[发明专利]电动汽车牵引电机设计参数的校验方法

摘要

本发明涉及电动车辆上动力总成设计领域，具体为一种电动汽车牵引电机设计参数的校验方法。一种电动汽车牵引电机设计参数的校验方法，其特征是：按如下步骤实施：(1) 设置匀速运动计算模块和加速运动计算模块；(2) 进一步设置最高车速计算模块、常用车速计算模块、最大爬坡度计算模块；进一步设置加速运动工况计算模块：(3) 设置校验模块；(4) 按最大值的原则选择校验值。本发明手续简便，校验全面，结果合理。

主权项

1.一种电动汽车牵引电机设计参数的校验方法，其特征是：按如下步骤实施：(1)设置匀速运动计算模块和加速运动计算模块：匀速运动计算模块输入为整车参数、实际车速、坡道角度信息；匀速运动计算模块计算电动汽车的滚动摩擦阻力、空气阻力和坡道阻力，计算阻力和当前的车速，直接计算整车牵引功率，通过转换效率换算间接计算牵引电机的功率，根据车速和电机转速的关系计算当前车速对应的电机转速，根据电机转速、电机力矩和电机功率三者的关系计算牵引电机的力矩；匀速运动计算模块输出牵引电机的功率、力矩、转速校验参数；加速运动计算模块输入为整车参数、坡道角度信息；加速运动计算模块计算电动汽车的滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力；加速运动计算模块输出为牵引电机的功率、力矩、转速、实际车速校验参数；(2)在匀速运动计算模块的基础上进一步设置最高车速计算模块、常用车速计算模块、最大爬坡度计算模块；在加速运动计算模块的基础上进一步设置加速运动工况计算模块：最高车速计算模块输入整车参数、最高车速、默认0度坡度值，常用车速计算模块输入整车参数、常用车速、特定坡度值，最大爬坡度计算模块输入整车参数、爬坡车速、最大坡度值；加速运动工况计算模块输入整车参数、默认0度坡度值；电动汽车行驶力学平衡方程为式(1)，F_j＝F_t‑(F_f+F_i+F_w)——(1)，式(1)中：F_t为整车驱动力，F_f为滚动阻力，F_i为坡道阻力，F_w为空气阻力，F_j为电动汽车的加速阻力；当式(1)中F_j＝0时整车作匀速运动；当式(1)中F_j>0时整车作加速度为正数的加速运动，当式(1)中F_j<0时整车作加速度为负数的加速运动；对滚动阻力、空气阻力、坡道阻力和加速阻力通过数学表达式进行计算：式(2)计算滚动摩擦阻力，式(3)计算坡道阻力，式(4)计算空气阻力，式(5)计算车辆的加速阻力，式(6)计算车辆的牵引功率，式(7)计算牵引电机的机械功率，式(8)计算通过车速计算牵引电机转速，式(9)计算牵引电机的输出力矩，式(5a)作整车车速的微分运算，进行式(5b)的积分逆运算后计算整车加速；F_f＝m·g·f·cosα——(2)，F_i＝m·g·sinα——(3)，P_t＝P_motor·η——(7)，式(2)～(9)中：F_t为整车驱动力，F_f为滚动阻力，F_i为坡道阻力，F_w为空气阻力，F_j为电动汽车的加速阻力，m为整车的满载质量，g为重力加速度，f为滚动摩擦系数，α为坡度角，C_p为风阻系数，A为迎风面积，V为整车车速，为整车车速V的微分运算，P_t为整车牵引功率，η为传动系统效率，P_motor为牵引电机机械功率，r为轮胎半径，I_{trans_ratio}为系统传动比，n为牵引电机输出转速，T为牵引电机输出力矩；(3)设置校验模块：对于步骤(2)中建立的最高车速计算模块、常用车速计算模块、最大爬坡度计算模块、加速运动工况计算模块，输入整车参数、车速和坡道信息，各模块分别输出牵引电机的各项校验参数，其中，最高车速计算模块、常用车速计算模块、最大爬坡度计算模块都输出电机的转速、力矩、功率静态参数，加速运动工况计算模块输出电机的转速、力矩、功率动态曲线；(4)对于步骤(3)输出牵引电机的转速、力矩、功率信息，按最大值的原则选择最高转速、最大力矩、最大功率作为校验参数，当设计参数大于校验参数时校验合格，选择最高转速：选择最高车速计算模块的输出转速作为最高校验转速，并保留最高校验转速的10％～15％作为转速变化裕量；选择最大力矩：选择最大爬坡度计算模块的输出力矩作为最大校验力矩，并保留最大校验力矩的15％～20％作为力矩变化裕量；选择最大功率：对于常用车速计算模块输出的电机功率、加速运动工况计算模块输出的电机功率，选择两个电机功率中的较大值作为最大校验功率，并保留最大校验功率的8％～15％作为功率变化裕量；选择最高转速：单级减速器时，选择最高车速计算模块输出的牵引电机实际输出转速n₁，保留Δn转速变化裕量，Δn取n₁的10％～15％，牵引电机最高转速为n₁+Δn；多级变速箱时，根据不同档位选择传动比和车速范围，分别计算对应电机转速范围，选择最大的转速n，保留Δn转速变化裕量，Δn取n的10％～15％；选择最大力矩：单级减速器时，选择最大爬坡度计算模块输出的牵引电机实际输出力矩T₃，保留ΔT力矩变化裕量，ΔT取T₃的15％～20％，牵引电机最大力矩值为T₃+ΔT；多级变速箱时，根据不同档位选择传动比和坡度范围，分别计算电机力矩范围，选择最大的力矩T，保留ΔT力矩变化裕量，ΔT取T的15％～20％，；常用车速最大功率：单级减速器时，选择最大爬坡度计算模块输出的牵引电机实际输出功率P₃，保留ΔP功率变化裕量，ΔP取P₃的8％～15％，常用车速最大功率为P₃+ΔP；多级变速箱时，根据不同档位选择传动比，分别计算电机功率的范围，选择最大的功率P，保留ΔP功率变化裕量，ΔP取P的10％～25％；加速工况最大功率：单级减速器时，校验装置输出随时间变化的曲线：即车速变化曲线、电机功率变化曲线、电机转速变化曲线、电机力矩变化曲线，通过修正高速的恒定功率来满足加速时间要求，保留ΔP功率变化裕量，ΔP取高速的恒定功率P的8％～15％；多级变速箱时，根据不同档位选择传动比，分析在不同档位下的加速曲线，通过修正高速的恒定功率来满足加速时间要求，保留ΔP功率变化裕量，ΔP取高速的恒定功率P的8％～15％；选择最大功率：对于常用车速计算模块输出的电机功率、加速运动工况计算模块输出的电机功率，选择两个电机功率中的较大值作为最大校验功率，并保留最大校验功率的8％～15％作为功率变化裕量。