电动汽车电机驱动系统动力特性与电机参数匹配
纯电动汽车驱动系统的参数匹配及性能分析
第33卷第3期机电#$%&'()Vol.33,No.3 2020年5月Development&Innovation of M achinery&E lectrical P roducts Ma y.,2020文章编号：1002-6673(2020)03-057-04纯电动汽车驱动系统的参数匹配及性能分析姜旭1,张肖野1,赵二明"，朱咏光"(1.中机寰宇认证检验有限公司，北京102600；2江西昌河汽车有限责任公司北京分公司，北京101300)摘要：纯电动汽车驱动系统参数匹配及性能优劣直接影响整车最高车速、最大爬坡、动力性能和一次充电续驶里程$本论文基于轻客传统车型，通过理论建模分析，完成了纯电动汽车用驱动系统主要参数匹配，进行了电机台架验证试验，给出了纯电动汽车驱动系统开发建议$关键词：纯电动汽车&驱动系统&参数匹配&性能分析中图分类号：U469.72文献标识码：A doi:10.3969/j.issi.1002-6673.2020.03.020The Parameters Matching and Performance Analysis of Pure Electric Vehicle Drive SystemJIANG Xu1,ZHANGXiao-Y/,ZHAO Er-Ming2,ZHU Yong-Guang1(l.China Machine Huanyu certification and Inspection Co.,Ltd,Beijing102600,China；2.Jiangxi Changhe Automobile Co.,Ltd.,Beijing Branch,Beijing101300,China)Abstract:The parameters matching and performance of pure electric vehicle driving system directly affect the maximum speed, climbing, power performance and one-time charging driving range.In this paper.based on the traditional light passenger vehicle,through theoretical modeling and analysis,the main parameters of driving system are matched,and the motor bench test is carried out,and the development suggestions of driving system are given.Key words:pure electric vehicle；driving system；the parameters matching；performance analysis0引言纯电动汽车一般由车身、底盘、动力系统等组成（其车身和底盘与传统汽车结构相类似，甚至有所简化，但其动力系统与传统汽车相比存在较大差异）传统汽车动力来源于发动机，构造复杂，纯电动汽车动力来源于电池,构造相对简单）随着电驱动技术不断发展，驱动系统的参数匹配及性能分析已成为纯电动汽车的核心技术）1研究内容和指标纯电动为,在传统车有底盘和车身基础上进行开发，在确定一级减速比与减速器传动比及行驶性能前提下，驱动系统性能参数数学模型，进行选择匹配）在动力参数匹配中首先确定驱动电机，成车驱动系统的）修稿日期：2020-04-10作者简介：姜旭（1983-），男，北京人，工程硕士，高级工程师。
电动汽车电驱动理论与设计 第2版-电动汽车电驱动理论与设计-03-电动汽车电驱动系统参数匹配
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i
电 机 驱 动 系 统 效 率 ×100%
0.8 0.6 0.4 0.2 0 100 2500
电 机 驱 动 系 统 效 率 ×100%
0.8 0.6 0.4 0.2 0 150 100 车 速 V/(Km/h) 1000 50 0 0 500 时 间 t/s 1500
50 车 速 V/(Km/h) 0 500 0
M HEV [(1 HFW ) ice bat HFW em ] T
为蓄电池效 为发动机效率利用指数； HF 式中： 为混合动力系统的动力混合程度； 率； 为电机驱动系统效率利用指数； 为传动系效率。
高效区利用率 基于工况的运行效能 效率利用指数 系统匹配指数
电驱动系统评估方法
电机驱动系统综合性能评价指标
1. 高效区利用率 定义为电机驱动系统效率位于某区间的工作点数量与全部工作点数量的比值，记为 i 高效区利用率定义为效率大于80％的工作点数量与全都工作点数量的比值。 N i i N 以表3-2所示的国内某混合动力汽车参数为例，结合具体行驶工况进行仿真。图3-13 为两种典型行驶工况，图3-14为电机驱动系统工作点分布范围。
由电动机的最大输出转矩和最大爬坡度对于的行驶阻力确定传动系的速比下 限为
电动车辆电驱动系统性能评估方法和标准
汽车行驶工况
按照用途来分，行驶工况可分为标准工况和非标准工况。标准工况是由一个国家或 地区通过法规形式确立的用于认证和检测等用途的行驶工况。非标准工况则属于一 些研究机构和汽车厂商用于特定研究用途的非法规类行驶工况。 按表现形式分，行驶工况可分为瞬态和模态工况。瞬态工况的速度——时间曲线与 车辆实际运行过程非常相似，更符合车辆实际行驶特征；模态工况的车速——时间 曲线主要由一些折线段组成，分别代表匀速、匀加速和匀减速等运行工况.
