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杏彩体育:纯电动轿车电机参数匹配计算
以某一型号的传统轿车为例，改装为纯电动轿车，重新设计动力系统参数，并验证匹配设计方法是否合理。整车数据见表1，三电及减速器性能指标见表2。
式中：S1——车辆续航里程，km；η1、η2、η3——传动系统效率、电机系统效率、电池的放电效率，取估算值η1=92%，η2=88%，η3=100%；P0——整车附件耗电量，kW。
根据式 （1），按标准m取半载质量，令V=60，80 km／h，可得到电池电量与续航里程的关系拟合曲线 NEDC下的电池电量需求
因xxx项目设计最高车速为120 km／h，因此这里计算需考虑典型城市工况及城郊工况。根据加速过程中行驶方程，可以推到一个匀加速工况下电机所做的功：
图1 电池电量与续航里程的关系拟合曲线 NEDC工况不同回馈率下续航与电池电量的关系拟合曲线
式中：t0——一个工况循环车辆运行时间，s；S0——一个工况循环车辆运行距离，km；η1——机械传递效率；η2——电机电控系统平均工况效率；η3——电池的充电效率；η4——制动能量回馈率，%。
将整车相关技术参数代入式 （3），（4），依据标准，由一个NEDC循环车辆运行时间t0=900 s（不含停车时间）估值低压附件功率P0=0.2 kW，电机电控系统平均工况效率估值η2=88%，放电效率η4=100%，在无制动回馈的条件下，一个NEDC工况电池的输出电量为：
将整车相关技术参数代入式 （5），根据NEDC工况要求，电池能量回馈率=W回馈／W功=13.8%。
由NEDC工况标准得知一个NEDC循环车辆理论行驶距离S0=11.023 km，在制动能量回馈为η4的条件下，电池电量与续航里程的关系式：
由式 （5）得到NEDC工况下，车型电池电量与续航里程及能量回收率的关系拟合曲线可查到要满足NEDC工况整车续航里程250 km的要求，动能量回馈率，电池电量在36.99～40.11 kWh之间，考虑到百公里电耗要求，按能量回馈率8%估值，确定电池电量：W2=37 kWh。
根据新能源汽车推广补贴方案及产品技术要求，新能源乘用车技术要求规定：当车辆1000＜m≤1600 kg时，Y≤0.0108×m+2.25；那么Y=0.0108×1167+2.25=14.9，百公里电耗=（W2／S／η充）×100=（35／251／0.95）×100=14.7≤Y，满足要求 （设充电机效率：≥95%）。
由1.1.1、1.1.2计算结果，可以初步确定满足整车续航条件的电池电量：W=Max（W1，W2）=37 kWh。
电池功率参数主要由电机及整车附件的功率和决定，影响因素主要为：电机电控系统的效率、电池的放电效率及满功率输出要求的电池SOC值。
式中：P m——电机的输出功率，kW；P V——整车附件功率，为高压附件DC-DC，空调或暖风等输入功率之和；η2——电机电控的系统效率，计算按估值88%；η3——电池放电效率，计算值取100%。
如果设定电池持续放电倍率为1来考虑，那么：（P m额／η2+2.5）／η3=35，Pm额=28.6 kW。
由电机的馈电功率及效率、制动过程舒适性要求、制动法规要求等因素确定。因仅考虑到电池馈电功率的极值，地面附着系数取最大值ε=0.8。由此得到前轮最大制动力：
式中：β——前后轮制动力分配系数，由整车提供为β=2.49（估值）。M取半载质量1347 kg，可得到：F fmax=7534.6 Nm。此时的电机的最大制动力矩需求为：
由水平路面车辆行驶方程Ft=Ff+Fj+Fw，可得到恒制动力矩下瞬间制动减速度与电机扭矩及转速的关系式：
由回馈车速不小于15 km／h，即转速n不小于1016 r／min，可得到最大电机扭矩与制动减速度的关系式 （速比7.3:1）：
由标准IS02631提出减速度a≥2.5 m／s2会造成乘客不适，由此取amax=2.5 m／s2得到电机最大的制动力矩：
电机的馈电峰值功率为电机的峰值发电功率50 kW （估算值），取电机的发电效率最大值0.92，的峰值效率0.97，可得到电池的峰值馈电功率：P bfmax=50×0.92×0.97≈45 kW。
峰值馈电时间由恒制动扭矩减速时间t1及恒功率减速时间t2及扭矩响应时间t0组成。由V=V0-at，车辆的最高车速120 km／h，a取2.5 m／s2，得到在恒制动扭矩区内最长减速时间：t1=V／a／3.6=13.3（s）。
扭矩响应时间t0取估值0.5 s，于是得到峰值馈电功率下，最长的馈电时间：T f≥t0+t1=13.8（s）。
该车型为前轮驱动，由整车提供的前轴轴荷为mf=645 kg，附着系数取沥青、水泥路面附着系数经验值ε=0.8。
根据整车提供的设计参数，根据式 （14）可计算得到电机最大需求扭矩Tm2max与电机转速、减速器速比及爬坡度间的关系式：
取i=7.3时，通过赋值爬坡度，由式 （15）可得在爬坡车速为10 km／h，15 km／h，30 km／h变化条件下，车速对电机爬坡扭矩的影响率拟合曲线 车速对电机爬坡扭矩的影响率拟合曲线），并考虑到实际应用中最大爬坡度车速及减速比范围、风阻对峰值扭矩的影响，因此式 （15） 可简化为 （但实际计算扭矩还按照公式 （15））：
将整车设计要求最大爬坡度a=30%、爬行车速代入式（15）中，可得到满足爬坡度a=30%的电机峰值扭矩需求与减速器速比的关系式：
由电机转速n与车速v的关系式v=0.377×n×r×i-1（km／h），整车设计最高车速Vmax=120 km／h，计算得到：
由式 （17），式 （18），获得最高转速与最大输出扭矩与减速器速比间关系拟合曲线 电机最高转速
根据电机最高转速与减速器减速比的关系式，可得到满足车辆最高车速120 km／h的电机的取整最高转速：
考虑到车辆运行中的轮胎滑移，电机转速控制精度偏差范围，确定电机最高转速：N max=8500 r／min。
将减速器i=7.3，代入式 （18），可计算得到电机的取整峰值扭矩：T mmax=183 Nm。
考虑到控制的扭矩控制精度，车辆整备质量的偏差以及坡道启动等影响因素，确定电机的最高扭矩为：T mmax=200 Nm。
图4 不同速比下转速与扭矩的拟合曲线与峰值功率关系拟合曲线 km／h加速时间拟合曲线 满足加速性能要求的匹配
由于电机的低速恒扭矩、高速恒功率输出的特性，先计算电机基速与电机峰值功率Pm1max间关系。
根据式 （20）及Tmma。
