电机系统计算报告

1、电机系统计算报告目录1概述22整车性能参数要求23电机系统参数计算33. 1电机功率33.1.1额定功率33. 1. 2加速功率33. 1. 3爬坡功率43. 2电机转速53. 2. 1最高转速53. 3电机扭矩53. 3. 1峰值扭矩53. 3. 2额定扭矩及额定转速63. 3.3电机参数选择63. 3. 4电机控制器参数选择73. 4电机特性曲线73. 4. 1电机特性曲线图73.4.2电机map图93.4.3电压变动的电机n-T图103.4.4电压变动的电机n-P图114参数校核124. 1功率校核124. 2最高转速校核124. 3峰值转矩校核121概述NA01-ME100纯电动汽车动

2、力驱动系统采用永磁同步电机加单级减速器及多档减速器两种型式，根据整车性能参数要求及整车输入条件，对车用电机的参数进行设计计算，以满足整车对动力性的要求。2整车性能参数要求整车性能参数要求及整车基本参数如表1、表2所示:表1整车性能参数要求项目开发目标备注单档多档动力性lkm最高车速(km/h)12015030分钟最高车速(km/h)1201200 50km/h加速时问(s)66最大爬坡度775080km/h加速时问(s)18180100km/h加速时问s)25%30%环境适应性低温冷启动性能正常起动、行驶动力电池低温(-20 0C)容量70%最高允许环境温度C0C)45表2整车基本参数参数名称

3、参数值单档多档整车质量(整备/满载)(kg)1400/1775迎风面积A (m2)2. 13空气阻力系数CD0. 25轮胎半径(m)0. 293路面附着系数()0.8滚动阻力系数f(经验公式，ua为车速(km/h)机械传动效率()0. 9汽车旋转质量系数1. 036减速器速比7. 7933. 462/1. 87/1. 258/0. 943/0. 784/3. 231主减:4. 3893电机系统参数计算 车用驱动电机系统的计算主要依据整车性能参数要求，主要对电机系统以下三个指标进行计算，即:电机功率、电机转速、电机扭矩。3. 1电机功率3.1.1额定功率 汽车以最高车速行驶时，忽略加速阻力和坡道

4、阻力，电机的额定功率应当大于克服汽车滚动阻力和风阻所需的功率。 由下式计算出不同车速下电机所需的功率按下式计算:.(1)式中:CD空气阻力系数;A迎风面积，单位为m2m;Ua一一汽车行驶速度，单位为km/h;一一滚动阻力系数;T动力传动系统机械效率;根据整车基本参数，各车速下所需功率如表3所示: 表3电机功率车速(km/h)计算功率(kW)预留l0%余量(kW)单挡125(最高车速)25.5328.08120 (30min最高车速)23.225.52多档150(最高车速)39.9243.91120 (30min最高车速)23.225.52根据以上计算并预留一定余量电机功率取为30kW60min

5、, 50kW5min3. 1. 2加速功率车辆加速功率的计算公式如下所示:.(2)式中:CD一一空气阻力系数;A一一迎风面积，单位为m2m;一一汽车行驶末速度，单位为m/s ;一一汽车行驶初速度，单位为m/s ;一一滚动阻力系数;一一空气密度，p =1.2258N.s2.m-4t一一时间，单位s;根据整车动力性要求及基本参数，各加速时间下所需功率如表4所示:表4加速功率速度时间(s)计算功率(kW)预留l0%余量(kW)050km/h635.539.055080km/h749.354.20100km/h1852.0157.2根据上述计算并预留一定余量，电机的峰值功率取为58kWlmin, 62

6、kW30min3. 1. 3爬坡功率车辆满载爬坡功率按式(3)计算:.(3)式中:CD空气阻力系数;A迎风面积，单位为m2m;ua一一汽车行驶速度，单位为km/h ;一一滚动阻力系数;T一动力传动系统机械效率;根据整车动力性要求及基本参数，爬坡所需功率如表_5所示:表5爬坡功率车速(km/h/坡度计算功率(kW)预留l0%余量(kW)单挡20/0.2528.9531.8530/0.1222.725.0160/0.0419.8221.81多档20/0.334.0337.4330/0.1222.725.0160/0.0419.8221.81由以上计算可得，电机功率需求如表6所示: 表6驱动电机需求

