四、电动汽车电机的匹配
1. 电机最高功率的选择
下面试着从我们已积累了百年的汽车传动驱动理论来阐述如何匹配电动汽车的驱动电机。
汽车行驶时,驱动力和行驶阻力互相平衡,电动机功率和汽车行驶的阻力功率也总是平衡的。即在汽车行驶的每一瞬间,电动机发出的功率始终等于机械传动损失和全部运动阻力所消耗的功率。因此所谓汽车的功率平衡,就是指电动机发出的有效功率在各种阻力间的分配。汽车运动阻力所消耗的功率有滚动阻力功率 Pf、空气阻力功率 Pw、坡度阻力功率 P1及加速阻力功率 Pj。
设定发动机输出功率为 Pe,机械传动效率为 ηT则驱动轮所得到的功率为(PeηT),根据能量守恒定律,可写成如下汽车功率平衡方程式:
式中:
Pe为电动机功率(kW);
ηT为传动系效率;
G 为作用于汽车上的重力(N);
f 为滚动阻力系数;
i 为道路坡度;
CD为空气阻力系数;
A 为迎风面积(m2);
δ 为汽车旋转质量换算系数;
m 为汽车质量(kg);
ua为汽车速度(km/h);
dudt为汽车加速度(m/s2)。
为满足汽车行驶中的需要,一般情况下,我们都是根据最高车速来选择电机最大功率。对于上式而言,即
在轮毂电机驱动中,其传动效率ηT可高达 90%。当我们根据行驶最高车速的要求计算出最大功率后,还需要根据轮毂电机的安装数量与形式确定每个电机的功率。通常情况下,轮毂电机的驱动方式有 2 种,一种是全轮驱动(每个车轮中都安装轮毂电机),另一种是后轮或前轮驱动(在前轮或后轮安装 2 个轮毂电机)。
2.电机额定转速的选择
汽车在行驶过程中,正常情况下不可能长时间低速行驶,也不可能长时间高速行驶,所以我们以常规车速确定电机额定转速。
Ne为电机额定转速(r/min);
ig为变速器传动比;
i0为主减速器传动比;