电动汽车驱动电机参数匹配研究
电动汽车驱动电机参数匹配研究作者：严永利张国栋周运强刘文涛王峻亓新春张强刘振防来源：《中国科技博览》2018年第06期[摘要]随着纯电动汽车的大量应用，对电动车设计研发过程中的动力匹配设计要求也越来越高。
为保障电动汽车在行驶中具有良好的动力性和经济性，就要求对电动汽车的驱动电机进行合理的计算和匹配选型。
电动车驱动电动机的匹配主要考虑转速、功率、转矩、额定电压、绝缘等级、防护等级、工作制几个因素。
本文从实际出发，介绍了电动汽车驱动电机的匹配计算方法，为行业同仁在进行电动汽车驱动电机参数匹配时提供可行的思路。
[关键词]电动汽车，驱动电机，动力匹配中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0089-011 驱动电机的转速电机的最高转速与电动汽车的最高车速之间的关系为：式中，nmax为电机最高转速，r/min；vmax为电动汽车的最高车速，Km/h；it为电动汽车传动系统的传动比；r为车轮半径，m。
电动汽车最高车速是指电动汽车能够往返各持续1Km以上距离的最高平均车速。
电机额定转速为；式中，ne为电机的额定转速；β为电机扩大恒功率区系数。
β值越大，在低转速区电机就可获得越大的转矩，有利于提高车辆的加速能力和爬坡性能，稳定运行性能好；但β值太大，会增大电机的工作电流，同时功率变换器件的功率损失和尺寸也会增大，因此β值不宜过高。
Β通常取值为2-4。
2 驱动电机的功率驱动电机是纯电动汽车行驶的唯一动力源，对整车的动力性有直接的影响。
电机功率的选择需要充分平衡动力性和经济性。
2.1 驱动电机的额定功率正确选择驱动电机的额定功率很关键，如果选择功率过小，则电机会经常在过载状态下运行；相反，如果选择功率太大，则电机会经常工作在欠载状态，效率及功率因数降低，不仅浪费电能，而且为了达到预期的续航里程还要增加动力电池的容量，综合经济效益下降。
电机的额定功率应使电机尽可能工作在高效率区。
电动汽车动力匹配计算规范(纯电动)
电动汽车动力匹配计算设计规范编制：年月日审核：年月日批准：年月日XXXX有限公司发布目录一、概述 (1)二、输入参数 (1)2.1 基本参数列表 (1)2.2 参数取值说明 (1)三、XXXX动力性能匹配计算基本方法 (2)3.1 驱动力、行驶阻力及其平衡 (3)3.2 动力因数 (6)3.3 爬坡度曲线 (6)3.4 加速度曲线及加速时间 (7)3.5 驱动电机功率的确定 (7)3.6 主驱动电机选型 (8)3.7 主减速器比的选择 (8)参考文献 (9)一、概述汽车作为一种运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。
动力性是各种性能中最基本、最重要的性能之一。
动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。
因此在新车开发阶段，必须进行动力性匹配计算，以判断设计方案是否满足设计目标和使用要求。
二、输入参数2.1 基本参数列表进行动力匹配计算需首先按确定整车和发动机基本参数，详细精确的基本参数是保证计算结果精度的基础。
下表是XXXX动力匹配计算必须的基本参数，其中发动机参数将在后文专题描述。
表1动力匹配计算输入参数表。
2.2 参数取值说明1）迎风面积迎风面积定义为车辆行驶方向的投影面积，可以通过三维数模的测量得到，三维数据不健全则通过设计总布置图测得。
XXXX车型迎风面积为A一般取值5-8 m 2 。
2）动力传动系统机械效率根据XXXX 车型动力传动系统的具体结构，传动系统的机械效率T η主要由主驱动电机传动效率、传动轴万向节传动效率、主减速器传动效率等部分串联组成。
采用有级机械变速器传动系的车型传动系统效率一般在82％到85％之间，计算中可根据实际齿轮副数量和万向节夹角与数量对总传动效率进行修正，通常取传动系统效率T η值为78-82％。
3）滚动阻力系数f滚动阻力系数采用推荐的客车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数经验公式进行匹配计算：f ＝⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+4410100100a a u f u f f c其中：0f —0.0072～0.0120以上； 1f —0.00025～0.00280； 4f —0.00065～0.002以上； a u —汽车行驶速度，单位为km/h ； c —对于良好沥青路面，c =1.2。
电动汽车驱动电机传动系统效率与功率匹配研究
