电动汽车驱动电机选型探讨

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摘 要：随着能源、环境问题越来越突出，纯电动汽车的研究越来越被人们重视。驱动电机对于纯电动汽车而言，是不可缺少的一部分，在纯电动汽车中扮演着重要的角色。驱动电机的动力输出对汽车的动力性能有着直接的影响。因此在纯电动汽车中，驱动电机动力参数选型至关重要。文章讨论了纯电动汽车驱动电机参数选型的基本要求、纯电动汽车用电动机性能参数初步确定的原则。

关键词：纯电动汽车；驱动电机；动力；选型

汽车作为当今世界上的主要交通工具，其数量一直在持续增加。众所周知，汽车尾气的排放是造成大气污染的主要原因之一，同时随着汽车数量的不断增加，对石油等能源的需求越来越大。纯电动汽车作为低消耗零污染的新能源汽车得到国家和政府的大力支持。纯电动汽车与传统汽车在动力输出上有很大的差别，本人在多年的研究过程中，通过实践和分析总结了一些关于纯电动汽车在动力系统匹配中驱动电机选型的基本原则。

1 纯电动汽车驱动电机参数选型的基本要求

对于纯电动汽车而言，其经济、动力性能指标主要包括：最高时速（km/h）、百米加速时间（s）、连续爬坡速度（km/h）、最大的爬坡度（%）以及续航公里数（km）等。所以，在对纯电动汽车的动力系统进行匹配时主要针对上面提到的几个指标进行匹配。

纯电动汽车的驱动电机与燃油发动机有很大的不同，其中最主要的不同之处在于纯电动汽车的驱动电机在额定转速附近效率是最高的，并且能够承受短时间内的过载输出。以下是纯电动汽车驱动电机的主要特性：

（1）功率恒定区与扭矩恒定区：与传统汽车的燃油发动机相比，纯电动汽车的驱动电机在达到额定的转速之前，驱动电机的扭矩是一个恒定的数值，其转速与功率成正比例关系；当驱动电机达到额定转速之后，其功率变成额定值，转速与扭矩成反比例关系。

（2）高效率区：在纯电动汽车的中，最高的运行效率是在额定转速附近的。

（3）零转速扭矩的输出：传统汽车的燃油发动机其扭矩的输出是在一定转速下才能实现的，没有转速扭矩就无法输出，并且输出的扭矩也不能立刻达到最大值。而驱动电机能够在零转速时就能输出扭矩并且达到最大值。

（4）过载输出：在短时间内（一般情况下为3min左右，与电机的设计以及散热性能的好坏有关）驱动电机可以过载输出，其λ（过载系数）在2附近波动。

由于纯电动汽车受到技术（电池的续航能力等）、配套设施（充电桩等）的限制，目前主要是在城市区域内使用，高速路上很少。因此其最高时速一般在100km/h之内。在汽车的行驶过程中，急加速以及高速行驶时需要大功率的，而对于中低速的匀速行驶需要的功率是很小的，因此在设计的过程中充分的利用电机过载输出的特性以此来提高加速性能，与此同时要使阻力功率保持早额定功率范围之内。因此，对于纯电动汽车的驱动电机动力参数的选型要满足以下几点要求：

（1）电机的最大功率既要满足电动汽车加速性能的要求又要满足最高时速的要求。

（2）要保证驱动电机的额定功率满足在车辆连续行驶过程中所需的功率，并且要剩余一定的电量（大约在10%左右）。

（3）要保证驱动电机的最大扭矩满足急加速时所需的扭矩以及爬坡时最大爬坡度的要求，与此同时驱动电机的额定扭矩要满足纯电动汽车在市区行驶时连续爬坡的要求。

（4）驱动电机的转速要尽可能在电机运行的高效率区附近工作，并且尽可能在使电机处在或者接近满负载。

2 纯电动汽车用电动机性能参数初步确定的原则

传统汽车内燃机的设计一般是依据汽车所达到的最高车速来对内燃机的功率进行初步的选择。而对于纯电动汽车来说，其动力是依靠电机来输送的。电机的过载、“堵转”以及速度-扭矩的特性使得它与内燃机有着很大的区别。因此要想保证纯电动汽车的动力以及续航能力，必须要选择合理的驱动电机功率以及传动比率。为了确定驱动电机的重要参数，下面介绍几种重要的数学模型。

2.1 驱动电机额定功率的确定

纯电动汽车驱动电机的额定功率是由汽车在行驶过程中最高的车速来确定的。

其中：PN为汽车电机的额定功率，其单位为kW；？浊T汽车行驶过程中的传递效率；m为汽车的最大质量，其单位为kg；f为汽车行驶过程中的滚动摩擦系数；Cd为汽车行驶过程中的风阻系数；A为汽行驶过程中的迎风面积，其单位为m2；Umax为汽车行驶过程中的最高车速，其单位为km/h。

2.2 驱动电机额定转速的确定

纯电动汽车的驱动电机额定转速是由汽车在正常行驶过程中的常规车速来确定的。其公式为：nN=其中：nN为电机的额定转速，其单位为r/min；ig为传动比率；io为主减速比率；uN为常规的车速，其单位为km/h；r为滚动车轮的半径，其单位为m。

2.3 驱动电机额定转矩的确定

纯电动汽车的驱动电机额定转矩是由电机的额定功率与转速的比值来确定的。MN=，其中MN为额定转矩，其单位为N・m。

2.4 驱动电机低速转矩的确定

在汽车爬坡过程中，假设是匀速行驶的，所受到的阻力中不考虑加速阻力，那么汽车所需要的电机驱动力的大小为：Ft=Ff+Fw+Fi其中：Ft为纯电动汽车的驱动力，也就是爬坡所受的阻力；Ff为汽车行驶过程中所受的滚动阻力；Fw为汽车行驶过程中所受的空气阻力；Fi为汽车行驶过程中所受的爬坡阻力。

3 结束语

纯电动汽车作为一种新能源汽车，逐渐被越来越多的使用，而驱动电机作为纯电动汽车的核心部分，其动力参数的选型对于纯电动汽车来说至关重要。只有选择正确的动力参数，纯电动汽车才能在动力性能以及续航能力上满足人们的需要。

参考文献

[1]徐战林，李博.纯电动汽车驱动电机动力参数选型浅探[A].第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C].2009.

[2]徐林勋，赵小羽，张送.纯电动汽车驱动电机选型方法研究与计算界面设计[J].机电产品开发与创新，2014，02：37-39.