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电动牵引车驱动电机参数的确定

小型纯电动车辆（五）

清华大学电动车辆研究室朱家琏编写

§ 1 小型电动车和电动工程车概述

§ 2 小型电动车的一般结构

§ 3 四轮小电动车的安全设计标准

§ 4 小型电动车驱动电机参数的确定

§5电动牵引车驱动电机参数的确定

§ 6电动车辆的起步加速过程计算

§5电动牵引车驱动电机参数的确定

（1）确定牵引车的基本性能要求原始数据：

●牵引车质量M Q和被牵引的拖车或拖车列车的总质量M T(kg)

●额定牵引行驶速度（满载）Va（km/h）

●额定载荷最大爬坡能力（满载）imax（％）

●总传动比i0

●轮胎静力半径r（米）

●机械效率ηm，总传动效率ηt

●路面滚动阻力系数f和附着系数φ

●满载连续工作时间t （h）

●整车最大外形尺寸

（2）计算步骤如下：

第一步，根据被牵引的拖车或拖车列车的总质量M T和路面附着系数φ，求出牵引车应具有的最小整车质量M Q和质心位置，以保证所设计的牵引车驱动轮能产生足够的牵引附着力。

图5－1牵引车行驶在坡度为α的坡道

考虑一个典型情况，牵引车在坡度为α的坡道进行作业（图5－1），由于牵引作业的速度不高，车辆行驶时的风阻可以不计，只考虑坡道阻力和滚动助力。

对于牵引车：

坡道阻力为：F Q i=G Q×Sinα＝M Q×g×Sinα

滚动阻力：F Q f=G Q×f×Cosα＝M Q×g×f×Cosα对于被牵引的拖车：

坡道阻力为：F T i=G T×Sinα＝M T×g×Sinα

滚动阻力：F Tf＝G T×f×Cosα＝M T×g×f×Cosα

因此，总的牵引阻力F z为：

F z＝M Q×g×Sinα＋M Q×g×f×Cosα＋M T×g×Sinα＋M T×g×f×Cosα

＝M Q×g（Sinα＋f×Cosα）＋M T×g（Sinα+ g×f×Cosα）（5－1）当质量为M Q的车辆上作用有挂钩牵引力时，驱动轮上的重量分配系数为λ，路面附着系数为φ时，产生的附着力Fφ为：

Fφ＝λ×φ×M Q×g （5－2）由式（9－5）和（9－6）得：

所设计的牵引车质量M Q为：

M Q＝（M T×（Sinα+ f×Cosα））/（λ×φ－（Sinα+ f×Cosα））

第二步，分别计算水平路面与坡道行驶阻力和功率：

①．水平路面行驶阻力：F1＝M Q×g×f (N)

②．坡道行驶阻力：F2=M Q×g×（f×Cosα＋Sinα） ( N)

③．水平地段，拖车满载及额定牵引行驶速度Va时的功率P e：

P e＝（M Q×g×f×V a）/(3600×ηt) ( kW) （5－3）第三步，按经验公式初步选择电机功率P dj：

P dj＝P e（1.3～1.5）(kW)

根据初选电机功率选择电机型号并向电机供应商索要该型号电机的特性曲线（图5－2）。

图5－2 牵引车用串励电机的特性

以电机力矩T为自变量，通过数据拟合处理，分别得到：

电机转速n＝f（T）、电机电流I＝f（T）和电机效率η＝f（T）。

第四步，分别计算水平地段与坡道运动工况下所需电机转矩T：

水平地段：T1＝F1×r/（i0×ηt）

坡道运动：T2＝F2×r/（i0×ηt）

第五步，根据图9－29的电机特性曲线，求出相应工况下的电机转速n和电流Ia，并根据电机转速n，求出对应的车速V，

V＝ 0.377×n×r/i0 ( km/h) (5－4) 第六步，根据各工况下的电机电流Ia，以及对应允许的电机工作时间和式（5－6）计算的车速，计算出对应工况下，牵引车可以行驶的最大距离。

如果以上计算结果不能满足设计要求，则重新选择电机并重复以上计算过程，直至满载要求为止。

电动汽车四轮独立驱动技术

电动汽车四轮独立驱动技术第一章：绪论 1.1 引言内燃机汽车自20世纪初出现至今，在其自身随人类科技的进步经历了巨大的变的过程中也给人类生活和生产带来了巨大方便，为人类社会的进步做出了巨大的贡献，但其消耗日益紧缺的石油并产生大量污染物也使人类赖以生存的环境恶化。因此近年来由于环境恶化及能源紧张等问题，迫切需要开发低能耗，无污染的汽车。因此，电动汽车成为21世纪汽车技术研究的热点。混合动力汽车与纯电动汽车是电动汽车研究的两个分支。经过近些年的发展，电动汽车技术日趋成熟，部分产品已进入商业化应用如Toyota Prius。目前，电动汽车传动系统多数在传统内燃机汽车的传动系基础上进行一些改变，进而将电动机及电池等部件加入总布置中。这种布置难以充分发挥电动汽车的优势。为使电动汽车对传统内燃机汽车形成更大的竞争优势，设计出适合电动汽车的底盘系统势在必行。而四轮独立驱动技术则可使电动汽车底盘实现电子化，主动化，大大提高电动汽车的性能。使电动汽车与传统汽车相比具有更强的竞争力。 1.2 四轮独立驱动技术的特点电动汽车四轮独立驱动系统是利用四个独立控制的电动机分别驱动汽车的四个车轮，车轮之间没有机械传动环节。其电动机与车轮之间可以是轴式联接也可以将电动机嵌入车轮成为轮式电机，车轮一般带有轮边减速器。这种驱

