恒功率的案例
變頻器分通用型和工程型，對應(yīng)什么類型負(fù)載，該怎么選？
人們在實(shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械分為三種類型恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī)、水泵負(fù)載。那么變頻器該如何選用呢，下面簡單分享一下有關(guān)變頻器的選型技巧。
恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：
任何轉(zhuǎn)速下負(fù)載轉(zhuǎn)矩總保持恒定或基本恒定，而與轉(zhuǎn)速無關(guān)的負(fù)載稱為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。這類負(fù)載多數(shù)呈反抗性的，即負(fù)載轉(zhuǎn)矩的極性隨轉(zhuǎn)速方向的改變而改變。反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性應(yīng)畫在一三象限內(nèi)，這類負(fù)載有金屬的壓延機(jī)構(gòu)，機(jī)床的平移機(jī)構(gòu)等。還有一種位勢性轉(zhuǎn)矩負(fù)載，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的極性不隨轉(zhuǎn)速方向的改變而改變。因此，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)。位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性應(yīng)畫在一四象限，起重類型負(fù)載中的重物多屬這類負(fù)載。
恒功率負(fù)載：
機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，ＴＬ不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)?em>恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂“匹配”的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。
風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載：
在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與速度ｎ的２次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)速按轉(zhuǎn)速的２次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的３次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。
展開 基于阿特金森循環(huán)的增程式電動(dòng)車能量控制策略
圖3E-REV動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
3.增程式電動(dòng)汽車控制策略
01
原恒功率控制策略
增程器恒功率控制策略是針對電池的電量SOC進(jìn)行控制，當(dāng)電池S0C值小于給定的最小值時(shí)，進(jìn)人增程模式增程器開始工作，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在效率較高工作區(qū)域內(nèi)的固定工作點(diǎn)上，以恒功率輸出，產(chǎn)生的電能一部分提供給電池，另一部分滿足汽車功率需求；當(dāng)電池SOC大于給定的SOC最大值時(shí)，增程器關(guān)閉，此時(shí)電池組給車輛行駛提供能量。在實(shí)際工程應(yīng)用中，一般控制阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)始終運(yùn)行在最佳燃油消耗區(qū)域內(nèi)比油耗較低的工作點(diǎn)，如圖4中A點(diǎn)所示，紅色粗線表示發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線，黑色細(xì)線為燃油消耗率曲線。
圖4 阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗MAP圖
02
原功率跟隨控制策略
在功率跟隨控制策略中，增程模式下，增程器作為車輛主要?jiǎng)恿碓矗龀唐鬏敵?em>功率跟隨整車的功率需求。當(dāng)增程器最大輸出功率小于整車需求功率時(shí)，動(dòng)力電池作為次級動(dòng)力源補(bǔ)充不足的功率。這種控制策略與恒功率控制策略相比減少了動(dòng)力電池的充放電循環(huán)次數(shù)，有利于延長動(dòng)力電池的壽命。因?yàn)檎囆枨?em>功率不斷變化，阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)可能工作在高排放低效率的區(qū)域，所以需要優(yōu)化其工作區(qū)域。一般將發(fā)動(dòng)機(jī)控制在最優(yōu)工作曲線附近工作。基于阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗圖確定了發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線，如圖5中虛線所示。
