电动汽车电动机设计.docx

电动机设计给定设计参数：（1）最大车速90公里每小时；（2）爬坡能力：20Km/h，20%；（3）加速性能0-60km/h，16s。自定义设计参数（以荣威550款车型参数为参考）：（1）整车质量：整车装备质量1500kg+5人*70kg=1850kg； (2) 续航里程:160km正文1电池的选型电动汽车的关键技术是电池的选择、布置与管理。纯电动汽车要求动力电池具有较高的能量密度和功率密度，使用寿命长、成本低，维护安全、方便，环境容忍度高，能够实现批量化生产。下表1-1给出了中给出了各种类型动力电池各自的特点及其相关参数。表1-1电池类型比能量Wh/kg比功率W/kg循环次数优点缺点Pb-aci600低价、可靠过充放电差Ni-C过充放电高温充电差Ni-F1000耐过充放电价高、充电效率低Ni-Z300比能量高价高、充电效率低Ni-MH60-701701000比能量高价高、充电效率低Na-S100150350比能量高高温工作不稳定Liion1003001200比能量高、电压高价高安全问题铅酸电池是目前为止最为成熟的动力电池，也广泛应用于燃油汽车的启动系统动力源。铅酸电池制造成本低、比功率大、性能稳定，但比能量不足，难以满足车辆续驶里程要求，使用寿命也较短，因此不适用于未来大规模的电动汽车产业发展要求。镍镉电池充点快速、寿命长，但其成本也相对较高，且容易造成重金属镉对环境的污染。因此，之后研制了镍氢电池作为镍镉电池的替代品。虽然排除了环境污染问题，但其制造成本依然居高不下，对此类电池的继续研发有一定的阻碍作用。钠硫电池的主要缺陷是环境容忍度低，无法抵御高温腐蚀、因此也带来一些列性能不稳定、安全性差和使用寿命短等问题。锂电池有很多种，包括锂离子电池、高温锂熔盐电池、锂聚合物电池和锂聚合物团体电解质电池等。锂电池的共同特点是比能量和比功率都很高、使用寿命长，这些都切合电动汽车对动力电池的要求，但其开发成本也较高，技术上也需要继续完善。本设计选用的是锂离子电池作为纯电动汽车的动力电池。2电动机设计不管是传统燃油发动机汽车还是电动汽车，其整车总功率要求的确定原则都是相同的，都是根据整车的动力性能指标来确定，即最高车速、加速性和爬坡度要求。对于大多数汽车来说，动力源最大性能往往是由加速性能或爬坡性能指标决定的。利用车辆动力学理论，通过计算汽车按要求指标运行的驱动力和行驶阻力平衡方程来得出在对应指标下的动力源所需最大功率。首先根据最高车速vmax确定最大功率Pmax1为，，式中，Pmax1为最大功率，单位kw，Vmax为最高车速，单位km/h，为动力传动系效率=0.94，f为滚动阻力系数=0.11，Cd为空气阻力系数=0.43，A为迎风面积=2.53m2 =39.4kw其次，根据爬坡性能确定的最大功率Pmax2，式中，V0为爬坡时速度，20km/h，Α为坡度角度，20%即为坡角11.30，， =48.8kw/h根据加速性能v=0-60km/h，加速时间t=16s，确定最大功率为Pmax3，式中：δ为旋转质量转换系数=0.36，代入式中，得Pmax3=40.1kw因此，综合上述根据最大速度、坡度角度以及加速度所确定的功率，最后确定该电动汽车总功率源为Pmax=max（Pmax1，Pmax2，Pmax3）=48.8kw≈50kw1.电动机选型电动汽车的驱动电机属于特种电机，它是电动汽车的关键部件。要使电动汽车有良好的使用性能，电动汽车应该有交款的调速范围和较高的转速，足够大的启动扭矩，体积小、质量轻、效率高且有动态制动性强和能量回馈的特性。目前电动汽车所采用的电动机中，直流电动机基本上被交流电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所取代所取代。电动汽车所使用的电动机正在向大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。目前电力传动90%使用的交流异步电动机。对于电动轿车，异步交流电动机是理想的选择。其结构简单，而且适用于功率需求较大的电动汽车上。2.电机功率确定对于纯电动汽车来说，整车驱动全部功率即来源于电动机，所以上述计算的最大功率Pmax即为电动机功率P=50kw。电动机的额定功率可根据峰值功率由下述式中算出，P额=式中λ为过载系数，一般取2~3，则电机额定功率为17~25kw。3.电机转速对于电机转速在6000r/min以上的称为高速电机，以下则称为普通电机。前者，制造成本高而且工艺负载，而且对配套使用的轴承和齿轮有特殊要求，一般适用于100kw以上大功率驱动电机，很少在电动汽车上使用。因此对于此例选用转速低于6000r/min的普通电机。驱动电机的最大转速与它的额定转速比值称为电机扩大恒功率区系数β。随着β的增大，电动机可以在低转速区获得更大的转矩