动系统与传统汽车驱动系统相比有以下特点：（一）传动系统得到减化，整车质量大大减轻。由电动机直接驱动车轮甚至两者集成为一体。这样省掉了离合器、变速器及传动轴等传动环节，传动效率得到提高，也更便于实现机电一体化。传动系质量在汽车整车质量中占有很大比重，机械传动系的消失，使汽车很好的实现了轻量化目标。另外，由于动力传动的中间环节减少，传动系的振动及噪声得到改善。甚至在采用纯电力驱动时，可实现无声行驶。这是美国海军的"RST-V"侦察车及其新一代军用"悍马"汽车采用四轮独立驱动技术的重要原因。（二）与传统汽车相比，四轮独立驱动系统可通过电动机来完成驱动力的控制而不需要其他附件，容易实现性能更好的、成本更低的牵引力控制系统（TCS）、防抱死制动系统（ABS）及动力学控制系统（VDC）。传统汽车的TCS 与ABS系统均须对发动机与制动系进行联合控制才能达到较好性能，由于机械系统的响应较慢，且受制动器，液压管路及电磁阀的延迟等因素影响，传统内燃机汽车的ABS系统与TCS系统的实际时间延迟达50～100ms。限制了TCS系统与ABS系统的性能提高，而且增加能耗。与内燃机相比，无论在加速还是减速，电动机转矩响应都非常快且容易获得其准确值，这对TCS、ABS、VDC系统来说是非常重要的。因此电动机作为ABS、TCS及VDC系统的执行器是非常理想的。（三）对各车轮采用制动能量回收系统，则可大大提高汽车能量利用效率，且与采用单电动机驱动的电动汽车相比，其能量回收效率也获得显著增加。这对提高电动汽车续驶里程是很重要的。（四）实现汽车底盘系统的电子化、主动化。现代汽车驱动系统布置

电动汽车驱动电机匹配设计.

电动汽车驱动电机匹配设计目录 1 概述 (1) 2 世界电动汽车发展史 (2) 3 电驱动系统的基本要求 (5) 3.1电驱动系统结构 (5) 3.2电机的基本性能要求 (6) 4 电动汽车基本参数参数确定 (7) 4.1电动汽车基本参数要求 (7) 4.2 动力性指标 (7) 5 电机参数设计 (7) 5.1 以最高车速确定电机额定功率 (7) 5.2 根据要求车速的爬坡度计算 (8) 5.3 根据最大爬坡度确定电机的额定功率 (9) 5.4 根据额定功率来确定电机的最大功率 (9) 5.5 电机额定转速和转速的选择 (9) 6 传动系最大传动比的设计 (10) 7 电机的种类与性能分析 (11) 7.1 直流电动机 (11) 7.2交流三相感应电动机 (11)

7.3 永磁无刷直流电动机 (11) 7.4 开关磁阻电动机 (12) 8 电机的选择 (13) 9 电机其他选择与设计 (15) 9.1 电机形状位置设计 (15) 9.2 电机冷却设计 (15) 10 总结与展望 (17) 10.1 总结 (17) 10.2 问题与展望 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19) 1.概述汽车工业在促进世界经济飞速发展和给人们生活提供便利的同时，又展现出了其双刃剑的另一面，它将能源与环境问题推到了日益尴尬的处境。“能源、环境和安全”成为了21世纪世界汽车工业发展的3大主题。其中，能源与环境问题作为全球面临的重大挑战和制约汽车工业可持续发展的症结所在，更成为重中之重。电动汽车使用电能作为动力能源，而电能具有来源广、清洁无污染等特点。电动汽车被公认为21世纪重要的交通工具。电动汽车是指汽车行驶的动力全部或部分来自电机驱动系统的汽车，它主要以动力电池组为车载能量源，是涉及机械、电子、电力、微机控制等多学科的高科技技术产品。按照汽车行驶动力来源的不同，一般将电动汽车划分为纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，PEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）、插电式混合动力电动汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）4种基本类型。自1881年法国电气工程师Gustave Trouve制造出首辆电动汽车开始，电动汽车经历了曲折起伏的几个发展阶段，其中的决定因素就是动力电池技术和人们

电动汽车电机全参数确定

电动汽车技术

一、驱动电机参数确定（1）最高车速时计算驱动电机功率电机的功率必须能满足电动轿车最高车速的要求，以保证在良好的路面或空载情况下，能以较高的车速行驶．最大车速时所需功率: 2D a 1cos 21.153600a MaxV V C A P Gf V ??=++ ???η=24.7（KW ） m=2600kg ；Va=90 km/h ；f=0.016; C D =0.5；η=0.95；B=1.46m ；H=1.87m; （2）加速性能计算驱动电机功率。保证在良好的路面或空载情况下，整车加速过程的末时刻为电动

汽车输出最大功率，加速过程所需最大功率： = 25.6（kw ） (3)最大爬坡度时计算驱动电机功率在计算最大爬坡度时的电机功率时，应忽略加速阻力功率爬坡过程所需最大功率： =32.84(kw) 根据以上各式计算得出发动机在不同工况下的扭矩和驱动力： P=Tn/9549 (1) n=(Va ×i 0)/(0.337×r) (2) 联立上面两个方程可得 MaxV T =70Nm, Ft=890N MaxJ T =408Nm, Ft=5.9kN MaxGra T =650Nm, Ft=8.1kN 由此可得根据（1）计算可知选定电机的额定功率为30kw ，由（2）（3）可知选定电机的峰值功率为60kw,最大扭矩为650Nm 二、电池组电压、容量的确定在选择了电机类型以后，就要确定电池的参数。在一定的电机功率136003600a a MaxGra t mgfu mgiu P ??=+ ???η

下，电压越高，电流就越低，线路功率损失就越小，在电池以小电流放电时，可发挥出较大的容盈。根据0.15kWh/km×150km=22.5kWh即所需电池的容量为22.5kWh，考虑到其它电气设备，选择电池容量为25kwh。锂电单体的容量为270Wh，铅酸电池单体的容量为1.44kWh；若选锂电池则需要92个单体，若选铅酸电池则需要18个单体三、采用Matlab计算绘制驱动力和行驶阻力图 clear;clf; axis([0, 250, 0, 12000]); ig=1; i0=4.1; r=0.325; G=26000; f=0.016; Cd=0.5; A=2.73; Pmax=60; Torque=650; v=0:26.35; Fw =(f*G+Cd*A*(v.^2))./21.15; F=v*0+(Torque*ig*i0)./r; hold on