电动汽车驱动电机传动系统效率与功率匹配研究电动汽车的驱动电机传动系统效率与功率匹配是电动汽车开发中的重要研究方向。
传动系统的功率匹配直接影响电动汽车整体的能量利用效率和行驶性能，提高传动系统效率和功率匹配是电动汽车发展的关键技术之一首先，电动汽车的驱动电机传动系统通常由电机、齿轮箱和传输系统组成。
传动系统的效率是指输入功率与输出功率之间的比值。
提高传动系统的效率可以减少能源损耗，延长电池续航里程。
而功率匹配则是指电动汽车驱动电机的输出功率与行驶需求之间的适配关系，即在不同行驶工况下，驱动电机应提供适当的功率以满足车辆的行驶需求。
为了提高传动系统的效率和功率匹配，可以采取以下策略：1.优化传动系统设计：传动系统的设计应充分考虑电机的工作特性和车辆的行驶需求，通过合理的齿轮传动比和传动组件的优化设计，提高整个系统的效率。
2.电机功率匹配控制：通过精确的电机功率控制，将电机的输出功率与车辆的行驶需求相匹配。
根据行驶工况的不同，调整电机的输出功率，使之处于最佳工作点，提高传动系统的效率。
3.能量回收系统的应用：电动汽车可以通过能量回收系统将制动能量转化为电能储存起来，然后在加速时利用储存的电能提供额外的驱动力，从而减少对电池的依赖，提高整体能量利用效率。
4.效率优化算法的研究：通过对电动汽车驱动系统的效率进行建模和分析，开发高效的优化算法。
利用这些算法可以实时监测和控制传动系统的性能，实现系统的自动优化。
总而言之，电动汽车驱动电机传动系统效率与功率匹配是电动汽车技术研究的重要内容。
通过优化传动系统设计、电机功率匹配控制、能量回收系统的应用以及效率优化算法的研发，可以提高传动系统的效率和功率匹配，进一步推动电动汽车的发展。
这对于提高电动汽车的续航里程和行驶性能，促进电动汽车的普及化具有重要的意义。
纯电动汽车动力驱动系统参数匹配试验
纯电动汽车动力系统参数匹配
10.16638/ki.1671-7988.2021.012.004纯电动汽车动力系统参数匹配林梦繁，彭昕，戴顺尧（华南理工大学广州学院，广东广州510641）摘要：随着社会技术的发展，自然环境被人们越来越重视，其中电动汽车的研发可以起到至关重要的作用，电动汽车最重要的就是合理的动力性。
文章先选取一辆车的参数，根据整车参数选择确定电机、电池参数，最后通过advisor仿真判断确定的参数是否满足动力性、经济性、续航里程等指标。
关键词：纯电动汽车；动力系统参数匹配；Advisor仿真中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-11-03Power System Parameter Matching of Pure Electric VehicleLIN Mengfan, PENG Xin, DAI Shunyao（Guangzhou College of South China University of Technology, Guangdong Guangzhou 510641）Abstract:With the development of social technology, people pay more and more attention to the natural environment. Among them, the research and development of electric vehicles can play a vital role. The most important thing for electric vehicles is reasonable power. The article first selects the parameters of a vehicle, determines the motor and battery parameters according to the vehicle parameters, and finally judges whether the determined parameters meet the indicators of power, economy, and cruising range through the advisor simulation.Keywords: Pure electric vehicle; Power system parameter matching; Advisor simulationCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-11-03前言在当今世界，全人类都开始重视环境污染这个话题，全人类不约而同的开始为之前对环境的破坏做出补救措施。
