某新型純電動(dòng)的汽車的減速器地匹配計(jì)算

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案某新型純電動(dòng)汽車減速器的匹配計(jì)算作者：秦家順 武 磊 文章來源：上海海馬汽車研發(fā)有限公司動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定與匹配對(duì)純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能影響巨大 本文對(duì)某型號(hào)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)力 性能匹配,并確定合適減速比，以滿足整車動(dòng)力性能要求.CRUISE仿真結(jié)果表明,現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)與優(yōu)化減速比后的減速器匹配能滿足純電動(dòng)汽車動(dòng)力性能要求動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定與匹配對(duì)純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能影響巨大。 本文對(duì)某型號(hào)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)力 性能匹配，并確定合適減速比，以滿足整車動(dòng)力性能要求。 CRUISE仿真結(jié)果表明，現(xiàn)有驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)與優(yōu)化減速比后的減速器匹配能滿足純電動(dòng)汽車動(dòng)力性能要求。電動(dòng)機(jī)功率密度、電池能量密度及控制系統(tǒng)

2、等 技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了純電動(dòng)汽車的普及應(yīng)用。 純電動(dòng)汽車具有電動(dòng)機(jī)效率高、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)簡單等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)機(jī)性能的優(yōu)劣直接影響到減速 器匹配，進(jìn)而影響到整車動(dòng)力性能。本文計(jì)算基于公司新開發(fā)的一款純電動(dòng)汽車，對(duì)現(xiàn)有驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)進(jìn)行減速比匹配計(jì)算，以滿足整車動(dòng)力性要求。減速器匹配計(jì)算電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能主要取決于動(dòng)力單元的性能及其各單元的優(yōu)化匹配，在現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的前提下如何進(jìn)行合理匹配減速器至關(guān)重要，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文設(shè)計(jì)的電動(dòng)汽車最高車速 150km/h,最大爬坡度30% 0100km/h加速時(shí)間12s，相關(guān)整車參數(shù)見表1?，F(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nb和最高轉(zhuǎn)速nmax分別為3000r/min和6000r/

3、min ；額定功率和 峰值功率分別為35kW和70kW額定轉(zhuǎn)矩和峰值轉(zhuǎn)矩分別為 110Nm和220Nm在nW nb時(shí)，電 動(dòng)機(jī)獲得恒定轉(zhuǎn)矩輸出Tmax n>nb時(shí)，電動(dòng)機(jī)以恒定功率輸出Pmax由電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲 線（見圖1）可知，電動(dòng)機(jī)恒功率區(qū)系數(shù)B =nmax/nb=2,滿足一般設(shè)計(jì)值23的范圍。Mtffl*ii|*MH1M < (r.Tivilb)連牢曲住圖1電機(jī)機(jī)械特性曲線電動(dòng)機(jī)工作在額定功率區(qū)域且轉(zhuǎn)速最高時(shí)，選擇合適的傳動(dòng)比能夠使汽車達(dá)到最高設(shè)計(jì)車 速，此時(shí)變速器的傳動(dòng)比為最小傳動(dòng)比。nr= 0377(1)通過公式（1）計(jì)算在滿足最高車速150km/h時(shí)所需減速比。其中，m

4、汽車行駛速度,單位為km/h；n道路坡度，單位為%ig變速器傳動(dòng)比；io主減速器的傳動(dòng)比；r車輪滾動(dòng)半徑，單位為m經(jīng)過計(jì)算后得出igio=4.63 。爵2蠡少減讒比為4 63旳- </曲線餵3倉大貳漁比為B0時(shí)t - u菇柱回al'nl«4D4»® 砒a A- Q D 9la<!«精彩文檔2.確定最大傳動(dòng)比最大傳動(dòng)比的影響因素包括最大爬坡度、 附著率及汽車最低穩(wěn)定車速。附著率需要考慮輪 胎和路面的情況，此處暫不考慮；對(duì)于汽車最低穩(wěn)定車速，由于電動(dòng)機(jī)可以在低轉(zhuǎn)速區(qū)獲得恒 定轉(zhuǎn)矩輸出，因此最大傳動(dòng)比不受其限制，本文計(jì)算主要考慮最大爬坡度的