驱动轮直流电机选择计算

驱动轮电机用于驱动 AGV 的运行，包括AGV 的直行及差速转弯。在选择电机时，我们通常需要计算出电机的额定功率、额定转矩、额定转速等[28]。而在驱动电机的参数计算之前首先需要明确 AGV 的各项设计要求，如表3-1 所示。 3.1.1 电动机的选择 1. 驱动力与转矩关系 AGV 在地面行驶时，轮子与地面接触，AGV 克服摩擦力向前行驶，电机输出转矩Tq 为小车提供驱动力。而Tq 经减速机减速后得到输出转矩Tt 输出至驱动轮，输出转矩Tt 为： q t g T i T η= 式中 g i ——减速机减速比； q T ——电机输出转矩； t T ——输出转矩； η——电机轴经减速机到驱动轮的效率。驱动轮在电机驱动下在地面转动，此时相对于地将形成一个圆周力，而地面对驱动轮也将产生一个等值、反向的力t F ，该力即为驱动轮的驱动力[29] 。驱动力为： q q q t g t R T i R T F η= = 式中 q R ——驱动轮的驱动半径。由于驱动轮一般刚性较好，视其自由半径、静力半径、滚动半径三者相同，均为q R 。 2. 驱动力与阻力计算小车在行驶过程中要克服各种阻碍力，这些力包括：滚动阻力f F 、空气阻力w F 、

坡度阻力r F 、加速度阻力j F 。这些阻力均由驱动力t F 来克服，因此： j r w f t F F F F F +++= (1) 滚动阻力f F 滚动阻力在 AGV 行驶过程中，主要由车轮轴承阻力以及车轮与道路的滚动摩擦阻力所组成，f F 大小为： fg fz f F F F += 式中 fz F ——车轮与轴承间阻力； fg F ——车轮与道路的滚动摩擦阻力。其中，车轮轴承阻力fz F 为： N 6.3200 48 015.010002 /2 /fz =?? ===D d P D d P F μμ 式中 P ——车轮与地面间的压力，AGV 设计中，小车自重m 为100kg ，最大载重量m ax M 为200kg ，因此最大整车重量为300kg ，一般情况下，AGV 前行过程中，有三轮同时着地，满足三点决定一平面的规则，各轮的压力为P =1000N [30]； d ——车轮轴直径，驱动轮在本次设计中选择8寸的工业车轮，即d=48mm ； D ——车轮直径，查文献[40]可知，驱动轮在本次设计中选择8 寸的工业车轮，即D =200mm ； μ——车轮轴承摩擦因数，良好的沥青或混凝土路面摩擦阻力系数为0.010—0.018，μ =0.015。车轮与道路的滚动摩擦阻力fg F 为： N 15015.01000fg =?==Qf F 式中 Q ——车轮承受载荷，Q =1000N ； f ——路面摩擦阻力系数，f =0.015。则： N 6.18fg fz f =+=F F F (2) 空气阻力w F ：空气阻力是 AGV 行驶过程当中，车身与空气间形成了相对运动而产生于车身上的阻力，该阻力主要由法向力以及侧向力两部分组成。空气阻力与AGV 沿行驶方向的投影面积以及车身与空气的相对运动速度有关，但由于AGV 工作于

纯电动汽车动力总成参数的选择1

基于昌河爱迪尔CH7101BE开发的纯电动汽车的电机和蓄电池等相关参数的确定计算书 1 说明本纯电动汽车拟在昌河爱迪尔CH7101BE原有底盘和车身的基础上进行开发，拟设计最高车速为120km/h，一次充电的续驶里程为160km(60km/h均速行驶)， 2 纯电动汽车采用的电驱动结构形式采用由单驱动电机、单级固定速比的主减速器及差速器三者组成该车的前置电力驱动系统，如图1所示。车速/转矩的控制直接由电机控制器来实现。图1 纯电动汽车的电驱动结构布置形式 M-为驱动电机，FG-单级固定速比的主减速器，D-差速器 3 电动机功率的确定纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、加速能力以及最大爬坡度的要求。 3.1满足最高车速电机所需提供的功率当汽车以最高车速Vmax匀速行驶时，电动机所提供功率(kw)至少为：式中： η—整车动力传动系统效率（包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效率），主减速器的取0.9，驱动电机及控制器取0.88，则 η=0.9*0.88=0.792； m—汽车的总质量，取1360(原车总质量)+250(6个12V的蓄电池的质

量)=1610kg； g—重力加速度，取9.8m/s2； f—滚动阻力系数，取0.015； C d—空气阻力系数，取0.35； A—电动汽车的迎风面积，取1.6*1.67=2.672m2(原车宽*车身高)； Vmax—最高车速，取120km/h。代入对应的数据后，求得电动机至少所需提供的功率(kw)，即 3.2 满足加速性能电机所需提供的功率根据即将颁布的国家标准《纯电动乘用车技术条件》的规定加速性能以计算电机所需提供的功率，即按照GB/T规定的试验方法测量车辆0~50km/h和50km/h~80km/h的加速性能，其加速时间不应超过10s和 15s。在水平良好沥青或水泥路面上，车辆由车速V1(km/h)加速到车速 V2(km/h)的加速时间T（s）计算式为：式中： F t—车辆行驶驱动力（N）； F w—车辆行驶空气阻力（N）； F f—车辆行驶滚动阻力（N）； δ—旋动质量换算系数，取1.1，对纯电动汽车其计算式为：式中： I w—车轮的总转动惯量（kg.m2）； I m—与电机输出轴相连接的所有转动部件的转动惯量之和（kg.m2）； i g—变速器速比； i0—主减速器速比；

滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率的计算

匀速运行，非精确计算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1）式中 Ta：驱动扭矩kgf.mm； Fa：轴向负载N（Fa=F+μmg，F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件的综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 ）； I：丝杠导程mm； n1：进给丝杠的正效率。计算举例：假设工况：水平使用，伺服电机直接驱动，2005滚珠丝杠传动，25滚珠直线导轨承重和导向，理想安装，垂直均匀负载1000kg，求电机功率： Fa=F+μmg，设切削力不考虑，设综合摩擦系数μ=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N； Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），设n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M 根据这个得数，可以选择电机功率。以台湾产某品牌伺服为例，查样本得知，额定扭矩大于0.83N.M的伺服电机是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W额定1.27N.M，是所需理论扭矩的1.5倍，满足要求）当然咯，端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩，也称初始扭矩，实际选择是需要考虑的。另外，导向件的摩擦系数不能单计理论值，比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。而且，该结果仅考虑驱动这个静止的负载，如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切削力的影响。若考虑加速情况，较为详细的计算可以参考以下公式（个人整理修正的，希望业内朋友指点）：水平使用滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率计算：实际驱动扭矩：T=(T1+T2)*e T：实际驱动扭矩； T1：等速时的扭矩； T2：加速时的扭矩； e：裕量系数。等速时的驱动扭矩：T1=（Fa*I）/（2*3.14*n1） T1：等速驱动扭矩kgf.mm； Fa：轴向负载N【Fa=F+μmg， F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 】； I：丝杠导程mm； n1：进给丝杠的正效率。加速时的驱动扭矩：T2=T1+J*W T2:加速时的驱动扭矩kgf.m; T1:等速时的驱动扭矩kgf.m; J:对电机施加的惯性转矩kg.m2【J=Jm+Jg1+(N1/N2)2*［Jg2+Js+m(1/2*3.14)2］】W:电机的角加速度rad/s2; Jm:电机的惯性转矩kg.m2;

纯电动汽车电动机&电池匹配参数

电动机&电池匹配 ? 整车参数：整车自重（带电池）：700KG （TBD ）额定载荷： 300KG （4个人）车辆滚动半径： 0.247mm ? 计算变速器速比和车速：无变速箱，无差速器，根据产品定义设计最高车速：80KM/H ，计算电动机最高转速需求： 0.377 0.3770.24780/859/a rn u n km h i n r m ==?== 取满载时最高车速为40KM/H 0.2470.377 40/1 a r u km h == 则430/n r m = ? 计算满载在正常道路上行驶时所需要的扭矩：初步确定传动效率为0.92，空气阻力系数为0.35、轮胎滚动阻力系数为0.015、迎风面积2 1.66m 2 21.15M CdA Gf u r η=+ 20.920.35 2.2 8409.80.015800.24721.15M ??=??+? 95.7M Nm = ? 计算在正常道路上行驶时所需要的功率： 3max max 1 ( )360076140e a a Gf CdA P u u η=+ 3 17009.80.020.35 2.2(8080) 5.70.92360076140 e P Kw ???= ?+= ? 选择电动机根据车辆的安装空间以及市场上的电动机的情况，选择电动机额定电压为72V ；根据车辆用设车辆最大行驶里程为80KM ，电池放电深度为0.8： 0.8e S P UI V ?=? 82.3I A = 800.88082.3 W S Vt km ==??= 102.875W Ah = 所以选择110Ah 电池

5.9车轮总成 5.9.1 车轮总成的结构：车轮：145/70R12轮胎 5.9.2车轮总成的性能要求 5.9.2.1车轮总成应有合理的负荷能力和速度能力 5.9.2.2轮胎应有良好的附着性能和缓冲性能 5.9.2.3同时考虑铝合金和钢车轮 5.9.2.4具有良好的均匀性和质量平衡性。车轮总成在轮毂边缘上总的动不平衡量不大于80g，每一轮毂边缘单侧只用一块平衡块。 5.9.2.5车轮总成应有较小的滚动阻力和行驶噪声。 5.9.2.6车轮装饰盖与车轮搭配合理。 5.9.2.7无备胎 5.10 电气 5.10.1蓄电池 5.10.1.1免维护式，容量：210A·h 5.10.1.2要求安装位置接近性好、固定可靠 5.10.3.1 组合仪表包括指针式车速表、里程表、指针式电动机转速表、电压表、水温表等。 5.10.3.2组合仪表设有：点亮报警灯、充电指示灯、制动报警灯、转向指示灯、远光指示灯、前雾灯指示灯、防盗报警灯等。 5.10.3.3仪表台灯光应柔和、明亮、可调。 5.10.4喇叭 5.10.4.1单无触点电喇叭。 5.10.5车灯 5.10.5.1整车车外设定前照灯、前/后位置灯、前后转向灯、制动灯、倒车灯、前雾灯、后雾灯（选装）、牌照灯、回复反射器。

电动机功率的选择

范例(1)TOP

负荷系数表负荷条件TOP 如何选择电机的计算公式范例(2)TOP

电动机扭距计算电机的“扭矩”，单位是N?m（牛米）计算公式是T=9549 * P / n 。 P是电机的额定（输出）功率单位是千瓦（KW）分母是额定转速n 单位是转每分(r/min) P和n可从电机铭牌中直接查到。如果没有时间限制1000W的电动机可以拖动任何重量的物体 1.1KW的电机输出扭矩为7.2N*m，要是不经过减速要提升1T的东西是不可能的。很简单的道理你可以用P=FV/1000计算出你可以达到的最大升降速度，这里要根据你的传动装置考虑效率进去。F 单位是N，V单位是m/s，P千瓦。注意单位换算。计算下来最大升降速度为0.11m/s。电动机的名牌上有功率P，有转速n，有功率因数cosφ一般为0.85-0.9左右，设效率为η一般为0.9左右，设电机扭矩T 则，T=9550*P/n T---扭矩Nm P--功率KW n---转速r/min Tsav=0.5T(Ts+Tcr), Tsav：平均启动扭矩。Ts最初启动扭矩。Tcr：牵入扭矩。电机负荷的计算方法一、计算折合到电机上的负载转矩的方法如下： 1、水平直线运动轴： 9.8*μ·W·PB TL= 2π·R·η(N·M) 式PB：滚珠丝杆螺距(m) μ：摩擦系数 η：传动系数的效率 1/R：减速比 W:工作台及工件重量(KG) 2、垂直直线运动轴： 9.8*(W-WC)PB