纯电动汽车动力系统参数选择与匹配
(mgf + FW )r imax = TMSmaxη T 式中： FW——最高车速下电动汽车的空气阻力，N； TMS max——电机最高转速下对应的输出转矩，
N·m。 综上，确定驱动电机额定转速 nb=2 500 r/min， 最高转速 nmax=6 000 r/min，额定转矩 Tr=75 N·m，最 大转矩 Tmax=115 N·m。 4.3 减速器挡位的确定 采用交流驱动系统时，需要考虑 2 个主要的动力 与阻力平衡点：一是以常规行驶车速等速平地行驶的 转矩平衡点；二是最高车速时的转矩平衡点。它们对 电动汽车的传动系挡位数的选择产生重要影响。理论 上，应使电动汽车的常规车速落在基频上，以直接挡 获得最高车速，功率平衡点在等功率段上 。电动汽 车功率平衡图，如图 2 所示，图 2 中，Pe 和 (Pf+Pw)/ηT 分别为电机功率和摩擦阻力与空气阻力对应阻功率， nN 为电机基频，uN 为电机基频对应车速，umax 为电机 最高转速对应的车速。
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驱动电机参数选择与匹配
驱动电机是电动汽车行驶的动力源，电机参数匹
动力性、经济性和续驶里程等都将有显著的影响。
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电动汽车动力系统设计要求
电动汽车的动力性主要取决于动力系统参数匹
配主要包括电机的峰值功率和额定功率、电机的最高 转速和额定转速等。 2.1 电机峰值功率及额定功率的匹配 电机的功率大小直接关系到电动汽车动力性的好 坏。电机功率越大，电动汽车的加速性和最大爬坡度
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图 1 驱动电机扭矩转矩特性
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Auto Engineer
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图1理想的汽车驱动特性场
根据汽车行驶的动力学要求，最佳的汽车动力传动系设计为在驱动轮处获得图1所示的理想驱动特性场，评价和对比汽车动力性能的指标可选为汽车在驱动轮处实际的输出驱动特性场占理想驱动特性场的百分比，百分比越大动力性能越佳。对于电动汽车，为获得最佳的动力性能，对驱动电机的动力特性要求是，在额定转速以下为恒转矩输出，在额定转速以上为恒功率输出，如图2。
文献[4]考虑电动机系统及电池组高效工作区间，把动力性与续驶里程作为设计指标，讨论了匹配纯电动汽车动力驱动系统主要参数的优化算法。
文献[5]提出了基于车辆运行城市道路工况，结合车辆设计目标，并考虑了电池组电压及电池组质量对车辆能耗的影响，对驱动电机与动力电池组进行匹配以降低车辆能耗。
文献[6]基于车辆实际运行时电池组及电动机状态，开发了可用于指导动力总成系统优化匹配的电池组模型和能够改善电动机转矩动态响应特性的控制算法。
[4]EhsaniM,GaoY M,EmadiA. Modern Electric, Hybrid Electric and Fuel Cell dDesign[M]. Boca Raton: CRC Press, 2010.
[5]黄万友,程勇,曹红,王宏栋.纯电动汽车动力驱动系统参数匹配试验[C].江苏大学学报（自然科学版）.2013,34(2).
[2]何洪文,余晓江,孙逢春,张承宁.电动汽车电机驱动系统动力特性分析[C].中国电机工程学报.2006,26(6)
[3]RahmanZ，EhsaniM，ButlerKL．Aninvestigationofelectric motor drivecharacteristics forEVand HEVpropulsion systems[C]//SAETechnicalPaperSeries．USA：SAE PublicationGroup．Paper Number：2000-01-3062．
电机是纯电动车辆唯一动力元件，它与能量源之间的能量流动是通过功率转化器进行调节的。电机自身性能的好坏将直接影响电动汽车的最高车速、加速性能、爬坡性能及续驶里程等，因此初步确定电机类型及其动力特性进而对电机进行选择是整车开发之前至关重要的工作。
1电机驱动系统动力特性
1.1理想的电动汽车电机驱动系统动力特性