5、影響。汽車爬陡坡時(shí)，車速很低，可以忽略空氣阻力，因此，汽車最大傳動(dòng)比要滿足：(2)Ttq電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，單位為 NmG作用于汽車上的重力G;?滾動(dòng)阻力系數(shù)；amax最大爬坡角度，單位為（°）;經(jīng)過計(jì)算得出igio=8。通過上述計(jì)算分析知，在滿足最咼車速150km/h時(shí)，減速比最小為4.63 ;在滿足最大爬坡度30%寸所需要最大減速比為 &同時(shí)，可以分別作出滿足最高車速及最大爬坡度減速比時(shí) 對(duì)應(yīng)的爬坡度一車速曲線（見圖2和圖3）。o o o o o o o o Q8 7 5 4 3 2 !1#尋O由圖2可知，在最小減速比為4.63時(shí)，能夠達(dá)到最高車速的需求，但最大爬坡度較小；由圖3

6、可知，在最大減速比8時(shí)，滿足最大爬坡度卻無法滿足最高車速。因此，單級(jí)減速比無法滿足設(shè)計(jì)要求，而采用初步計(jì)算的最小、最大減速比的兩級(jí)速比能夠滿足整車性能要求。本設(shè)計(jì)采用交流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，需考慮城市工況常用車速及最高車速點(diǎn)的位置，其中城市工況常規(guī)車速一般落在基轉(zhuǎn)速nb區(qū)域，最高車速取自驅(qū)動(dòng)功率與行駛阻力功率的平衡點(diǎn)處。最 高車速一般在nmax的90%- 95%處取得，故將最小減速比優(yōu)化為 4.2，最大減速比仍為 &由優(yōu)化速比后的功率平衡曲線（見圖 4）可知，此型號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)搭載優(yōu)化后的兩級(jí)速比 變速器能夠滿足常規(guī)車速行駛平衡點(diǎn)及最高車速行駛平衡點(diǎn)要求。1擋速比在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)域末端的a點(diǎn)，即基速位

7、置區(qū)域達(dá)到常規(guī)車速行駛平衡， 電動(dòng)機(jī)開始恒功率輸出，此時(shí)車速約50km/h； 當(dāng)車速提升到b點(diǎn)時(shí)，換入2擋繼續(xù)進(jìn)行恒功率輸出，直到達(dá)到行駛阻力與驅(qū)動(dòng)力平衡， 即得 到最高車速。本文設(shè)定在b點(diǎn)時(shí)達(dá)到換擋點(diǎn)，此時(shí)等功率區(qū)域能夠較好的銜接起來， 并能夠最 大程度地發(fā)揮其加速性能。芝耳拆韓圖6驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡曲線動(dòng)力性仿真驗(yàn)證1.建立計(jì)算模型CRUISED件模塊化的建模理念可以用于汽車開發(fā)過程中的動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配計(jì)算， 基于此，搭建此型號(hào)純電動(dòng)汽車計(jì)算模型， 進(jìn)而仿真搭載兩級(jí)減速器的整車性能。電動(dòng)機(jī)模塊中分別輸入額定工況及峰值工況下的特性數(shù)據(jù)，其余計(jì)算模塊按照設(shè)計(jì)要求分別輸入。2.最大爬坡度通過

8、仿真得出搭載兩級(jí)速比減速器動(dòng)力模型的爬坡度-車速曲線（見圖5），整車最大爬坡度為31.53%,滿足整車爬坡度30%勺要求。表1整車匹配相關(guān)參數(shù)整備質(zhì)量/kg1 500迎風(fēng)面積A/m22.2風(fēng)阻系數(shù)CD0.3車輪滾動(dòng)半徑/m 0.307滾動(dòng)阻力系數(shù)“0.0153. 最高車速通過仿真得出整車驅(qū)動(dòng)力行駛阻力平衡曲線(見圖 6)。由圖可知，在電動(dòng)機(jī)達(dá)到最高轉(zhuǎn) 速時(shí)仍有后備牽引力，此時(shí)最高車速為 163km/h。考慮電動(dòng)機(jī)效率等因素，采取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 最高轉(zhuǎn)速90%- 95%處取得最高車速，滿足設(shè)計(jì)要求。4. 加速性能仿真得出，從0100km/h的加速時(shí)間為10.95s，滿足整車加速時(shí)間要求。通過上述仿真分析可知，此型號(hào)電動(dòng)機(jī)匹配兩級(jí)減速后能夠滿足整車動(dòng)力性能要求，為后期設(shè)計(jì)開發(fā)提供了參考。結(jié)論由CRUISE仿真分析結(jié)果表明：(1) 對(duì)于采用定傳動(dòng)比的純電動(dòng)汽車來說，車輛