TL= 2π·R·η(N·M) 式WC：配重块重量(KG) 3、旋转轴运动： T1 TL= R·η(N·M) 式T1：负载转矩(N·M) 二：负载惯量计算与负载转矩不同的是，只通过计算即可得到负载惯量的准确数值。不管是直线运动还是旋转运动，对所有由电机驱动的运动部件的惯量分别计算，并按照规则相加即可得到负载惯量。由以下基本公式就能得到几乎所有情况下的负载惯量。 1、柱体的惯量 D(cm) L(cm) 由下式计算有中心轴的圆柱体的惯量。如滚珠丝杆，齿轮等。 πγD4L (kg·cm·sec2)或πγ·L·D4(KG·M2) JK= 32*980 JK= 32 式γ：密度(KG/CM3) 铁：γ〧7.87*10-3KG/CM3=7.87*103KG/M3 铝：γ〧2.70*10-3KG/CM3=2.70*103KG/M3 JK：惯量(KG·CM·SEC2)(KG·M2) D：圆柱体直径(CM)·(M) L：圆柱体长度(CM )·(M) 2、运动体的惯量用下式计算诸如工作台、工件等部件的惯量 W PB 2 JL1= 980 2π(KG·CM·SEC2) PB 2 =W 2π(KG·M2) 式中：W：直线运动体的重量(KG) PB：以直线方向电机每转移动量(cm)或(m) 3、有变速机构时折算到电机轴上的惯量 1、电机 Z2 J JO Z1 KG·CN：齿轮齿数 Z1 2 JL1= Z2 *J0 (KG·CM·SEC2)(KG·M2) 三、运转功率及加速功率计算在电机选用中，除惯量、转矩之外，另一个注意事项即是电机功率计算。一般可按下式求得。 1、转功率计算 2π·Nm·TL P0= 60 (W) 式中：P0：运转功率(W) Nm：电机运行速度(rpm) TL：负载转矩(N·M) 2、速功率计算

高速电动车电机参数的确定

高速电动车电机参数的确定一、功率计算 2max max 1()360021.15 d N T C Au P mgf u =?+η N P —电机额定功（kW ）； T η—传动系效率0.90 ～ 0.92； m — 最大总质量（kg ）； f —滚动摩擦系数，良好沥青路面0.010~0.018，一般沥青与水泥路面0.018~0.020； Cd — 风阻系数，电动车Cd = 1~1.5； A —迎风面积（m 2），电动车A =1~1.3； u max — 最高车速（km / h ）经计算得需要0.85千瓦的电机二、以最大爬坡度电动车电机转矩 2max cos sin 21.15 d t r C Au F F mgf mgf ==++αα t F — 电动车驱动力（N ）； r F —电动车行驶阻力（N ）； u —上坡时速度（km / h ） tan 15%,8.53,cos 0.99,sin 0.15α=α=α=α= 360.23N 车轮半径0.25m 半轴扭矩=360.23×0.25=90Nm 电机最高速4000转/分，基速1000转/分，调速比=4 半轴转速=318.3转/分电机减速箱减速比 4000/318.3=12.6 取12 需要电机输出扭矩=7.5nm 电机额定功率=0.785kw 0.9kW 电机可以满足正常行驶和15% 、20km/h 的爬坡要求。

三、续驶里程续驶里程=M I T 3600V C F ??????∑ηηηλ V 为电池电压（V ） C 为电池容量（Ah ） M I T 、、、ηηη分别为电机、逆变器、传动系统效率 λ为放电深度续驶里程= 3206036000.920.950.950.9165kM 3301000 ??????=?（按60km/h 匀速） 60km/h 等速行驶的功率=6.1kw 匀速行驶放电电流= 6.11000=19A 320 ? 放电时间=C 600.9==2.84I 19? 续驶里程=60×2.84=170kM

纯电动汽车驱动电机应用概述

纯电动汽车驱动电机应用概述郑金凤胡冰乐张翔 (福建农林大学机电工程学院，福建福州 350002) 摘要：介绍了目前纯电动汽车的发展状况，叙述了纯电动汽车驱动电机不同类型的特点及相关的控制方法。还介绍了一些目前应用比较广泛的驱动电机控制方法的主要内容及其所解决的相关问题。关键词：纯电动汽车驱动电机矢量控制直接转矩控制中图分类号：TP202 文献标识码：A Driving Motor for Electric Vehicles Application Overview Zheng Jinfeng Hu Bingle Zhang Xiang (College of Mechanical and Electronic Engineering，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China) Abstract: the current state of development of electric vehicles and features of the electric vehicles are described.Otherwise,driving motors and its control methods are narrated. Also major contents of some driving motor control methods applied extensively at present and its related issues are discussed. Key words：Electric vehicle，Drive motor，Vector control，Direct Torque Control 引言由于环境保护越来越受消费者和政府的重视，以及能源价格的不断上涨，使得世界的汽车制造商都纷纷加大开新能源汽车开发力度。在去年金融危机的影响下，今年以来，由于全球大多主流的汽车市场纷纷出现衰退，尤其以美国和日本为代表的两大汽车市场出现了急剧下滑，使得美国和日本汽车厂家不得不加速原本保守的计划，从而重新刺激美国和日本等原有核心市场。而电动汽车以电能为能源，具有零排放无污染的突出优点，因此备受汽车界的推崇。在中国，政府今年也不断的推出各种政策来促进纯电动汽车的发展。回顾一下国际上电动汽车的发展史，连这次至少有四次，世界汽车工业界要启动纯电动汽车，但是前三次都失败了。前三次失败主要是因为电池。前三次基本上都是以铅酸电池为基础，由于他的比能量和比价格都比较差，所以没有得到推广。现在随着电池技术的不断发展，使得纯电动汽车的推广得以实现。现在纯电动汽车主要采用的是锂电池，锂电池的比能量是铅酸电池的八到十倍，且质量轻。今年比亚迪、丰田、奇瑞等汽车公司都将推出各自的纯电动汽车。并且电动汽车将可能慢慢成为汽车发展的一种趋势和必然[1,2,3]。 1各种电动汽车驱动电机的性能[4-11] 纯电动汽车关键的难点重点在于电池技术和驱动电机。电池技术已经在一定程度上得到了突破。下面主要讨论一下驱动电机的相关状况。 1.1电动汽车驱动电机控制的关键问题电动汽车是以车载电源为动力，并采用电动机驱动的一种交通工具。电机及其驱动系统是电动汽车的核心部件之一，由于电动汽车在运行过程中频繁起动和加减速操作，对驱动系统的有着很高的要求。下面主要阐述控制过程中的一些关键问题: （1）用在电动汽车的电动机应具有瞬时功率大、过载能力强(过载3～4倍)、加速性能好，使用寿命长的特点。（2）电动汽车用电动机调速范围应该宽广，包括恒转矩区和恒功率区。要求在低速运行时可以输出大恒定转矩，来适应快速起动、加速、负荷爬坡等要求；高速时能够输出恒定功率，能有较大的调速范围，以适应平坦的路面、超车等高速行驶要求。

