電動汽車驅(qū)動電機匹配設(shè)計

1、電動汽車驅(qū)動電機匹配設(shè)計目錄1 概述 . 12世界電動汽車發(fā)展史 . 23電驅(qū)動系統(tǒng)的基本要求 . 5電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu) . . . .5電機的基本性能要求 . . .64電動汽車基本參數(shù)參數(shù)確定 . . 7電動汽車基本參數(shù)要求 . . . . .7動力性指標(biāo) . . .75電機參數(shù)設(shè)計 . . 7以最高車速確定電機額定功率 . . 7根據(jù)要求車速的爬坡度計算 . . 8根據(jù)最大爬坡度確定電機的額定功率 .9根據(jù)額定功率來確定電機的最大功率 .9電機額定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速的選擇 .96 傳動系最大傳動比的設(shè)計 . .107 電機的種類與性能分析 .11直流電動機 .11交流三相感應(yīng)電動機 .11永磁無刷直

2、流電動機 .11開關(guān)磁阻電動機 .128 電機的選擇 .139 電機其他選擇與設(shè)計 .15電機形狀位置設(shè)計 .15電機冷卻設(shè)計 . 1510 總結(jié)與展望 .17總結(jié). 17問題與展望 .17致謝 . . 18參考文獻 . 191.概述汽車工業(yè)在促進世界經(jīng)濟飛速發(fā)展和給人們生活提供便利的同時， 又展現(xiàn)出 了其雙刃劍的另一面，它將能源與環(huán)境問題推到了日益尷尬的處境。 “能源、環(huán) 境和安全”成為了 21 世紀(jì)世界汽車工業(yè)發(fā)展的 3 大主題。其中，能源與環(huán)境問 題作為全球面臨的重大挑戰(zhàn)和制約汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的癥結(jié)所在， 更成為重中 之重。電動汽車使用電能作為動力能源， 而電能具有來源廣、 清潔無污染

3、等特點。 電動汽車被公認(rèn)為 21 世紀(jì)重要的交通工具。電動汽車是指汽車行駛的動力全部或部分來自電機驅(qū)動系統(tǒng)的汽車， 它主要 以動力電池組為車載能量源，是涉及機械、電子、電力、微機控制等多學(xué)科的高 科技技術(shù)產(chǎn)品。 按照汽車行駛動力來源的不同， 一般將電動汽車劃分為純電動汽 車（Pure Electric Vehicle ,PEV、混合動力電動汽車（Hybrid Electric Vehicle , HEV、插電式混合動力電動汽車（Plug-in Hybrid Electric Vehicle , PHEV 和燃料電池電動汽車（ Fuel Cell Electric Vehicle , FCEV、

4、 4種基本類型。自1881年法國電氣工程師Gustave Trouve制造出首輛電動汽車開始，電動汽車經(jīng)歷了曲折起伏的幾個發(fā)展階段，其中的決定因素就是動力電池技術(shù)和人們 對環(huán)境、能源的關(guān)注程度，但電動汽車自身具有的顯著優(yōu)點：可以實現(xiàn)低排放， 甚至零排放行駛；采用電能作為驅(qū)動電源，能源來源途徑廣；行駛噪聲??；容易 實現(xiàn)Drive-by-wire（線控）思想；實現(xiàn)了制動能量回收，降低了摩擦制動器的使 用強度和維修費用等決定了其必將成為新能源汽車技術(shù)發(fā)展的一個重要方向和 21世紀(jì)的重要交通工具。汽車作為一種運輸工具，運輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動力 性。動力性是各種性能中最基本、最重要的性

