2.2驱动电机功率计算
根据上述指标及参数进行电机功率计算,首先计算在最高车速下驱动电机的功率需求,车辆在高速行驶时必须克服空气中的阻力和地面的滚动阻力,在忽略坡度阻力的情况下,电机需求功率计算如式(1)所示。
Pemax ≥ Vemax/3 600ηT(m·g ·f+C·A· Vemax2/21 .15) (1)
式(1)中Pemax为最高车速Vemax对应的电机功率,根据前述车型最高车速指标及整车参数计算可得,在最高车速下的电机功率需求为2.69 kW,取Pemax=3kW。
在最大爬坡度时计算电机的功率需求,车辆以稳定的低速通过斜坡,此时计算如式(2)所示。
Pmax≥V/3 600 t7 (m·g· f cos a+m·g·sina+
C·A·V2 /21 .15) (2)
式(2)中a为最大爬坡度30%对应的坡度角16.70,设通过斜坡的车速V为10 km/h,计算此情况下所需的电机功率为3 kW,取Pmax为3.5 kW.
综上,考虑到电动ATV实际使用路况的复杂性,取经验参考系数为0.9,驱动电机的额定功率选定在2.8kW左右比较合适。
2.3驱动电机额定转速确定
设计传动比:ATV在爬16.7。坡度时,行驶速度很慢,空气阻力可忽略不计,ATV所需驱动力Ft‑,ax如式(3)所示。
Fimax=F·f+Fimax=m·g·f cos a +m·g·sin a
=949 N(3)
ATV停留在16.7。的坡上需要的最低扭力为:949×0.27=256.23 Nm,2 kW电机在0~1 000 r/min时输出的转矩约为30 Nm,效率80%,则电机经过差速器的输出转矩为:30i×0.8 Nm > 256.23 Nm,i >10.68,取12。
设计电机的额定转速:ATV在满载时的最高车速设计为45 km/h,由公式Ua = 0.377n·r/i,式中Ua =45、r=0.27,i= 12,计算得到电机额定转速n =5 305 r/min。
综上计算和分析,参照供应商现有驱动电机的性能参数,最后选取了某公司生产的某型号电机,具体参数如表3所示。
3 实机验证
选择了某公司的某型2.8 kW电机进行了装车验证如图2所示,并分别在整车台架和公司标准摩托车试车场进行了动力性试验和续驶里程试验,测得各参数如表4所示,完全满足设计指标要求。