电动汽车轮毂电机功率计算.docx

电动汽车轮毂电机功率、扭矩初步计算
目标车型：smart
整车整备质量430Kg最大承载质量120Kg整车满载质量550Kg最高车速80km/h轮毂直径13inch=33.0cm（15inch=38.1cm）CD*A0.4*2.4整车效率η0.9爬坡度I（α）0.3（17°）最低车速（爬坡车速）20km/h（参考别人）预估计电机直径330cm滚动阻力系数f0.015Vi20km/h质量换算系数δ1.02（预估）车速区间0-80km/h电机过载系数λ2（4-5）ig1io1轮胎类型165/50R14车轮半径R=[14*25.4+（165*0.5）]/2=260.3mm轴距1867mm制动力分配7:3

电动汽车以最大车速80km/h在水平平路面行驶所消耗功率：

满载：
Pu=10.9*1050*9.83600*0.018*90+0.4*2.476140*903
=（4.6305+3.83）/0.9
=9.4Kw
电动汽车以20Km/h爬上一定坡度所消耗功率：
满载：
Pi=1η*m*g3600*f*Vi+CD*A76140*Vi3+m*g*i3600*Vi
=10.9*550*9.83600*0.018*20+0.4*2.476140*203+550*9.83600*0.3*20
=13Kw
额定功率选取
满载：
Pe=maxPu、Pi、Pi
=12Kw
电机最大功率
Pmax=λ*P【λ=1.2】
=15Kw

电机转速确定：
n=1000*V60*pi*D
根据设计车速及最高车速可分别计算出对应的转速区间
nmax=1000*9060*pi*0.599
=800r/min
一般转速区间：
n=1000*6060*pi*0.599
=530.6r/min

1.电机额定功率点选取：
根据电机特性曲线以及行车过程中对电机的要求可以看出，电机在运行过程中，需经历恒扭矩段和恒功率段。在恒功率段，要求电机克服最大功率。故，取最大车速对应的功率为额定功率。
Pe'=Pmax2=6Kw最大功率Pmax=7.5Kw
2.电机额定转速
由于为轮毂直接驱动型汽车，故选取汽车常用行驶车速对应电机转速作为轮毂电机的额定转速。汽车在城市工况下的常用行驶车速为：40-60km/h。此处选择额定转速567r/min（对应车速：60km/h）。
3.电机额定扭矩选择：
选定了电机的额定转速与额定功率后，根据功率与扭矩的换算关系可求的电机额定扭矩值。
Te=9549*Pen
Te=9549*6567
=101.1N·m
而根据电动汽车以60km/h在水平路面行驶的最大转矩
Tmax≥D2*m*g*f+CD*A21.15*Vmax
≥D2*m*g*f+CD*A21.15*Vmax2
≥0.2806*（550*9.8*0.015+0.4*2.421.15*602）
=（80.85+163.4）*0.2806
=76.043N·m
综合以上计算结果，电机额定扭矩取101N·m

电机扭矩计算

1.扭矩与电机转速、电机功率的关系
Te=9549*Pen
2.电动汽车以最大速度在水平路面行驶的最大转矩
Tmax≥D2*m*g*f+CD*A21.15*Vmax
≥D2*m*g*f+CD*A21.15*Vmax2
≥0.2806*（550*9.8*0.015+0.4*2.421.15*802）
=（80.85+160）*0.2806
=68.4N·m
3.爬坡工况下电动汽车最大转矩Tmax计算公式：
Tmax≥D2*m*g*f*cosαmax+m*g*sinαmax+CD*A21.15*V2j
=0.2993*（550*9.8*0.018*0.956+1050*9.8*0.3+0.4*2.421.15*20）
=（77.32+1575.1+18.16）*0.2806
=463.92N·m

性能校核：
根据前述提出的整车性能指标，参考路面附着情况，对整车进行动力性校核。
轴荷分配如下：4.5:5.5
路面附着系数ψ=0.8
在最大输出扭矩下，Fe=Ttqr=1352.7N
Fzψ=m*g*ψ
=550*9.8*0.55
=2964.5N
ψ`=FtFzψ=0.46<0.8
故其满足设计要求。
【另一种扭矩校核方式】
车辆在行驶过程中，轮毂电机输出的扭矩满足驱动力要求，其驱动力应大于等于滚动阻力、空气阻力、坡道阻力以及加速阻力之和。除此之外，还需满足电动汽车驱动的地面附着条件：
Tmax≥2*raη(m*g*f*cos⁡（α）+CD*A21.15*Va3+m*g*f*sin⁡（α））
Tmax≤ψ*2*raη*aL*m*g

知：其满足驱动条件。
电池功率计算：

单台电机特性表（单台轮毂电机）
电机类型永磁无刷外转子轮毂电机额定转速530.6r/min最高转速80