圖5 阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線
03
增程器三工作點(diǎn)控制策略
恒功率控制下電池經(jīng)常大電流充放電，對電池壽命不利。增程器多工作點(diǎn)控制策略的思想是選取多個(gè)燃油效率較高的點(diǎn)作為增程模式下發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，工作點(diǎn)的選擇應(yīng)結(jié)合車輛日常行駛的平均需求功率、最大需求功率和發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗曲線等進(jìn)行設(shè)定，基于動(dòng)力電池SOC、整車需求功率選擇最優(yōu)的工作點(diǎn)。
展開 如何選擇與負(fù)載最匹配的變頻器？
人們在實(shí)踐中常將生產(chǎn)機(jī)械分為三種類型: 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、恒功率負(fù)載和風(fēng)機(jī) 、水泵負(fù)載。
1.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載
負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速 n無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。例如傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)等摩擦類負(fù)載以及吊車、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過高。
2.恒功率負(fù)載
機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí),受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL 不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)?em>恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率 調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一 致時(shí)，即所謂“ 匹配” 的情況下， 電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。
3.風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載
在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致 與速度n 的 2 次方成正比。隨著轉(zhuǎn)速的減小，轉(zhuǎn)矩按轉(zhuǎn)速的2 次方減小。這種負(fù)載所需的功率與速度的3 次方成正比。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時(shí)，利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。由于高速時(shí)所需功率隨轉(zhuǎn)速增長過快，與速度的三次方成正比 ，所以通常不應(yīng)使風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載超工頻運(yùn)行。
02
變頻選型原則
1.選擇變頻器時(shí)應(yīng)以實(shí)際電機(jī)電流值作為變頻器選擇的依據(jù)，電機(jī)的額定功率只能作為參考。
展開 039-基于AMESim 的液壓加力壓樁的壓樁深度仿真研究
準(zhǔn)恒功率液壓靜力壓樁機(jī)能保證在整個(gè)壓樁過程中有很高的功率利用率，為了便于對液壓
靜力壓樁機(jī)進(jìn)行改進(jìn)和加快壓樁進(jìn)度，有必要就液壓靜力加力壓樁過程中，壓樁油缸活塞直徑和升
降油缸活塞的初始高度、直徑對壓樁深度的影響進(jìn)行研究。為此，分析了準(zhǔn)恒功率液壓靜力加力壓
樁過程，利用AMESim仿真平臺建立了準(zhǔn)恒功率液壓靜力加力壓樁系統(tǒng)的模型,設(shè)置了模型中的主
要參數(shù)，并進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真。分析了仿真結(jié)果; 仿真結(jié)果表明降低升降油缸活塞的初始高度，增
大升降油缸活塞直徑，或兩者同時(shí)起作用，均能增大壓樁深度，但作用不大；增大壓樁油缸活塞直
徑，能有效地增大壓樁深度，加快壓樁進(jìn)程。
039-基于AMESim 的液壓加力壓樁的壓樁深度仿真研究.part1.rar
039-基于AMESim 的液壓加力壓樁的壓樁深度仿真研究.part2.rar
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ANSYS知識庫 | Maxwell相關(guān)：負(fù)載及求解設(shè)置問題（一）
RMxprt一鍵有限元的默認(rèn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩定義
問題解答：這是一個(gè)恒功率的負(fù)載轉(zhuǎn)矩定義，如果在RMxprt的負(fù)載類型定義為恒功率運(yùn)行，就會(huì)有這種負(fù)載轉(zhuǎn)矩的定義。它的意義是：