较大功率直流电机驱动电路的方案与对策

1 引言直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便、调速范围广，过载能力强，可以实现频繁的无级快速启动、制动和反转，能满足生产过程中自动化系统各种不同的特殊运行要求，因此在工业控制领域，直流电机得到了广泛的应用。许多半导体公司推出了直流电机专用驱动芯片，但这些芯片多数只适合小功率直流电机，对于大功率直流电机的驱动，其集成芯片价格昂贵。基于此，本文详细分析和探讨了较大功率直流电机驱动电路设计中可能出现的各种问题，有针对性设计和实现了一款基于25D60-24A 的直流电机驱动电路。该电路驱动功率大，抗干扰能力强，具有广泛的应用前景。 2 H 桥功率驱动电路的设计在直流电机中，可以采用GTR 集电极输出型和射极输出性驱动电路实现电机的驱动，但是它们都属于不可逆变速控制，其电流不能反向，无制动能力，也不能反向驱动，电机只能单方向旋转，因此这种驱动电路受到了很大的限制。对于可逆变速控制， H 桥型互补对称式驱动电路使用最为广泛。可逆驱动允许电流反向，可以实现直流电机的四象限运行，有效实现电机的正、反转控制。而电机速度的控制主要有三种，调节电枢电压、减弱励磁磁通、改变电枢回路电阻。三种方法各有优缺点，改变电枢回路电阻只能实现有级调速，减弱磁通虽然能实现平滑调速，但这种方法的调速范围不大，一般都是配合变压调速使用。因此在直流调速系统中，都是以变压调速为主，通过PWM(Pulse Width Mo dulation)信号占空比的调节改变电枢电压的大小，从而实现电机的平滑调速。 2.1 H 桥驱动原理要控制电机的正反转，需要给电机提供正反向电压，这就需要四路开关去控制电机两个输入端的电压。当开关S1 和S4 闭合时，电流从电机左端流向电机的右端，电机沿一个方向旋转;当开关S2 和S3 闭合时，电流从电机右端流向电机左端，电机沿另一个方向旋转， H 桥驱动原理等效电路图如图1 所示。

电动汽车轮毂电机参数

电动汽车轮毂电机参数由于能源问题和环境问题的日益突出,各国和各大汽车厂商不得不寻找传统燃油汽车的替代品。电动汽车具有能量利用率高、对环境污染小等优点,被视为未来重要的交通工具之一。对轮毂电机驱动方式的电动汽车而言,电机控制策略效果将直接影响整车控制性能的好坏。而驱动电机控制策略的设计又与电机的机械参数(转动惯量)和电气参数(电阻、电感和磁链)息息相关,因此在线辨识这些参数对提高电动汽车的整体控制效果具有重大意义。机性能试验台，包括轮毂电机控制系统、试验台架和测量与控制系统三部分，通过调节电机的输入量和负载转矩，不仅能测量轮毂电机的基本参数，如输入电压/电流，输入功率，电机转速，输出转矩等，还能对电机进行各种试验，如空载试验、加载试验、效率试验等，全面检测轮毂电机的性能，为轮毂电机的设计和优化提供数据支持。轮毂电机使用时可分为减速驱动和直接驱动两种驱动方式。 ①采用减速驱动方式，电动车电机一般在高速下运行，选用高速内转子式电

机。减速机构放置在电机和车轮之间，起到减速和增加转矩的作用。减速驱动具有如下优点：电机运行在高速下，具有较高的效率，转矩大，爬坡性能好，能保证汽车在低速运行时获得较大的平稳转矩。不足之处是：难以实现液态润滑，齿轮磨损严重，使用寿命短，不易散热，噪声大。减速驱动方式适合于丘陵或山区使用，以及要求过载能力大和城区客车等需要频繁起动／停车等场合。 ②采用直接驱动方式，多采用外转子式电机。为了使汽车能顺利起步，要求电机在低速时能提供大的转矩。直接驱动的优点有：不需要减速机构，使得整个驱动结构更加简单、紧凑，轴向尺寸也较小，而且效率也进一步提高，响应速度也较快。其缺点是：起步、爬坡以及承载较大载荷时需要大电流，易损坏电池，电机效率峰值区域小。直接驱动方式适合平路或负荷较小的场合。

