純電動汽車動力系統參數匹配

林夢繁，彭昕，戴順堯

（華南理工大學廣州學院，廣東 廣州 510641）

前言

在當今世界，全人類都開始重視環境污染這個話題，全人類不約而同的開始為之前對環境的破壞做出補救措施。傳統的汽車工業的尾氣污染問題是一個重要因素，大量的汽車需求加上石油資源短缺使得這一問題尤為突出，因此發展新能源汽車尤其是純電動汽車尤其重要。隨著電動汽車技術的發展，其勢必將取代傳統汽油汽車，只不過是時間問題。電動汽車的動力系統參數的匹配對整車性能表現起到關鍵作用，通過更加合理的匹配電機功率、扭矩、電池容量、傳動比等參數，才可以使得純電動汽車獲得更加優異的性能。本文選取一款純電動汽車為例，根據整車動力性，對動力系統參數進行匹配計算，并通過advisor仿真軟件搭建整車模型，從而驗證方案的可行性。

1 純電動汽車動力系統

純電動汽車（Blade Electric Vehicles）正在全方面普及，它是一種采用蓄電池作為動力源的汽車，首先電池給電動機提供電能，電能通過控制器和轉換器轉化成機械能，驅動電動機并使汽車輪胎運轉，從而使純電動汽車獲得動能。

2 動力系統參數匹配及選型

純電動汽車的動力系統包括驅動電機、動力電池、減速器、差速器、以及變速器等。對純電動汽車而言，動力系統的參數匹配的好壞，直接影響電動汽車綜合性能。動力系統參數匹配主要在于驅動電機和動力電池兩關鍵部件的合理適配。

2.1 整車參數及性能指標設定

本文選型一款純電動車，其主要參數如表1所示。

表1 整車主要參數

主要性能指標如表2所示：

表2 性能指標

2.2 驅動電機的匹配選型計算

2.2.1 最高車速下所需功率值

2.2.2 最大爬坡度下需求功率值

2.2.3 加速時間條件下所需功率值

綜合以上得電機得峰值功率，取得最大值54kW。

2.2.4 電機額定功率

過載系數A=峰值功率/額定功率，A—般取值為2～4，我們取值為2，關系式如下：

由于電機能量損失，可以選取功率峰值為62kW，額定功率30kW的成品電機。

2.3 電機轉速匹配

2.3.1 電機最高轉速計算

最高轉速公式如下：代入數據得：

2.3.2 電機額定轉速計算

擴大恒功率系數=電機峰值轉速/額定轉速，以β表示，一般取2～4，本文取2。公式如下：

代入數據得：綜合以上計算結果，本文實際選用最大轉速為9000rmp，額定轉速為4500rmp的電機。

2.4 電機轉矩選擇

2.4.1 額定轉矩計算

額定轉矩的大小由額定功率及額定轉速確定，其表達式如下：

2.4.2 峰值轉矩計算

驅動電機得峰值轉矩可以由額定轉矩得到，公式如下：

上式中λp為電機的過載系數，通常取3～4。

綜合以上分析得電機參數如表3。

表3 電機參數表

2.5 動力電池選型及參數的匹配

式中，L為續駛里程（km）；W為電動汽車行駛1km所消耗的能量（kW）；C為單個電池的電容（A·h）V為單個電池的電壓（V）。

通過計算，本文選取鋰基電池，其電池組的電壓為300V-420V，電池組容量為15Ah。

3 ADVISOR模型建立及仿真

3.1 整車模型建立

從圖1模型圖可看出主要包括：電動機、循環工況、車型、車輪、尾氣排放、主減速器、變速器等。本文用到的這款車將在此模型下仿真。

圖1 模型圖

4 仿真結果及車輛情況

4.1 動力性仿真結果

結合整車參數得出輸入界面：

圖2 輸入界面

4.2 工況情況

選用UDDC工況情況如圖3所示。

圖3 選用UDDC工況情況

4.3 仿真結果

仿真結果可知：

（1）車速最高達150.2km/h，大于期望值120km/h，符合要求。

（2）爬坡度為：31.1%，大于期望值30%，符合要求。

（3）百公里加速為11.4s，小于期望值15s，符合要求。

圖4 仿真結果圖

5 結論

綜上所述，本文中所使用的研究方法advisor軟件進行研究，并且合理的得出了預期結論另外，仿真分析結果也驗證了本文所提出的仿真模型在電動汽車動力參數的設計、性能研究方面具有很強的實用性，同時為純電動汽車參數匹配研究提供參考。