基于动态指标的纯电动汽车电机参数设计

对于一些有关基于动态指标的纯电动汽车电机参数设计和汽车 性能参数的相关题,你对基于动态指标的纯电动汽车电机参数设计这样的题了解多少呢?就让小编带各位来了解一下吧!


1电动汽车动态指标


《GBT18385-2005电动汽车动态性能测试方法》规定了纯电动汽车加速性能、最高速度和爬坡性能的测试方法。同时,还全面定义了电动汽车的功率指标和详细分类。动力性能分为三类加速性能、最高速度、爬坡性能。


11加速性能


加速性能是指电动汽车从V1速度加速到V2速度所需的最短时间。根据V1和V2的区别,我们一般关注以下三个加速性能指标


1、0~50km/h加速时间主要反映车辆的起步加速性能。


2、0~100km/h加速时间主要反映汽车在典型速度范围内的加速性能。


3、50-80km/h加速时间主要反映车辆超车时的加速性能。


在本文中,我们为我们的设计算法安排了自定义加速时间。


12最高速度


最高速度分为瞬时最高速度和30分钟最高速度。标准仅规定了最大速度30分钟的测试方法。但并未规定车辆瞬时最高速度的测试方法。汽车30分钟的最高速度不仅与电机的特性有关,还与电池的容量有关,而电池必须能够在电池电量不受任何或的情况下提供汽车30分钟的最高速度。停电。一般情况下,电池容量限值不作为设计限值。相反,设计条件是电机能够输出稳定功率并维持过热状态30分钟。车辆的最高速度是根据最高速度5分钟时的电机功率计算的。


综上所述,本文档对最大速度指标有两种定义


1、5分钟最高速度反映车辆瞬时最高速度性能。


2、最高时速30分钟反映车辆以最高时速连续行驶的能力。


13攀爬性能


该标准定义了坡道起步能力和坡度速度。测试方法定义如下


1、汽车斜坡起步能力电动汽车从斜坡起步并在1分钟内爬升10米以上的最大坡度。展示车辆在山上起步的能力。本文将坡道起步能力定义为车速为5km/h时的最大爬坡能力。


2、坡速电动汽车在特定坡度上连续行驶1公里以上的平均最高速度。它显示了车辆行驶时的最大坡度性能。设计通常使用20公里/小时或50公里/小时的车速作为最大爬升能力的基准。


综上所述,车辆动态指标的综合描述如表1所示。


表1车辆动态指标


2电机特性与各项指标的关系


汽车的功率输出主要与电机的外特性有关。不同的指标适合不同的外在特征。电机的外特性与其各项指标的关系如图1所示。


图1电机外特性与电动汽车各项动态指标的关系


电动汽车从V1公里/小时到V2公里/小时的加速时间与车速对应的转速以及标定加速性能理论线所包围的面积有关。小车的瞬时最高速度与修正后的加速性能理论线与电机最高速度的交点有关。汽车30分钟的最高速度与电机允许的30分钟超载线与电机最高速度的交点有关。汽车在坡道上的停车和起动性能与电机的最大扭矩有关,汽车在坡道上的速度性能与电机允许的5分钟过载线有关。


根据上述特点建立量化关系,我们可以通过车辆最高速度、爬坡性能、加速时间三类动态指标来设计电机参数。


3.专为最大速度和爬坡性能而设计


根据电机的外部特性,首先要根据汽车的最高速度确定电机的最高速度,然后根据能量守恒定律建立平衡方程,直接计算出电机的输出。对应指标。最大速度指示器通常仅检查5分钟最大速度和30分钟最大速度。


对于爬坡性能,使用电机端扭矩等效法求解方程。最大车辆速度和爬坡性能有一个理论解决方案,无需使用微分方程、插值或优化等数学工具。最大坡度一般认为是两个车速点5公里/小时和50公里/小时,前者是为了车辆在坡道上的起步能力而设计,后者是为了车辆在行驶中的稳定爬坡能力而设计。


本文中传输系统传输速率iGB的一个例子是一个常数。目前纯电动汽车的减速器主要是单速比。对于多速比,该值被视为车速的函数。


表2列出了您需要了解的该模型的参数。其中,电机自身特性参数为r30min、r5min、rmax、n0,其余为车辆及传动系统参数。初步设计中,汽车的空气阻力系数估算为03~06,轿车默认值为033,SUV或MAP型轿车默认值为037,箱型轿车默认值为037。默认值为037。物流车,默认为045,二次项系数为


式中,Cw为汽车的空气阻力系数,S为汽车的风吹来的面积,在初步设计中,风吹来的面积的取值依据如下经验公式。


表2具体整车及动力总成参数


式中,W为车身宽度,H为车身高度。


汽车的线性阻力系数通常在1到35之间。物理意义对应于汽车传动系统中轴承和齿轮啮合的损失,其大约与车辆的整备重量成正比。在初步设计过程中,进行了以下估算


如果传输系统的平均效率不为100,则该参数默认为0。如果输电系统的平均效率为100,则上述经验系数有效。


汽车的常数系数与汽车的滚动阻力系数有关,计算公式如下。


式中,f0为汽车的滚动阻力系数,与路面、轮胎气压等因素有关,通常取值001002,初步设计时通常取值0012。


这是标准负载,对于空载和满载设计,该参数由以下等效参数替换


设计时,汽车的标准载荷是汽车的整备质量和附加质量的总和。对于附加质量,现行国标与新国标《GBT18386-2017电动汽车能耗率及续驶里程测试方法》存在一定差异。更多详细信息,请参阅标准[7]。新国家标准于2017年10月14日发布,计划于2018年5月1日起实施。最大设计质量35吨及以下的乘用车,附加质量为100公斤。