★ 在轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速之前，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比
★ 在轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速之后，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積為恒定值，即恒功率
RMxprt一鍵有限元的默認(rèn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩定義
2、 Maxwell中的阻尼負(fù)載有什么意義，如何定義？
電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
來源：杭州易泰達(dá)科技 作者：鐘德剛
前言
在2014年10月22-25日《第十七屆國際電機(jī)與系統(tǒng)會(huì)議》上，我們展示了一套電動(dòng)車用永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這套系統(tǒng)是由一臺額定功率為1.8kw、額定轉(zhuǎn)速為2850RPM的內(nèi)嵌式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制系統(tǒng)是一套基于STM32平臺搭建的采用最大轉(zhuǎn)矩電流比以及弱磁控制的解決方案，采用外速度環(huán)、內(nèi)電流環(huán)，兩環(huán)矢量控制算法。核心控制算法軟件架構(gòu)如圖1所示，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于700r/min 采用虛線表示的霍爾傳感模式獲取轉(zhuǎn)子角度與速度信息，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于 700r/min 時(shí)切換無位置傳感器模式。
圖 1 核心控制算法軟件架構(gòu)
本方案為正弦波的永磁同步電機(jī)控制方案，圖2所示為電機(jī)運(yùn)行在2500RPM、5N.m 時(shí)電流波形，電流波形正弦性好，諧波少，噪聲小。
圖 2 電機(jī)運(yùn)行在 2500RPM、5N.m 時(shí) C相實(shí)際電流波形
1、電機(jī)控制方式
這次展會(huì)使用的是一臺內(nèi)埋式永磁同步電機(jī)，其特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子磁路具有不對稱性，從而可以產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩，利用這個(gè)特點(diǎn)可以調(diào)高電機(jī)的過載能力和功率密度。
此控制系統(tǒng)同時(shí)使用最大轉(zhuǎn)矩電流比策略和恒功率弱磁算法。在額定轉(zhuǎn)速之
內(nèi)采用最大轉(zhuǎn)矩電流比（MTPA）矢量控制算法，采用該策略可以充分利用磁阻轉(zhuǎn)矩，從而提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力和系統(tǒng)效率。在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)需要擴(kuò)展電機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以在額定轉(zhuǎn)速之上采用恒功率弱磁控制算法，使得在電機(jī)超過最大恒功率運(yùn)行速度時(shí)，能夠繼續(xù)提高電機(jī)的轉(zhuǎn)速，也就是提高電機(jī)的最大運(yùn)行速度。
2、電機(jī)傳感器類型
無論是在最大轉(zhuǎn)矩電流比策略中還是在弱磁控制中都需要得到準(zhǔn)確的電機(jī)位置和速度信息，本控制方案中采用了無位置傳感器控制算法，使得系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、精準(zhǔn)。
展開 變量泵變量調(diào)節(jié)與控制技術(shù)【恒功率】
變量泵變量調(diào)節(jié)與控制技術(shù)【恒功率】
變頻器最詳細(xì)的講解，分享給大家！
INV的選型計(jì)算
【負(fù)載類型的選擇】
恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：
負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n無關(guān)，任何轉(zhuǎn)速下TL總保持恒定或基本恒定。
例如，傳送帶、攪拌機(jī)，擠壓機(jī)等摩擦類負(fù)載以及吊車、提升機(jī)等位能負(fù)載都屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
變頻器拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)的負(fù)載時(shí)，低速下的轉(zhuǎn)矩要足夠大，并且有足夠的過載能力。如果需要在低速下穩(wěn)速運(yùn)行，應(yīng)該考慮標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)機(jī)的散熱能力，避免電動(dòng)機(jī)的溫升過高。
恒功率負(fù)載：
機(jī)床主軸和軋機(jī)、造紙機(jī)、塑料薄膜生產(chǎn)線中的卷取機(jī)、開卷機(jī)等要求的轉(zhuǎn)矩，大體與轉(zhuǎn)速成反比，這就是所謂的恒功率負(fù)載。
