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研究周报 | 低速电动车动力配置分析及优化建议

第一电动汽车网 · 公众号 · 汽车 · 2017-04-01 13:35

正文

【特约研究院冰封之城】低速电动车标准工作组在标准草案中提出了以下动力性能和能量消耗指标：最高车速、爬坡性能、起步加速性能、续行里程、能量消耗量及测量方法。下图为会议PPT原图片：

本期周报将通过车辆的力学模型，给出满足参数条件下的动力配置计算方法，并对各参数变化之间的相互影响进行分析，从而给出配置优化的方向及建议。

1、模型建立

常见低速电动车动力系统布置简图如下：

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低速电动车运行时，由动力电池提供能量，在控制系统的作用下，通过电机转化为机械能，经传动系到达车轮，使驱动轮与地面之间产生相互作用力。车辆行驶时的受力状况如图所示。

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当车辆正常运行时，受到阻碍其运动的阻力的作用。这些阻力通常包括轮胎滚动阻力、空气阻力、爬坡阻力及加速阻力等。因此，汽车在运行过程中的行驶方程式可表示为：

F=Fr+Fw+Fg+Fj

2、参数计算

(1)电机功率确定

电机的最大功率Pmax,必须同时满足最高车速时功率Pe，最大爬坡度时功率Pa，和满足加速时间的功率Pc三者的要求，即Pmax≥max⁡[Pe,Pa,Pc]。

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其中各参数意义及取值如下：

m	整备质量	A	迎风面积
CD	风阻系数	α	坡度
max	最高车速	i	爬坡最高速度
a	加速末速度	t	加速时间

计算过程以无风条件为准

（2）电池组容量确定

动力电池的容量主要是由续驶里程决定，其计算公式如下：

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Cb一动力电池组的容量，Ah；

L一续驶里程，km;

e一单位距离消耗的能量，kJ／km;

Ub一动力电池模块的工作电压，v;

DOD一放电深度。

（3）传动比的确定

a. 最小传动比的确定

由电机最高转速和最高行驶车速确定的i_min为：

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nmax——电机最高转速，r/min；

Vmax——电动汽车最高车速，km/h。

b. 最大传动比的确定

由最大爬坡度和最大输出扭矩决定的i_max为：

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T_max ——电机最大输出扭矩，N·m；

α—— 最大爬坡度

由最高车速和电机最高转速对应的电机扭矩决定的i_max为：

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Fw——最高车速下电动汽车的空气阻力，N；

T Mmax——电机最高转速下对应的输出转矩，Nm。

3. 实例分析

以市场常见的一款低速车型为例，其车型参数如下：

整车参数
参数名称	符号	单位	数值
整车质量(满载)	M	kg	900
滚动阻力系数	F		0.02
空气阻力系数	D		0.3
迎风面积	A	2	2.21
车轮滚动半径	r	m	0.29
传动系机械效率	δ		1.04

设计指标：

(1) 最高车速≥55km/h；

(2) 最大爬坡度为15%(12km/h)；

(3) 0～40km/h加速时间小于12s。

计算可得：电机功率P>7.3kW，可选择7.5kw交流电机。典型选择型号及参数见下表：

电机	型号	HPQ7.5YBE-72	冷却方式	风冷
	连接方式	型	生产厂家	广东合普动力科技有限公司
	额定功率	7. 5kW	峰值功率	15kW
	额定转矩	26. 5N. m	最大转矩	115N. m
	最大转速对应最大转矩	13.1 N. m	额定转速	2700 r/min
	最高转速	5500 r/min	额定电压	72V
	重量	47kg	外形尺寸	210mm X 324mm
	绝缘等级	H	防护等级	IP54
电机控制器	型号	MC3336-7240	冷却方式

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