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）

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。传统的汽车工业的尾气污染问题是一个重要因素，大量的汽车需求加上石油资源短缺使得这一问题尤为突出，因此发展新能源汽车尤其是纯电动汽车尤其重要。随着电动汽车技术的发展，其势必将取代传统汽油汽车，只不过是时间问题。电动汽车的动力系统参数的匹配对整车性能表现起到关键作用，通过更加合理的匹配电机功率、扭矩、电池容量、传动比等参数，才可以使得纯电动汽车获得更加优异的性能。本文选取一款纯电动汽车为例，根据整车动力性，对动力系统参数进行匹配计算，并通过advisor仿真软件搭建整车模型，从而验证方案的可行性。

1 纯电动汽车动力系统

纯电动汽车（Blade Electric Vehicles）正在全方面普及，它是一种采用蓄电池作为动力源的汽车，首先电池给电动机提供电能，电能通过控制器和转换器转化成机械能，驱动电动机并使汽车轮胎运转，从而使纯电动汽车获得动能。

2 动力系统参数匹配及选型

纯电动汽车的动力系统包括驱动电机、动力电池、减速器、差速器、以及变速器等。对纯电动汽车而言，动力系统的参数匹配的好坏，直接影响电动汽车综合性能。动力系统参数匹配主要在于驱动电机和动力电池两关键部件的合理适配。

2.1 整车参数及性能指标设定

本文选型一款纯电动车，其主要参数如表1所示。

表1 整车主要参数

主要性能指标如表2所示：

表2 性能指标

2.2 驱动电机的匹配选型计算

2.2.1 最高车速下所需功率值

2.2.2 最大爬坡度下需求功率值

2.2.3 加速时间条件下所需功率值

综合以上得电机得峰值功率，取得最大值54kW。

2.2.4 电机额定功率

过载系数A=峰值功率/额定功率，A—般取值为2～4，我们取值为2，关系式如下：

由于电机能量损失，可以选取功率峰值为62kW，额定功率30kW的成品电机。

2.3 电机转速匹配

2.3.1 电机最高转速计算

最高转速公式如下：代入数据得：

2.3.2 电机额定转速计算

扩大恒功率系数=电机峰值转速/额定转速，以β表示，一般取2～4，本文取2。公式如下：

代入数据得：综合以上计算结果，本文实际选用最大转速为9000rmp，额定转速为4500rmp的电机。

2.4 电机转矩选择

2.4.1 额定转矩计算

额定转矩的大小由额定功率及额定转速确定，其表达式如下：

2.4.2 峰值转矩计算

驱动电机得峰值转矩可以由额定转矩得到，公式如下：

上式中λp为电机的过载系数，通常取3～4。

综合以上分析得电机参数如表3。

表3 电机参数表

2.5 动力电池选型及参数的匹配

式中，L为续驶里程（km）；W为电动汽车行驶1km所消耗的能量（kW）；C为单个电池的电容（A·h）V为单个电池的电压（V）。

通过计算，本文选取锂基电池，其电池组的电压为300V-420V，电池组容量为15Ah。

3 ADVISOR模型建立及仿真

3.1 整车模型建立

从图1模型图可看出主要包括：电动机、循环工况、车型、车轮、尾气排放、主减速器、变速器等。本文用到的这款车将在此模型下仿真。

图1 模型图

4 仿真结果及车辆情况

4.1 动力性仿真结果

结合整车参数得出输入界面：

图2 输入界面

4.2 工况情况

选用UDDC工况情况如图3所示。

图3 选用UDDC工况情况

4.3 仿真结果

仿真结果可知：

（1）车速最高达150.2km/h，大于期望值120km/h，符合要求。

（2）爬坡度为：31.1%，大于期望值30%，符合要求。

（3）百公里加速为11.4s，小于期望值15s，符合要求。

图4 仿真结果图

5 结论

综上所述，本文中所使用的研究方法advisor软件进行研究，并且合理的得出了预期结论另外，仿真分析结果也验证了本文所提出的仿真模型在电动汽车动力参数的设计、性能研究方面具有很强的实用性，同时为纯电动汽车参数匹配研究提供参考。