負(fù)載的恒功率性質(zhì)應(yīng)該是就一定的速度變化范圍而言的。當(dāng)速度很低時(shí)，受機(jī)械強(qiáng)度的限制，TL不可能無限增大，在低速下轉(zhuǎn)變?yōu)?em>恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)。
負(fù)載的恒功率區(qū)和恒轉(zhuǎn)矩區(qū)對傳動(dòng)方案的選擇有很大的影響。電動(dòng)機(jī)在恒磁通調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩不變，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；而在弱磁調(diào)速時(shí)，最大容許輸出轉(zhuǎn)矩與速度成反比，屬于恒功率調(diào)速。
如果電動(dòng)機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)速的范圍與負(fù)載的恒轉(zhuǎn)矩和恒功率范圍相一致時(shí)，即所謂"匹配"的情況下，電動(dòng)機(jī)的容量和變頻器的容量均最小。
風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載：
在各種風(fēng)機(jī)、水泵、油泵中，隨葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣或液體在一定的速度范圍內(nèi)所產(chǎn)生的阻力大致與速度n的2次方成正比。
展開 ANSYS知識庫 | Maxwell相關(guān)：負(fù)載及求解設(shè)置問題（一）
RMxprt一鍵有限元的默認(rèn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩定義
問題解答：這是一個(gè)恒功率的負(fù)載轉(zhuǎn)矩定義，如果在RMxprt的負(fù)載類型定義為恒功率運(yùn)行，就會(huì)有這種負(fù)載轉(zhuǎn)矩的定義。它的意義是：
★ 在轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速之前，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速成正比
★ 在轉(zhuǎn)折轉(zhuǎn)速之后，負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積為恒定值，即恒功率
RMxprt一鍵有限元的默認(rèn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩定義
2、Maxwell中的阻尼負(fù)載有什么意義，如何定義？
純電動(dòng)轎車三電匹配計(jì)算
圖4 不同速比下轉(zhuǎn)速與扭矩的擬合曲線
圖5 加速時(shí)間t1、t2與峰值功率關(guān)系擬合曲線
圖6 峰值扭矩與0-100 km／h加速時(shí)間擬合曲線
2.4 電機(jī)峰值功率匹配
2.4.1 滿足加速性能要求的匹配
電機(jī)峰值功率主要決定整車的加速性能設(shè)計(jì)要求。
由于電機(jī)的低速恒扭矩、高速恒功率輸出的特性，先計(jì)算電機(jī)基速與電機(jī)峰值功率P m1max間關(guān)系。
全油門加速過程的電機(jī)基速轉(zhuǎn)速：
式中：P m1max——電機(jī)峰值輸出功率，kW。
根據(jù)式 （20）及T mmax，I的值及車速與電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系式V=0.377×n×r／i，可計(jì)算得到該車的基速關(guān)系方程：
整車最短加速時(shí)間:
式中：t0——電機(jī)峰值扭矩響應(yīng)時(shí)間，s；t1——恒扭矩區(qū)加速時(shí)間，s；t2——恒功率區(qū)加速時(shí)間，s。
根據(jù)整車提供的相關(guān)參數(shù)，整車質(zhì)量取半載質(zhì)量，同樣忽略電機(jī)轉(zhuǎn)速對最大扭矩的影響，由汽車行駛方程式F t=F f+F w+F i+F j推導(dǎo)出在恒扭矩區(qū)加速時(shí)間t1與峰值功率關(guān)系方程式：
同時(shí)，可確定恒功率區(qū)加速時(shí)間t與峰值功率、車速的關(guān)系方程式：
式中：V——整車設(shè)計(jì)最高車速，km／h；δ——旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，δ≈1.05；P max——電機(jī)的峰值功率。
由于電機(jī)峰值扭矩響應(yīng)時(shí)間t0一般設(shè)計(jì)要求值小于0.5 s，取計(jì)算值t0=0.5 s。
由式 （23），式 （24）通過峰值功率賦值后，運(yùn)用積分等計(jì)算可得到在不同功率下的恒扭矩加速時(shí)間t1及恒功率加速時(shí)間t2關(guān)系擬合曲線，見圖5。
由式 （21）可得到在不同電機(jī)峰值功率下與整車0-100 km／h加速時(shí)間t關(guān)系擬合曲線，見圖6。
由圖6可知，按整車0-100 km／h加速時(shí)間≤18 s的設(shè)計(jì)要求，電機(jī)峰值功率選取的范圍在50 kW左右。
展開 電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力性匹配設(shè)計(jì)
2.6 峰值功率
