董銘

摘 要：隨著能源、環(huán)境問題越來越突出，純電動(dòng)汽車的研究越來越被人們重視。驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)于純電動(dòng)汽車而言，是不可缺少的一部分，在純電動(dòng)汽車中扮演著重要的角色。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力輸出對(duì)汽車的動(dòng)力性能有著直接的影響。因此在純電動(dòng)汽車中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力參數(shù)選型至關(guān)重要。文章討論了純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)選型的基本要求、純電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)初步確定的原則。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車；驅(qū)動(dòng)電機(jī)；動(dòng)力；選型

汽車作為當(dāng)今世界上的主要交通工具，其數(shù)量一直在持續(xù)增加。眾所周知，汽車尾氣的排放是造成大氣污染的主要原因之一，同時(shí)隨著汽車數(shù)量的不斷增加，對(duì)石油等能源的需求越來越大。純電動(dòng)汽車作為低消耗零污染的新能源汽車得到國(guó)家和政府的大力支持。純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車在動(dòng)力輸出上有很大的差別，本人在多年的研究過程中，通過實(shí)踐和分析總結(jié)了一些關(guān)于純電動(dòng)汽車在動(dòng)力系統(tǒng)匹配中驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型的基本原則。

1 純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)選型的基本要求

對(duì)于純電動(dòng)汽車而言，其經(jīng)濟(jì)、動(dòng)力性能指標(biāo)主要包括：最高時(shí)速（km/h）、百米加速時(shí)間（s）、連續(xù)爬坡速度（km/h）、最大的爬坡度（%）以及續(xù)航公里數(shù)（km）等。所以，在對(duì)純電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行匹配時(shí)主要針對(duì)上面提到的幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行匹配。

純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)有很大的不同，其中最主要的不同之處在于純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速附近效率是最高的，并且能夠承受短時(shí)間內(nèi)的過載輸出。以下是純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主要特性：

（1）功率恒定區(qū)與扭矩恒定區(qū)：與傳統(tǒng)汽車的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)相比，純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)在達(dá)到額定的轉(zhuǎn)速之前，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩是一個(gè)恒定的數(shù)值，其轉(zhuǎn)速與功率成正比例關(guān)系；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之后，其功率變成額定值，轉(zhuǎn)速與扭矩成反比例關(guān)系。

（2）高效率區(qū)：在純電動(dòng)汽車的中，最高的運(yùn)行效率是在額定轉(zhuǎn)速附近的。

（3）零轉(zhuǎn)速扭矩的輸出：傳統(tǒng)汽車的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)其扭矩的輸出是在一定轉(zhuǎn)速下才能實(shí)現(xiàn)的，沒有轉(zhuǎn)速扭矩就無法輸出，并且輸出的扭矩也不能立刻達(dá)到最大值。而驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠在零轉(zhuǎn)速時(shí)就能輸出扭矩并且達(dá)到最大值。

（4）過載輸出：在短時(shí)間內(nèi)（一般情況下為3min左右，與電機(jī)的設(shè)計(jì)以及散熱性能的好壞有關(guān)）驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以過載輸出，其λ（過載系數(shù)）在2附近波動(dòng)。

由于純電動(dòng)汽車受到技術(shù)（電池的續(xù)航能力等）、配套設(shè)施（充電樁等）的限制，目前主要是在城市區(qū)域內(nèi)使用，高速路上很少。因此其最高時(shí)速一般在100km/h之內(nèi)。在汽車的行駛過程中，急加速以及高速行駛時(shí)需要大功率的，而對(duì)于中低速的勻速行駛需要的功率是很小的，因此在設(shè)計(jì)的過程中充分的利用電機(jī)過載輸出的特性以此來提高加速性能，與此同時(shí)要使阻力功率保持早額定功率范圍之內(nèi)。因此，對(duì)于純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力參數(shù)的選型要滿足以下幾點(diǎn)要求：

（1）電機(jī)的最大功率既要滿足電動(dòng)汽車加速性能的要求又要滿足最高時(shí)速的要求。

（2）要保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率滿足在車輛連續(xù)行駛過程中所需的功率，并且要剩余一定的電量（大約在10%左右）。

（3）要保證驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最大扭矩滿足急加速時(shí)所需的扭矩以及爬坡時(shí)最大爬坡度的要求，與此同時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定扭矩要滿足純電動(dòng)汽車在市區(qū)行駛時(shí)連續(xù)爬坡的要求。

（4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速要盡可能在電機(jī)運(yùn)行的高效率區(qū)附近工作，并且盡可能在使電機(jī)處在或者接近滿負(fù)載。

2 純電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)初步確定的原則

傳統(tǒng)汽車內(nèi)燃機(jī)的設(shè)計(jì)一般是依據(jù)汽車所達(dá)到的最高車速來對(duì)內(nèi)燃機(jī)的功率進(jìn)行初步的選擇。而對(duì)于純電動(dòng)汽車來說，其動(dòng)力是依靠電機(jī)來輸送的。電機(jī)的過載、“堵轉(zhuǎn)”以及速度-扭矩的特性使得它與內(nèi)燃機(jī)有著很大的區(qū)別。因此要想保證純電動(dòng)汽車的動(dòng)力以及續(xù)航能力，必須要選擇合理的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率以及傳動(dòng)比率。為了確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要參數(shù)，下面介紹幾種重要的數(shù)學(xué)模型。

2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率的確定

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定功率是由汽車在行駛過程中最高的車速來確定的。

其中：PN為汽車電機(jī)的額定功率，其單位為kW；？濁T汽車行駛過程中的傳遞效率；m為汽車的最大質(zhì)量，其單位為kg；f為汽車行駛過程中的滾動(dòng)摩擦系數(shù)；Cd為汽車行駛過程中的風(fēng)阻系數(shù)；A為汽車行駛過程中的迎風(fēng)面積，其單位為m2；Umax為汽車行駛過程中的最高車速，其單位為km/h。

2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速的確定

純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速是由汽車在正常行駛過程中的常規(guī)車速來確定的。其公式為：nN=其中：nN為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，其單位為r/min；ig為傳動(dòng)比率；io為主減速比率；uN為常規(guī)的車速，其單位為km/h；r為滾動(dòng)車輪的半徑，其單位為m。

2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的確定

純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩是由電機(jī)的額定功率與轉(zhuǎn)速的比值來確定的。MN=，其中MN為額定轉(zhuǎn)矩，其單位為N·m。

2.4 驅(qū)動(dòng)電機(jī)低速轉(zhuǎn)矩的確定

在汽車爬坡過程中，假設(shè)是勻速行駛的，所受到的阻力中不考慮加速阻力，那么汽車所需要的電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的大小為：Ft=Ff+Fw+Fi其中：Ft為純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)力，也就是爬坡所受的阻力；Ff為汽車行駛過程中所受的滾動(dòng)阻力；Fw為汽車行駛過程中所受的空氣阻力；Fi為汽車行駛過程中所受的爬坡阻力。

3 結(jié)束語

純電動(dòng)汽車作為一種新能源汽車，逐漸被越來越多的使用，而驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為純電動(dòng)汽車的核心部分，其動(dòng)力參數(shù)的選型對(duì)于純電動(dòng)汽車來說至關(guān)重要。只有選擇正確的動(dòng)力參數(shù)，純電動(dòng)汽車才能在動(dòng)力性能以及續(xù)航能力上滿足人們的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]徐戰(zhàn)林，李博.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力參數(shù)選型淺探[A].第六屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2009.

[2]徐林勛，趙小羽，張送.純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型方法研究與計(jì)算界面設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2014，02：37-39.