31最高速度指数设计


电机速度牢固地传输到车轮,因此最大车辆速度决定了最大电机速度。设计公式为


根据能量守恒定律,电机全速最大输出功率设计如下


并且你30分钟内的最高速度必须低于你的最高速度。因此不再设计电机转速,只设计汽车的最大功率需求。如图1所示,一旦汽车达到30分钟的最高速度,电机必须遇到30分钟的连续输出电源线。根据能量守恒定律,功率设计如下


32爬坡能力指标设计


利用能量守恒公式,可以设计斜坡起动性能和斜坡速度指标,阻力部为运行阻力和斜坡力。计算公式如下。由于适用的扭矩曲线不一致,修正系数也不同。如图1所示。


4电动汽车加速指标设计


电动汽车行驶指标的设计需要建立动力学模型并求解微分方程。在等功率部分,微分方程没有理论解,只有数值解,因此需要离散解插值分析。微分方程相当于ADVISOR等仿真软件,通过设置已知的电力系统参数来计算t-v动态关系。因此,需要优化工具作为设计辅助。


41机械系统微分方程


如果我们以一辆汽车为研究粒子,通过牛顿第二定律我们可以得到如下结果。


式中,T为电机最大扭矩输出,如图1标定加速性能理论线所示。它是车速v的函数,分为恒扭矩部分和修正恒功率部分。


理论上,微分方程不能在等方区间内求解,因此使用数值解。本文采用固定步长为01秒的Runge-Kutta方法来解决该题。


42t-v曲线插值和目标函数构建


求解步长为01s的t-v曲线。对于加速时间为100公里/小时的汽车,利用就近原理,误差为005/10=05。随着精度的提高,步长可以减小到001s或0001s,但在实际证明中,增大步长对计算速度影响较大,而且精度还不如使用线性插值接近。因此,本文采用步长为01s结合插值的方法。


车辆加速性能曲线t-v是单调递增的,因此每个电机峰值功率对应一系列加速时间。函数名称为Pmax2tv1-v2。


然后我们构造目标函数。


43使用简单方法的优化解决方案


对于各种车速和加速度分段指标,只需在公式中设置v1和v2即可。本文根据Eq设计了一款电机,各种功率指标分别为P0~50、P50~80、P0~100、Pv1~v2。


由于该优化题只有待优化的参数,因此可以利用二分法、最速下降法、简单优化法等优化工具。在这篇文章中,我们发现使用简单的方法来解决这个题会更快,并且MATLAB提供了这个功能。因此,在本文中,我们决定使用一种简单的方法来解决这个优化题。


5个设计实例


对车辆最高车速、加速性能、爬坡性能三项指标的设计表明,电机的最高车速仅与汽车的最高设计车速相关,而电机的最大功率则相关。各项指标上。因此,电机功率设计是冗余设计,选择满足最苛刻规格的功率。


根据公式重新计算实际指标与目标指标的偏差,作为指标达成情况。高性能指标表明初始指标定义得太高,而达不到100的指标则表明这是动态系统在当前定义的所有指标中最难实现的指标。


51个已知参数


在纯电动汽车的设计阶段,根据市场调研结果初步确定车身参数和动力指标。表1中的示例是在市场研究阶段针对特定车型定义的动力性能数据,而表2中的示例是该车型的车辆和动力系统的已知参数。根据上述公式在MATLAB中编写设计程序,设计结果如下。


52项设计成果


设计后测试的电机最高转速为8900rpm,峰值功率为57kW,峰值扭矩为155Nm。设计MAP如图2所示。空载、标准负载和满载动态参数对比如表3所示。


图2电机MAP和外部特性设计结果


六,结论


电动汽车动态指标与驱动电机参数关系的研究具有冗余设计的性质。只有全面明确设计指标,使各指标的设计和计算更加合理,才能获得精度更高的设计结果。本文总结了电动汽车的加速性能指标、爬坡性能指标和最高速度指标,并研究了各指标的设计方法。实践证明,该方法有效、可靠,可用于电机选型和设计阶段。一旦确定了电机选型并在市场上找到了合适的电机供应商,就可以为下一步的车辆动力和经济模拟开发工作提供更准确的电机参数。


表3设计结果


130吨起重机的性能参数有哪些?130吨起重机长度15028MM,宽度3000MM,高度3950MM,主臂128M,最长臂50M,辅助载荷70M,50吨起重机长度122M。宽度275M,高度365M,主臂102M,最长臂38M,副杆534M。


汽车性能参数说明?汽车性能参数包括动力性、安全性、能耗性能、操纵稳定性能等。


1、汽车性能参数包括发动机最高转速、最大爬坡能力、起步加速时间、百公里油耗、制动距离。


2、汽车的主要性能包括动力性、燃油效率、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性、驾驶性能、废气排放和噪声污染等。


3、汽车性能是指汽车适应各种使用条件并最大限度地提高工作效率的能力。


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