7、功率项目开发目标30秒所需功率(kW)62kW 30s1分钟持续功率(kW)58kW lmin5分钟持续功率(kW)50kW_5min60分钟持续功率(kW)30kW 60min 以上是理论计算值，电机参数的选择还需考虑扭矩和转速的需求。3. 2电机转速3. 2. 1最高转速电机最高转速按式(4)计算:.(4)式中:一一电机最高转速，单位为rpm ;一一汽车行驶速度，单位为km/h ;一减速器减速比;一主减速比;r一车轮半径，单位m;根据整车动力性要求及基本参数，不同速比下的电机最高转速如表7所示:表7最高转速型式最高车速(km/h)减速比电机转速(rpm)电机转速(rpm)(5%余量)最高转

8、速选定值(rpm)单挡1257.793881992609500多档1503.440984673490760003. 3电机扭矩3. 3. 1峰值扭矩由于汽车在爬坡时忽略加速阻力，根据汽车行驶方程，汽车爬坡时必须满足: 其中，滚动阻力为Ff=mgfcos; 坡度阻力为Fi=mg sin;电机最大扭矩按式(5 )计算:.(5)根据整车动力性要求及基本参数，不同速比下的电机峰值扭矩如表8所示:表8峰值扭矩型式减速比电机扭矩(N. m)电机扭矩(N.m)(10%余量)峰值扭矩选定(N. m)单挡7.793187.88206.7220多档15.1947112.98124.281483. 3. 2额定扭矩

9、及额定转速电机额定转速按式(6)计算: .(6) 电机额定转矩按式(7)计算: .(7)根据上述计算结果，电机额定转速及额定扭矩的选择如表9所示: 表9电机的额定转速及转矩型式峰值功率 (kW)峰值扭矩(N.m)额定功率(kW)额定扭矩选定值 (rpm)额定转速选定值(rpm)单挡62220302700106多档62148304000723. 3.3电机参数选择根据上述计算过程，对电机参数的具体要求如表10所示: 表10驱动电机参数项目参数需求单档五档型式永磁同步电机62kW 30s220N.m148N.m58kW1 min205N.m138N.m50kW 5min177N.m119N.m30

10、kW 60min106N.m72N.m基速2700rpm4000rpm最高转速9500rpm6000rpm电机效率95%电机重量45%绝缘等级H冷却方式水冷3. 3. 4电机控制器参数选择PCU总成(电机控制器)参数要求如表11所示:表11 PCU总成(电机控制器)相关参数项目单位参数要求输入电压范围VDC200-450额定电压VDC300转矩控制精度额定以下5 N.m,额定以上5%冷却方式水冷控制器最高效率%95高效区范围%80%区域占80%防护等级IP65PCU总成重量Kg25.4转速控制精度rpm基速以下3%，基速以上5%冗余控制功能具备CAN失效后，模拟控制有效，双路模拟信号输入模拟量

11、1: 0. 57V-2. 7V加速踏板模拟量2: OV-4V对应档位能量回馈功能有具备在制动和滑行时能量回馈功能3. 4电机特性曲线3. 4. 1电机特性曲线图单档电机特性曲线如图1所示:图1单档电机工作特性曲线图多档电机特性曲线如图2：图2多档电机工作特性曲线图3.4.2电机map图电机map图如图3、 4：图3单档电机map图图4多档电机map图3.4.3电压变动的电机n-T图单档电机电压变动的n-T曲线如图_5所示:驱动电压与电机转矩图5单档电机电压扭矩图多档电机电压变动的n-T曲线如图6所示:驱动电压与电机转矩图6多档电机电压扭矩图3.4.4电压变动的电机n-P图单档电机电压变动的n-P曲线如图7所示: 驱动电压与电机功率图7单档电机电压功率图多档电机电压变动的n-P曲线如图8所示:驱动电压与电机功率图8多档电机电压功率图4参数校核4. 1功率校核 电机的功率按照公式(1)进行校核，可计算出不同车速下的电机驱动力与道路阻力如表12所示:表12功率校核型式最高车速(km/h)电机功率(kW)峰值驱动力(N)道路阻力(N)单挡125621607680多档150621339862通过上表计算结果可看出电机的峰值驱动力大于对应的道路阻力，满足整车性能目标要求。4. 2最高转速校核电机最高转速按公式(8)进行校核计算:.(8)根据整车动力性要求及基本参数，不同峰值转速下的车速如表1