几种驱动电动机的比较

动汽车用电机的比较与选择电动汽车的驱动电动机通常要能够频繁的启动停车、加速减速，低速或爬坡时要求高转矩，高速行驶时要求低转矩，并要求变速范围大而工业驱动电机通常优化在额定的工作点。因此，电动汽车驱动电动机比较独特，应单独归为一类。它们在负载要求、技术性能以及工作环境等方面的主要区别归纳如下电动汽车驱动电动机需要有一倍的过载转矩以满足短时加速行驶与最大爬坡度的要求而工业驱动电动机只要求有倍的过载转矩就可以了电动汽车驱动电动机的最高转速要求达到在公路上巡航时基速的一倍，工业驱动电动机只要求达到恒功率时基速的倍电动汽车驱动电动机应根据车型与驾驶员的驾驶习惯进行设计而工业驱动电动机通常只根据典型的工作模式进行设计即可. 电动汽车驱动电动机要求有高的功率密度和好的效率图在较宽的转速和转矩范围内都有较高的效率，从而能够降低车重，延长继驶里程而工业驱动电动机通常对功率密度、效率及成本进行综合考虑，在额定工作点附近对效率进行优化.为使多电动机协调运行，要求电动汽车驱动电动机可控性高、稳态精度高、动态性能好而工业驱动电动机只有某一种特定的性能要求.电动汽车驱动电动机往往被装在机动车上，空间小，工作在高温、坏天气及频繁震动等恶劣的工作条件下而工业驱动电动机通常在某个固定的位置工作. 电动汽车用电机的比较与选择高功率密度、高效率、宽调速的车辆牵引电机及其控制系统既是混合动力汽车的心脏，又是混合动力汽车研制的关键技术之一。目前，可用于混合动力电驱动系统的主要有直流电机系统、感应电机系统、无刷直流电机系统、永磁同步电机系统、开关磁阻电机系统。直流电机驱动系统由于直流电动机励磁绕组的磁场与电枢绕组的磁场是垂直分布的，因而其控制原理非常简单。通过用永磁材料代替直流电动机的励磁绕组，由于有效地利用了径向空间，从而可使电动机的定子直径大大减小。由于永磁材料的磁导率较小，因而电枢反应减小，互感增加。但是直流电动机的主要问题是，由于有换向器和电刷，这使得它的可靠性降低，且需要定期维护。不过，由于技术成熟和控制简单，直流电动机一直在电驱动领域有着突出的地位。实际上，串励、并励、他励和永磁等各种直流电动机目前在电动汽车上都有应用。异步电机驱动系统由于感应电动机低成本、高可靠性及免维护等特性，因而在电动汽车驱动电动机领域里，它是应用很广的一种无换向器电动机。但传统的变频变压控制技术等，不能使感应电动机满足所要求的驱动性能。主要原因在于它的动态模型的非线性。随着微机时代的到来，采用矢量控制法控制感应电动机可以克服由于其非线性带来的控制难度。矢量控制也称为解祸控制。不过，采用矢量控制的电动汽车感应电动机在轻载及有限的恒功率工作区域运行时效率较低。异步电机其特点是结构简单、坚固耐用、成本低廉、运行可靠，低转矩脉动，低噪声，不需要位置传感器，转速极限高。异步电机矢量控制技术调速技术比较成熟，使得异步电机驱动系统具有明显的优势，因此被较早应用于电动汽车的驱动系统。目前仍然是电动汽车驱动系统的主流产品尤其在美国，但已被其它新型无刷永磁牵引电机驱动系统逐步取代。最大缺点是驱动电路复杂，成本高相对永磁电机而言，异步电机效率和功率密度偏低。永磁同步电机驱动系统永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，由于具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围，发展前景十分广阔，在电动车辆牵引电机中是强有力的竞争者，己在国内外多种电动车辆中获得应用。用永磁材料代替传统同步电动机的励磁绕组，永磁同步电动机就能去掉传统的电刷、滑环以及励磁绕组的铜损。永磁同步电动机由于采用正弦交流电及无刷结构，也被称为永磁无刷交流电动机或正弦永磁无刷电

驱动电机系统简介

随着技术的不断进步，加上国家政策的大力扶持，新能源汽车已经成为了诸多汽车族的首选。相比传统汽车，新能源汽车具有环保、节能、简单三大优势，以电动机代替燃油机，由电机驱动而非自动变速箱。下面就给大家介绍一下新能源汽车的驱动电机系统。传统的内燃机能高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内，这就是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因；而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩，在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置，操纵方便容易，噪音低。与混合动力汽车相比，纯电动车使用单一电能源，电控系统大大减少了汽车内部机械传动系统，结构更简化，也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音，节省了汽车内部空间、重量。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，驱动电机及其控制系统是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。

电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶，选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素，因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求，并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。驱动电机系统是新能源车三大核心部件之一。电机驱动控制系统是新能源汽车车辆行使中的主要执行结构，其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标，它是电动汽车的重要部件。电动汽车的整个驱动系统包括电动机驱动系统与其机械传动机构两个部分。电机驱动系统主要由电动机、功率转换器、控制器、各种检测传感器以及电源等部分构成，结构如下图所示。电动机驱动系统的基本组成框图电动机一般要求具有电动、发电两项功能，按类型可选用直流、交流、永磁无刷或开关磁阻等几种电动机，如图3。功率转换器按所选电机类型，有DC/DC 功率变换器、DC/AC功率变换器等形式，其作用是按所选电动机驱动电流要求，将蓄电池的直流电转换为相应电压等级的直流、交流或脉冲电源。电机是应用电磁感应原理运行的旋转电磁机械，用于实现电能向机械能的转换。运行时从电系统吸收电功率，向机械系统输出机械功率。电机驱动系统主要由电机、控制器(逆变器)构成，驱动电机和电机控制器所占的成本之比约为1:1，根据设计原理

