电机系统计算报告概论

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64. 3. 4电机控制器参数选择73.4电机特性曲线71.1.1 1电机特性曲线图71.1.2 电机 map 图91.1.3 电压变动的电机n-T图10344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NAOI-ME 100纯电动汽车动力驱动系

2、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1km最高车速(km/h)120215030分钟最高车速(km/h)1202120050km/h加速时间(s)W6W6最大爬坡度W7W75080km/h加速时间(s)W18<180-100knVh加速时间vs)25%230%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270%最高允许环境温度C0C)4

3、5表2整车基本参数参数名称参数值单档多档整车质量(整备/满载)(kg)1400/1775迎风面积A (nP)2. 13空气阻力系数Cd0. 25轮胎半径(m)0. 293路而附着系数(<p)0.8滚动阻力系数ff = 1.20.0095 + 0.0021 急 + 0.0003(需厂 (经验公式，ua为车速(km/h)机械传动效率(r|)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

4、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：r）r 360076140式中：Cd空气阻力系数；A一迎风而积，单位为m2m;Ua 一一汽车行驶速度，单位为km/h;f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10%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

5、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. 50kW5min3.L 2加速功率车辆加速功率的计算公式如下所示:2* 劭。pC/)Au/(2)匕=112*r35式中：Cd一一空气阻力系数；A迎风而积，单位为m2m;iif汽车行驶末速度，单位为m/s;4 一一汽车行驶初速度，单位为m/s;f一一滚动阻力系数；p空气密度，p=1.2258N.s2.nr4t 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加速功率速度时间计算功率(kW)预留10%余量(kW)050km/h635.

6、539.055080km/h749.354.20-100km/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. 62kW30min3.L 3爬坡功率车辆满载爬坡功率按式计算:P _ 1(3%cos。 gjsina “3600360076140式中：Cd空气阻力系数；A一迎风而积，单位为m2m;ua汽车行驶速度，单位为km/h ;f一一滚动阻力系数；1T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10%余量 (kW)单挡20/0.2528.9531.8530/0.122

7、2.725.0160/0.0419.8221.81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 Imin5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C3. 2电机转速3. 2.1最高转速电机最高转速按式(4)计算:“max"mad/.0.377r(4)式中：“max电机最高转速，单

8、位为rpm ;，“max汽车行驶速度，单位为km/h ;ig一减速器减速比；io一一主减速比；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 (kni/h)减速比电机转速 (rpm)电机转速(rpm) (5%余量)最高转速选定值 (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:F,NF卢 R其中，滚动阻力为F尸mgfcos0;坡度阻力为R=mg sin Q;电机最大扭矩

9、按式(5)计算：F _ 7v。由r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15.1947112.98124.28148电机额定转速按式(6)计算：额定=9550*%慎/。值 (6)电机额定转矩按式(7)计算：Gift =9550*%值 / 就定(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«k .额定扭矩选定值(ipm)

10、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.ni148N.m58kWl min205N.m138N.m50kW 5min177N.ni119N.m30kW 60min106N.m72N.m基速22700rpm>4000rpm最高转速129500rpm>6000rpm电机效率>95%电机重量W45%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

11、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KgW25.4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给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:22

12、00100020003000400050006000700093009000图2多档电机工作特性曲线图n(rpm)图1单档电机工作特性曲线图多档电机特性曲线如图2：0100020003000400050006000n(rpm)(ENH342电机map图电机map图如图3、4：图3单档电机map图(E.N)l160(EN 二图4多档电机map图3.4.4电压变动的电机n-P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010003300200040005000600070009000900010000电机转速n(rpm)图8多档电机电压功率图图5单档电机电压扭矩图多档电机电压变动

13、的n-T曲线如图6所示：140130120110100901000 2C0D 3COO 40C0 5COO KOO电机转速n (rpm)驱动电压与电机转矩 160 150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340V325Vi)330V250V10002000 XOO4000500060007Q00 80CO 900010000电机转速n(rpm)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9 40V 926V25CW(MX) d 世3W 出01000200030004ODO50306000电机转速n (rpm)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 (kni/h)电机功率 (kW)峰值驱动力Z)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进行校核计算:max_。377 木八Jr认(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13所示:表13峰值扭矩型式减速比电机峰值转速 (rpm)要求最高车速