaxig1i0ηTr≥mgfcosαmgsinαCDAm+m+
21.15u2
i
(2)
其中:αm为设计的最大爬坡度,ui为爬坡时的速度,取为
15km/h,f为空气阻力系数。计算得:Tmax≥76.45N·m.3.1.2
驱动电机的功率
将汽车行驶方程式两边乘以行驶车速,并经单位换算后得出汽车功率平衡方程式如下:
P1mgfcosαCDA3δmuadue≥
η(3600mgsinα
a+3600ua+76140ua+
T12960dt
)
(3)
其中:Pe为额定功率,额定功率必须要满足汽车以最高稳定车速行驶,根据式(3)有:
Pe≥
1mgfCDAηu+u
3
(4)
T(3600max76140max
)
其中:umax为汽车设计最高速度。求得:Pe≥8.92kW.
驱动电机的最大功率应满足汽车的最大爬坡度,根据式(3)有:
P1amCDA3em≥
mgsinη(mgfcosam
3600ui+3600ui+76140ui)
(5)
T
其中:Pem为电机最大功率,求得:Pem≥16.28kW.3.1.3驱动电机的转速
驱动电机的最大转速应该对应着汽车行驶的最大速
度,有:
ni0ig2umax
p≥
0.377r
(6)
其中np为最大转速,umax为设计的最大行驶速度,求得:np≥4412rad/s[4].3.1.4
电机参数
根据以上计算结果,选择永磁直流无刷电机,具体参数如表3所示。