电动汽车电机选择与及设计

电动汽车电动汽车电机选择与设计学院：机械与车辆学院指导教师: ：：：摘要：介绍了轮毂电机相对于燃油汽车和单电机集中驱动系统的优势，比较了各种电动汽车用电机的基本性能，选择不同性能的电机满足现状电动汽车的性能、结构需要，并对电动汽车的动力驱动——轮毂电机、以及涉及动力模块上结构、功能上的设计。关键词：电动汽车；驱动系统；轮毂电机

概述全世界的汽车保有量和使用量的逐日增大，世界能源问题越来越突出，电动汽车方向逐渐出现并在汽车领域占有了一个非常重要的位置，由于传统汽车的技术成熟，人们对汽车的性能要求已经达到一个比较高的程度。在对于电动汽车普及方面上，这是一个很大的障碍。但是，新能源汽车的开发发展是必然的，应当冲破旧思想的束缚，大胆创新，将电动汽车的优势充分体现是如今比较重要的一步。早在20世纪50年代初，美国人罗伯特就发明了一种将电动机、传动系统和制动系统融为一体的轮毂装置。该轮毂于1968年被通用电气公司应用在大型的矿用自卸车上。相对与传动汽车、单电机集中驱动的汽车，轮毂电机式电动汽车具有以下优点：（1）动力控制通过电子线控技术实现对各电动轮进行无级变速控制，以及各电动轮之间的差速要求，省略了传统汽车所需的波箱、离合器、变速器、传动轴等；在电机所安装的位置同时可见，整车的结构变得简洁、紧凑，车身高降低，可利用空间大，传动效率高。（2）容易实现各电动轮的电气制动、机电复合制动和制动能量回馈。（3）底架结构大为简化，使整车总布置和车身造型设计的自由度增加。若能将底架承载功能与车身功能分离，则可实现相同底盘不同车身造型的产品多样化和系列化，从而缩短新车型的开发周期，降低开发成本。（4）若在采用轮毂电机驱动系统的四轮电动汽车上导人线控四轮

驱动电机参数确定

电动汽车技术一、驱动电机参数确定

（1）最高车速时计算驱动电机功率电机的功率必须能满足电动轿车最高车速的要求，以保证在良好的路面或空载情况下，能以较高的车速行驶．最大车速时所需功率: 2D a 1cos 21.153600a M axV V C A P Gf V ??=++ ???η=24.7（KW ） m=2600kg ；V a=90 km/h ；f=0.016; C D =0.5；η=0.95；B=1.46m ；H=1.87m; （2）加速性能计算驱动电机功率。保证在良好的路面或空载情况下，整车加速过程的末时刻为电动汽车输出最大功率，加速过程所需最大功率： = 25.6（kw ） (3)最大爬坡度时计算驱动电机功率在计算最大爬坡度时的电机功率时，应忽略加速阻力功率爬坡过程所需最大功率： =32.84(kw) 根据以上各式计算得出发动机在不同工况下的扭矩和驱动力： P=Tn/ n=(Va ×i 0)/(0.337×r) (2) 联立上面两个方程可得 M axV T =70Nm, Ft=890N 23D 13600 1.521.152.5a a MaxJ a a a t u u C Au P mgf t t t ??=+ ? ????δη136003600a a MaxGra t mgfu mgiu P ??=+ ??? η

T=408Nm, Ft=5.9kN M axJ T=650Nm, Ft=8.1kN M axG ra 由此可得根据（1）计算可知选定电机的额定功率为30kw，由（2）（3）可知选定电机的峰值功率为60kw,最大扭矩为650Nm 二、电池组电压、容量的确定在选择了电机类型以后，就要确定电池的参数。在一定的电机功率下，电压越高，电流就越低，线路功率损失就越小，在电池以小电流放电时，可发挥出较大的容盈。根据0.15kWh/km×150km=22.5kWh即所需电池的容量为22.5kWh，考虑到其它电气设备，选择电池容量为25kwh。锂电单体的容量为270Wh，铅酸电池单体的容量为1.44kWh；若选锂电池则需要92个单体，若选铅酸电池则需要18个单体三、采用Matlab计算绘制驱动力和行驶阻力图 clear;clf; axis([0, 250, 0, 12000]); ig=1; i0=4.1; r=0.325; G=26000; f=0.016; Cd=0.5; A=2.73; Pmax=60; Torque=650; v=0:26.35; Fw =(f*G+Cd*A*(v.^2))./21.15; F=v*0+(Torque*ig*i0)./r; hold on plot(v,Fw,v,F); v=26.35:250 F=(9549*Pmax*0.377)./v;

新能源汽车电机驱动系统关键技术解析【干货】

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电动汽车，这三类电动汽车均采用一个及以上的电机驱动系统将电能转换为机械能，进而驱动汽车，同时回收刹车的制动能量，从而实现了能量利用率的提升。 1. 纯电动汽车纯电动汽车由电机驱动汽车，能量完全由二次电池（如铅酸电池、镍镐电池、镍氢电池或锂离子电池）提供。由于一次石化能源的日趋匮乏，纯电动汽车被认为是汽车工业的未来。典型的纯电动汽车动力结构如图1 所示。电池组的电能通过充电系统在车辆行驶一定里程后进行补充。纯电动汽车的特点是车辆实现零排放，不依赖汽油，完全采用电能驱动车辆，但是由于蓄电池的能量密度和功率密度比汽油或柴油低很多，因此纯电动汽车的连续行驶里程有限。 2. 混合动力汽车混合动力汽车按动力总成结构及能量流传递方案不同，可分为串联、并联及混联三种混合动力方式。串联混合动力车辆中，发动机动力与电动机动力通过电气系统传递；并联和混联混合动力车辆中，发动机动力与电动机动力通过一个专门的机电耦合机构实现向车轮的传递，常用的机电耦合机构包括行星齿轮耦合、变速器耦合及离合器耦合等。串联式混合动力系统的动力总成，发动机的机械能通过发电机转化为电能，电动机将电能转换为机械能传到驱动桥，驱动桥和发动机之间没有直接的机械连接。该方案的优点是系统控制简单，缺点是难以应对复杂路况，电池充放电压力较大，电池寿命要求较高。