由0-50 km／h加速時(shí)間為7 s計(jì)算整車起步最大功率需求，由電機(jī)外特性可知，0-50 km／h為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，當(dāng)電機(jī)以最大轉(zhuǎn)矩輸出時(shí)，加速時(shí)間最短，則
峰值功率Pmax1＝44.48 kW。
由50-80 km／h加速時(shí)間為10 s計(jì)算整車超車加速最大功率需求，由電機(jī)外特性可知，50-60 km／h為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，60-80 km／h為恒功率區(qū)，則
又對整車進(jìn)行加速時(shí)間分析，由整車運(yùn)動(dòng)方程得整車加速時(shí)間
1）結(jié)合電機(jī)外特性曲線，當(dāng)電機(jī)在恒轉(zhuǎn)矩區(qū)以峰值轉(zhuǎn)矩Tmax運(yùn)行時(shí)加速時(shí)間最短，電機(jī)輸出至輪邊驅(qū)動(dòng)力：
2）當(dāng)電機(jī)在恒功率區(qū)以峰值功率Pmax運(yùn)行時(shí)加速時(shí)間最短，電機(jī)輸出至輪邊驅(qū)動(dòng)力：
根據(jù)表2、公式 （4）可知，0-60 km／h為恒轉(zhuǎn)矩加速，加速時(shí)間由公式 （12）、公式 （13）得出：
所以，t0-60＝8.069 s。
同理，0-80 km／h加速時(shí)間為18 s計(jì)算整車最大功率需求Pmax2：
所以，t60-80＝t0-80-t0-60=18-8.069＝9.931 s。
峰值功率Pmax2＝48.55 kW。
由上計(jì)算得出，車輛要滿足最大爬坡及加速性能需求，電機(jī)最大功率要滿足：
綜上該電動(dòng)汽車的動(dòng)力性指標(biāo)需求見表3。
展開 
丹佛斯45系列電控功率控制----助您引領(lǐng)科技潮流
面對發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，尤其是在低速運(yùn)行時(shí)的頻繁熄火，您是否對機(jī)械式恒功率控制無計(jì)可施？
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展開 純電動(dòng)汽車的性能指標(biāo)
在不同車速下加速時(shí)的加速度為
若最終車速位于恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，則加速時(shí)間t(單位為s)為
若最終車速位于恒功率區(qū)，則
vb—電動(dòng)機(jī)為基速時(shí)的汽車車速(km/h);
Pt—驅(qū)動(dòng)功率（kW）。
三、電動(dòng)機(jī)類型和性能參數(shù)的選擇
1. 電動(dòng)機(jī)的類型選擇
（1）純電動(dòng)汽車對電動(dòng)機(jī)的基本要求車輛行駛的工況較復(fù)雜，作為純電動(dòng)汽車用的電動(dòng)機(jī)必須能適應(yīng)這種復(fù)雜工況的要求。
純電動(dòng)汽車對驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的基本要求如下:
1）較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；
2）較寬的恒功率范圍；
3）較大范圍的調(diào)速功能，在低速時(shí)具有較大的轉(zhuǎn)矩，在高速時(shí)具有高功率；
4）要求電動(dòng)機(jī)的外形尺寸盡可能小，質(zhì)量盡可能輕；
5）電動(dòng)機(jī)的可靠性好，耐溫和耐潮性能強(qiáng)，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，運(yùn)行時(shí)噪聲低，維修方便。
（2）純電動(dòng)汽車適用的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的性能直接決定著純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。
目前純電動(dòng)汽車采用較多的電動(dòng)機(jī)主要是:
2. 電動(dòng)機(jī)功率的選擇
電動(dòng)機(jī)具有一定的效率特性，即一定的轉(zhuǎn)速和功率對應(yīng)一定的效率。
（1）根據(jù)純電動(dòng)汽車的最高車速選擇
在選擇電動(dòng)機(jī)功率時(shí)既要使整車具有一定的車速；
電動(dòng)機(jī)經(jīng)常在較滿負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行；
（2）根據(jù)純電動(dòng)汽車的加速性能要求選擇
電動(dòng)機(jī)的功率越大，純電動(dòng)汽車的后備功率就越大，加速性能也就越好。
式中Vb—電動(dòng)機(jī)基速時(shí)的汽車車速（Kw/h）
（3）根據(jù)車輛的爬坡性能要求選擇
電動(dòng)汽車以某一車速Va（單位為Kw/h）爬上一定坡度i消耗的功率Pi（單位為Kw）為
電動(dòng)汽車電動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)的最大功率應(yīng)能同時(shí)滿足汽車對最高車速、加速度以及爬坡度的要求。
展開 基于動(dòng)力性指標(biāo)的純電動(dòng)汽車電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式如下：
