ud?Rsid?Lqpid?wrLdid （2.1）
磁链方程为:
??Li??f （2.2）
qdd式中，ud，uq为d、q轴绕组电压；id，iq为d、q轴绕组电流; Ld，Lq为轴绕组电感; RS为定子相电阻; wd为转子电角速度;为?f永磁体基波励磁磁场链过定子绕组的磁链;p为微分算子。 电磁转矩为:
Te?pn??fiq??Ld?Lq?idiq? （2.3）
2.2.1传统客车整车参数和性能指标
纯电动客车是在传统燃油客车的基础上进行改装和设计的。由于纯电动客车采用了电驱动的动力总成，因此需要对动力总成上的驱动电机的性能参数、传动系的参数、蓄电池的参数进行匹配计算。匹配的目的是使电动客车性能能够达到设计要求，参数确定同时需要考虑制造成本，因此需要参考传统车的一些参数。这里给出传统燃油中巴的基本参数如表2.5所示
表2.5 传统客车乘车参数和性能指标
满载质量 整备质量 轴荷分配 外形尺寸 前/后悬 座位数 发动机 变速器 减速器速比 动力性 5950kg 3950kg 轴距 轮距 3935mm 前/后，1675/1520mm 前/后,2315/3635kg(满载) 前/后,1950/2000kg(空载) 长*宽*高，6990*2025*2740mm 1135/1920mm 25+1 排量 最大扭矩 最大功率 一档 二档 三档 最高车速 加速性能 最大爬坡度 5.591 2.870 1.607 6.33 105km/h 0～50km加速时间15s 最大爬坡度30% 最小离地间隙（后轴） 最小转弯直径 3.865L 343Nm/1400～1800rpm 88kw/2800rpm 四档 五档 倒档 1.000 0.802 5.045 185mm 14.4m 第 18 页 共 57 页
基于该传统中巴客车，同时参考国内当前同类现有电动汽车产品，设计的纯电动汽车性能指标确定为:
最高车速>100km/h;最大爬坡度>30%;0-50km/h的加速时间<15s;续驶里程>230km; 2.2.2动力电机参数确定
不管是传统汽车还是电动汽车，其整车总功率要求的确定原则都是相似的。都是根据整车的动力性指标来确定，即最高车速、加速性、爬坡度要求。对于大多数汽车，动力源最大功率往往是由加速性能或爬坡性能指标决定的。利用车辆动力学理论，通过计算汽车按要求指标运行的驱动力和行驶阻力平衡方程，来得出在对应指标要求下的动力源所需最大功率。
电动汽车的动力性指标包括最高车速vmax?km/h?、v0?vt?km/h?加速时间T(秒)及最大爬坡要求imax?%?。 首先，根据最高车速
确定最大功率
为，
vmax?CD?A?vmax2?Pmax1??m?g?f?? （2.4）
3600??t?21.15?式中，?t为整车动力传动系效率，f为滚动阻力系数。 其次，根据爬坡性能确定的最大功率为:
vi?CD?A?vi2???Pmax2?m?g?f?cos?max?m?g?sin?max? ?3600??t?21.15?? （2.5） 式中?max=tan?1（imax/100）。 最后，根据加速性能来确定动力源总功率。 汽车起步加速过程可以按下式来表示:
txv?vm() (2.6)
tm式中，x为拟合系数，一般为0.5;t二为加速过程的时间;、为加速过程的末速度。 假设整车在平坦路面加速，根据整车加速过程动力学方程，其瞬态过程总功率为:
Pall?Pj?Pf?Pw1?dvCD?A3? （2.7）
?v????m?v?m?g?f?v?3600??t?dt21.15?第 19 页 共 57 页
式中，Pall为加速过程总功率，Pi为加速功率，Pj为滚动阻力功率，Pw为空气阻力功率。
整车在加速过程的末时刻，动力源输出最大功率，因此加速过程最大功率要求
Pall?max：
Pall?max?Pall(t)t?tm
x?tm?dt??m?g?f?vm??m?vm?CD?A3 （2.8） ???vm?vm?????vm?3600??t?dt?3600??t76140??t?tm????式中，dt为设计过程的迭代步长(s)，通常取0.1秒便能满足精度要求。 根据上述由动力性三项指标计算的各自最大功率，动力源总功率Pall?max必须满足上述所有的设计要求，
Ptotal?Pmax?max?Pmax1,Pmax2,Pmax3? （2.9）
整车通过改型为纯电动客车后，质量估算如下所示，
Mev?Mcom?Mfc?Macc?Mgb?Mess?Mmc?Mpasgr （2.10）
式中代表:
新车质量=原车整备质量一发动机质量一变速器质量一发动机附件质量+电池质量十电机质量+乘员质量
通过计算新车质量估计为6000kg。
根据最高车速指标vmax=100km/h，带入公式 (2.4)，计算有Pmax1=60kw。 根据爬坡性能指标vi=15km/h,ii =30%带入式 (2.5)得Pmax2=83kw。
根据加速性能指标vi=0-50km/h，Ti=15s，带入式(2.6)(2.7)(2.8)，并考虑后备余量约20%后，得Pmax3=60kw。
因此，综合考虑以上动力性指标要求，该电动汽车动力源总功率需求确定为