电动汽车电机驱动系统动力特性与电机参数匹配
摘要：随着人们对电动汽车的行驶效率越来越高，人们在电机动力驱动系统领域内进行了深入的研究，本文综述了电机驱动系统动力特性、电机参数匹配以及现阶段电机动力驱动系统参数优化匹配的相关研究。
关键词：电动汽车；电机；动力特性；参数匹配
0引言
既日本的Prius及Insight等在全球的成功上市销售后，在全世界引起了新一轮的电动汽车的开发热潮。电动汽车正在以其清洁、高效和可持续的概念吸引着越来越多的人。电动汽车动力驱动系统是电动汽车的心脏，实现电动汽车动力系统的关键在于适当设计其动力驱动系统。即实现动力电池组，电动组和电机控制器的优化匹配。
式中：nn为电机基速r/min，nm为电机最高工作转速r/min。
电机驱动系统额定工作特性是指电机在温升允许范围内达到热平衡并能够长时间连续稳定输出转矩的工作特性。电机额定工作特性的设计应能够覆盖汽车行驶特性场中时间分布最密集的区域。
对电机额定特性的描述具体采用额定转速nn、额定转矩Tn及最高转速nm等指标。为表征电机驱动系统的过载能力，采用峰值过载转矩系数和峰值过载功率系数指标，定义如下：
电机驱动系统的峰值工作特性与设定的电机工作制密切相关。由于混合动力电动汽车与纯电动汽车中电机驱动系统的工作模式有很大差别。对于纯电动汽车电机驱动系统，采用5min工作制峰值工作动力特性，对混合动力电动汽车电机驱动系统，采用1min工作制峰值工作动力特性。
对于电机驱动系统的峰值特性，文献[2]给出了利用峰值工作制时间tp、峰值功率Pp及影响汽车加速性能的电机转速因子x来描述。其中转速因子x为：
式中 为电机驱动系统峰值过载转矩系数， 为电机驱动系统额定转矩N⋅m。
式中 P为电机驱动系统峰值过载功率系数， 为电机驱动系统额定功率kW。
同时，考虑到电机的理想设计特性与实际测试特性会存在一定差异，文献[2]中也给出了采用实测转矩T与理想转矩T0的负偏差百分比fT来描述这种差距。
2电动汽车电机参数匹配
3总结
提高电动车的行驶效率，增加其续驶里程是电动车研究的一个关键目标，为实现该目标，有必要对电动车的动力、驱动、传动系统进行一体化设计。综合考虑动力电池组效率、控制器效率、电机效率、传动效率以及车辆行驶的道路工况，合理匹配各个部件参数并设计效率最优的控制策略。
4参考文献
[1]M.米奇克.汽车动力学(C卷)[M].陈荫三,译.北京:北京人民交通出版,1997.
图2电机转矩-转速特性与功率-转速特性
1.2电机驱动系统动力特性分析
电机驱动系统输出动力特性应满足电动汽车动力性设计指标需求：加速、爬坡、最高车速行驶。电机驱动系统区别于传统内燃机具有一定的过载能力，借用内燃机的相关概念采用峰值工作特性进行描述，它表征了电动汽车行驶的后备功率，与整车的加速、爬坡性能密切相关；而整车的巡航行驶性能与电机驱动系统的连续输出特性(也称为额定工作特性)相关。
依照上述方法匹配电机参数可以保证所选电机能够满足电动车辆行驶的动力性要求。然而随着人们对电动车的行驶效率的要求越来越高，单纯依靠此法匹配电机参数难以实现车辆行驶的最有效率。电机及其动力系统的一体化设计可以实现效率最优的动力系统参数匹配。
文献[3]中给出了利用理论分析和仿真技术，基于车辆性能参数，考虑电动机转速范围、效率、电池组能量需求、最大充放电电流及车辆传动系统参数，进行动力驱动系统关键部件的选型与参数匹配。
2.1基于车辆行驶动力学模型匹配电机参数
和设计普通汽车不一样的是，电动汽车的驱动力来自驱动电动机，其速度-扭矩特性与内燃机的截然不同，电动机又有过载和“堵转”特性，所以合理选择电动机的功率和传动比，将对纯电动汽车的动力性能和整车续驶里程产生重大影响。一般通过建立动力学数学模型来确定电机的基本参数。
汽车行驶时功率平衡方程如下：
其中：Pv—车辆需求功率，KW；
—传动系效率；
ua—最高车速。Km/h；
CD—风阻系数；
G—最大车重,N；
A—迎风面积，m2；
f—滚动阻力系数；
—汽车旋转质量换算系数；
—行驶加速度；
按照上式可计算得到满足车辆最高车速、最大爬坡度及加速性能时的车辆行驶功率需求，并以此作为电机的峰值功率下限值。
2.2动力驱动系统关键部件匹配研究现状
[6]Julia K, Bernhard G J,ChristophS, et al.Eficientbattery models for the design of EV drive trains[C]//14thInternational Power Electronics and Motion Control Conference. Piscataway, USA:IEEE,2010:31-38.