根據(jù)能量守恒法，在最高車速下電機(jī)的最大功率設(shè)計(jì)如下：
而30min最高車速一定≤最高車速。因此，對電機(jī)轉(zhuǎn)速將不再做進(jìn)一步設(shè)計(jì)，只對汽車的峰值功率需求再做設(shè)計(jì)。由圖1可知，汽車在30min最高車速時(shí)，電機(jī)應(yīng)滿足30min持續(xù)輸出功率線。根據(jù)能量守恒定律，該功率設(shè)計(jì)為：
3.2 爬坡能力指標(biāo)設(shè)計(jì)
坡道起步性能與坡道車速指標(biāo)的設(shè)計(jì)，均可以使用能量守恒公式，阻力部分分為行駛阻力與坡道力。計(jì)算公式如（8），（9）所示。注意其適用的力矩曲線不一致，所以修正系數(shù)不一樣。如圖1所示。
4 電動(dòng)汽車加速指標(biāo)設(shè)計(jì)
對電動(dòng)汽車駕駛指標(biāo)的設(shè)計(jì)，需要建立動(dòng)態(tài)模型，并求解微分方程。因在恒功率段微分方程無理論解，只有數(shù)值解法，因此需要做離散求解插值分析。而該微分方程與ADVISOR等仿真軟件一樣，是通過設(shè)定已知?jiǎng)恿ο到y(tǒng)參數(shù)求出t-v動(dòng)態(tài)關(guān)系。因此需要最優(yōu)化工具作為設(shè)計(jì)輔助。
4.1 動(dòng)力系統(tǒng)微分方程
將汽車作為研究質(zhì)點(diǎn)，由牛頓第二定律得：
式中，T是電機(jī)輸出最大扭力，如圖1中的修正加速性能理論線。它是關(guān)于車速v的函數(shù)，分為恒扭力段與修正恒功率段。
微分方程（10）在恒功率段不能使用理論法求解，因此使用數(shù)值解法。本文使用固定步長為0.1s的龍格-庫塔法求解。 4.2 t-v曲線插值與目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建
解得步長為0.1s的t-v曲線，對于百公里加速時(shí)間10s的汽車，若使用就近原則，則誤差為0.05/10=0.5%,若提高精度，可以將步長減少到0.01s或0.001s，但實(shí)際證明，步長增大很影響計(jì)算速度，且其精度不如使用線性插值方式接近。因此本文使用步長0.1s，結(jié)合插值法使用。
汽車加速性能曲線t-v是單調(diào)遞增的，因此每個(gè)電機(jī)峰值功率對應(yīng)一組加速時(shí)間。
展開 純電動(dòng)輕型載貨車電驅(qū)橋參數(shù)匹配及仿真分析
根據(jù)汽車?yán)碚摚嚨?em>功率平衡關(guān)系方程式（2）：
式中，Pv為車輛功率，kw，ηt為傳動(dòng)效率，m為整備質(zhì)量；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)；i為道路坡度；Cd為風(fēng)阻系數(shù)；A為迎風(fēng)面積；δ為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；ua為車速。
最高車速對應(yīng)車輛功率需求計(jì)算公式（3）：
式中，u max為車輛最高車速，90 km/h。
最大爬坡度對應(yīng)車輛功率需求計(jì)算公式（4）：
式中，αm為爬坡角度。
加速時(shí)間采用恒功率加速計(jì)算的方法，根據(jù)推導(dǎo)出的加速過程所需功率P3，即式（5）：
式中，tm為加速時(shí)間，取16 s；δ為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，取1.15。
利用上述公式，可得到各動(dòng)力性指標(biāo)對應(yīng)的車輛功率需求，具體見表3。
表3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)需求分析
由車輛功率平衡關(guān)系可知，電機(jī)的峰值功率必須同時(shí)滿足整車動(dòng)力性指標(biāo)功率需求，則峰值功率至少為93.4 kW，額定功率至少47.8 kW。
結(jié)合輕型載貨車的場景特點(diǎn)及提高應(yīng)對惡劣工況的能力，取過載系數(shù)為1.2，即額定功率不小于57.4 kW，峰值功率不小于112.1 kW。結(jié)合體系資源成熟度及競品同類車型產(chǎn)品配置信息，最終選定驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率參數(shù)：額定功率65.0 kW，峰值功率120.0 kW。
驅(qū)動(dòng)電機(jī)較大的恒功率區(qū)可以改善車輛的動(dòng)力性，在兼顧低速爬坡能力的同時(shí)提高最高車速。額定功率相同的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速越高，體積越小。普通高速電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般為10 000～15 000 r/min，最高轉(zhuǎn)速初步設(shè)定為12 000 r/min，如式（6）。
式（6）中：β為恒功率系數(shù)，一般取2～3，取3；n max為最高轉(zhuǎn)速；ne為額定轉(zhuǎn)速。則ne取4 000 r/min。
由公式（7）計(jì)算峰值轉(zhuǎn)矩為286.5 N·m，額定轉(zhuǎn)矩為155.2 N·m。
目前市場上的電動(dòng)汽車主要采用的是永磁同步電機(jī)和交流異步電機(jī)。
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