串联混合动力系统牵引电动机额定功率值的设计

热度:Loading...   日期:17-03-30, 08:24 AM   来源:陆地方舟集团   

串联混合动力系统牵引电动机额定功率值的设计

 

在串联式混合动力电动汽车中,电动机驱动的额定功率值完全取决于车辆加速性能要求、电动机特性和传动装置特性。在设计的初始阶段,可应用下式,按加速性能(车辆从零车速加速到给定车速所需的时间)估算电动机的额定功率值:

 

串联混合动力系统

 

式中:M为车辆的总质量(kg);ta为期望的加速时间(s);Vb为相应于电动机基速的车速( m/s)(见图5-31);Vf为车辆加速后的终速(m/s);g为重力加速度(9. 80r-ri/s2);^为轮胎的滚动阻力系数;Pa为空气密度(1. 202kg/m3);A厂为车辆迎风正面的面积(m2);CD为空气阻力系数。

 

式(5-18)中的第一项表示用以加速车辆质量的功率;第二项和第三项分别表示克服轮胎滚动阻力和空气阻力所需的平均功率。

 

图5 - 31表明了配置有两挡传动装置的牵引力和牵引功率与车速的关系。在加速期间,由低速挡起始,牵引力按迹线a-b-d-e-f变化。在点f处,电动机达到最大转速,而传动装置为进一步加速应切换到高挡。此时,在式(5-18)中,车辆的基速为bl。然而,当应用单挡传动装置时,换句话说,仅高速挡可供应用时,则牵引力按迹线c-d-e-f-g变化,且Vb =Vb2。

 

显然,对加速期间给定的终速,如位于点e处的lookm7h,配置两挡传动装置的车辆将有短暂的加速时间,此因在低速时用低挡,按a-b-d变化的牵引力将大于高挡时按c-d变化的牵引力。

 

串联混合动力系统

 

图5-32是某电动机额定功率值与转速比关系图,其中,转速比定义为最高转速与图5-31所示的基速之比。

 

应该注意,由式(5 - 18)确定的电动机额定功率仅是满足加速性能的估算值。在某些特定应用中,例如就越野军用车辆而言,越野运行也许是首要关注的问题。此时,牵引电动机必须足够有效地克服越野小径上所要求的最大的坡度。爬坡时牵引功率可表达为(以下方程):

 

串联混合动力系统

 

式中;a为地面的倾斜角;V为爬坡能力需求所给定的车速(m/s)。当越野车爬坡时,其所要求的最大坡度为310,例如,现以车速lOkm/h实际运行,地面通常是未铺砌的,由于路面形变,故其滚动阻力比在铺砌路面上的滚动阻力要大得多。因而,在爬坡能力所需的电动机功率计算中,应添加附加的阻力功率,以反映这一状态。

 

基于车速lOkm/h,给定的爬坡能力要求为31°,可应用式(5-19)计算在各种延展的转速比和电动机额定功率下,lOt载重军用车辆的牵引力与车速之间的关系曲线,如图5 - 33所示。可以看出,为满足爬坡能力需求,延展的大转速比能有效地降低牵引电动机所需的额定功率,然而
对应于最大坡度的车速将较小。延展的大转速比或可由电动机自身,或可由多挡传动装置实现。

 

串联混合动力系统

 

为确保车辆满足加速需求,例如8s内由零车速到达车速48km/h,应用式(5- 19),也可计算得出硬路面上对应于各种延展的转速比所需的电动机的额定功率。图5 - 34为计算结果。显然,电动机额定功率取决于爬坡能力的性能指标。这表明,满足爬坡能力的牵引电动机额定功率的设计将自然满足加速性能需求。在工程设计中,越野车辆必须在电动机额定功率和系统组成之间,按合适的电动机延展转速比的设计予以实施。

 

串联混合动力系统

 

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