Ptotal=max(Pmax1,Pmax2,Pmax3)=90kw。 根据以上计算确定电机的具体参数。 1电机功率的确定
对于纯电动汽车，整车驱动功率全部来自主电机，即上述计算的总功率Ptotal，即为主电机的最大功率。Pmax=Ptotal=90kw。电动机的额定功率可根据峰值功率由下式求出
P额?Pmax? （2.11）
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式中，?为过载系数，P额为电机额定功率。
电机过载系数一般?=2～3计算，则电机的额定功率P额=30～45kw。 2电动机转速的选择
转速在6O00r/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。
驱动电动机的最高转速与它的额定转速的比值也称为电机扩大恒功率区系数
?，随系数?值的增大，电动机可在低转速区获得更大的转矩，有利于提高车辆的加速性能和爬坡性能。但?值的过大增加会导致电动机工作电流的增大，增大了逆变器的功率损耗和尺寸。因此?值一般取2-4，计算出电动机的额定转速应在1500-3O00r/min之间。 2.2.3动力传动系参数确定
汽车传动系的传动比的选择对汽车的动力性与燃油经济性有很大影响。纯电动车也是如此，必须充分考虑到满足这两个基本性能的要求。传动比主要是变速器和主减速器速比的匹配确定。最大传动比主要取决于最大爬坡度，最小传动比主要取决于最高车速。 1最大传动比的选择
传动系最大传动比imax是变速器最低档速比ig1，与主减速器速比i0的乘积，由电动机的峰值转矩和车辆最大爬坡度决定。
G(fcos?max?sin?max）rig1i0? （2.12）
Ttqmax?T式中，f为滚动阻力系数，?max为最大爬坡角度，r为车轮滚动半径，Ttqmax为最大驱动力，?T为传动系总效率。代入原车型数据计算得ig1i0> 36.80 考虑原驱动桥不变，即减速器速比i0=6.33不变，ig1 > 5.81 2最小传动比的选择
传动系最小传动比imax是变速器最高档速比igmax与动机的最高转速和车辆最高车速决定。
i0的乘积，由电
nrimin?0.3768max （2.13）
vmax代入数据有，imin?i0igmax<12.47，所以变速器最高档速比igmax<1.95。
由于电动机不但调速范围大，而且具有基速以下为恒转矩区，基速以上为恒功率区的输出特性，因此其转矩特性曲线比发动机转矩特性曲线更理想。基于电
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机的这种特性，从降低整车质量的角度出发纯电动客车采用两档变速器。变速器的高速档用于正常行驶，低速档用于坡路起步和爬陡坡。根据以上计算综合考虑加工和制造等因素，确定变速器的两档速比选择为6.24和 1.82。 2.2.4动力电池参数确定
电池一般具有能量型与功率型两种，对于纯电动车要求采用能量型电池，即匹配时主要考查其能量要求，即电池要求高容量，增加其续驶里程。而电池容量与其功率成正比，容量越大，其输出的功率越大，使其功率一般均能满足电系统要求，因此主要是根据其续驶里程来确定电池容量。电池参数匹配一般要满足系统的电压等级，功率要求、最大充放电电流限制等多方面的因素，对于纯电动行驶，需计算电池的能量要求。
对于所设计的城市中巴客车，电压等级选择:参考同类纯电动常用的电系统电压等级为288V。
由于电池的能量计算公式为
Wess?Uess?C/1000 （2.14）
式中，Wess为电池组的实际能量(kwh)，Uess为电池组的平均工作电压(v)，C为电池块的能量(Ah)。
汽车以纯电动行驶里程S(km)所需的能量，可以通过式(2.15)(2.16)计算。假定汽车以Vele(km/h)速度行驶，
1Pele?3600?2?Cd?A?Vele??m?g?f???Vele （2.15）
21.15????Wroad?Pele?t?Pele??S/Vele? （2.16）
Pele为驱动所需的功率(kw); Wroad为行驶里程是S（km）时所需的负载能量(kwh)。因此需要检验Wess?Wroad，由此可通过变化，即根据电池容量与电压直接求续驶里程，计算公式为式 (2.17)
S?Uess?C??soc?Vele/Pele （2.17）
式中:?soc为电池块的有效放电容量。(电池不可能完全100%放出其额定容量，比如从开始的90%放电到20%，那么该系数即为70%，即可放出其最大容量的70%。)
由上式，按车辆的续驶里程230km指标，选择容量为300Ah的电池即能满足要求。
2.2.5纯电动客车匹配结果
按照纯电动客车动力性能和续驶里程的指标完成了纯电动客车动力系统的参数确定。依据电机的转速和转矩以及动力电池的容量等要求，项目组选择了电机和电池，并对选择的电机和电池性能进行了台架试验验证。验证满足要求后确定了动力系统设计方案。动力总成方案确定后的整车参数如表2.6所示
表2.6纯电动客车整车参数
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