5、能之一。動力性的好壞，直接影到 汽車在城市和城際公路上的使用情況。電驅(qū)動系統(tǒng)是電動汽車的心臟，是電動汽 車的唯一動力來源。電機的性能直接影響到整車的最高車速、加速性能及爬坡性 能等。因此在新車開發(fā)階段，必須進行驅(qū)動電機性能匹配，以判斷設(shè)計方案是否 滿足設(shè)計目標(biāo)和使用要求。2.世界電動汽車發(fā)展史（1）19世紀(jì)30年代到20世紀(jì)電動車的崛起電動汽車的歷史并不比內(nèi)燃機汽車短， 它也是最古老的汽車之一，甚至比奧 托循環(huán)發(fā)動機（柴油機）和奔馳發(fā)動機（汽油機）還要早。蘇格蘭商人羅伯特-安德 森在1832年到1839年之間（準(zhǔn)確時間不明）研發(fā)出電動車。圖11835年，荷蘭教授Si brandus Strat

6、ingh設(shè)計了一款小型電動車，他的助手克里斯托弗-貝克則負(fù)責(zé)制造。但更具實用價值，更成功的電動車由美國人 托馬斯-達文波特和蘇格蘭人羅伯特-戴維森在1842年研制，他們首次使用了不 可充電電池。Gaston Plante于1865年在法國研發(fā)出性能更好的蓄電池，其同鄉(xiāng)卡米爾-福爾又在1881年對電池進行了改進，提高了電池容量，為電動車的發(fā)展鋪平了 道路。奧地利發(fā)明家Franz Kravogl在1867年的巴黎世界博覽會推出了一款雙 輪驅(qū)動電動車。法國和英國成為第一批支持發(fā)展電動汽車發(fā)展的國家。1881年11月，法國發(fā)明家Gustave Trouve在巴黎舉行的國際電力博覽會上演示了三輪 電動車

7、，托馬斯-帕克表示電動車可在1884年實現(xiàn)量產(chǎn)。圖2在內(nèi)燃機汽車興盛之前，電動車就創(chuàng)造了許多速度和行駛距離的記錄。例 如，Camille Jenatzy在1899年4月29日用自行研發(fā)的電動車突破了 100 km/h, 創(chuàng)造了 km/h的極速。1891年，A. L. Ryker研發(fā)出電動三輪車，WilliamMorrison 制造了六座電動廂式客車，電動車開始得到美國人的重視。19世紀(jì)90年代到20 世紀(jì)初期，電動車技術(shù)得到了高速發(fā)展，相對于內(nèi)燃機汽車的優(yōu)勢逐漸形成。1897年，美國費城電車公司研制的紐約電動出租車實現(xiàn)了電動車的商用化。20世紀(jì)初，安東尼電氣、貝克、底特律電氣（安德森電動車公司

8、）、愛迪生、Studebaker和其它公司相繼推出電動汽車，電動車的銷量全面超越汽油動力汽 車。電動車也逐漸成為上流社會喜好的城市用車，電動車清潔、安靜，并且易于 操控的特點，非常適合女性駕駛。由于當(dāng)時沒有晶體管技術(shù)，因此電動車的性能 也受到限制，這些早期的電動車極速大約只有32 km/h。圖3在19世紀(jì)末20世紀(jì)初迎來經(jīng)濟繁榮的美國，人們的收入快速增長，汽車開 始流行起來。1899年和1900年，電動車銷量遠遠超過其它動力的汽車。電動汽 車相比同時代的其它動力汽車具有非常明顯的優(yōu)勢，它們沒有震動，沒有難聞的廢氣，也沒有汽油機巨大的噪音。汽油機汽車需要換擋，令其操控起來比較繁雜， 而電動車不需

9、要切換擋位。雖然蒸汽機汽車也不需要換擋，但卻需要長達45分鐘的漫長的預(yù)熱時間。并且蒸汽機汽車加一次水的續(xù)航里程，相比電動車單次充電的續(xù)航里程更短。由于當(dāng)時只有城市中才擁有良好路面，大部分時候汽車都只 能在本地使用，因此電動車?yán)m(xù)航里程短的問題并沒有成為阻礙其發(fā)展的原因。相對于汽油發(fā)動機汽車，電動車不需要人力起動和頻繁的換擋， 成為大部分人 的選擇。當(dāng)時的基本型電動車售價在 1000美元以下，但也發(fā)展出電動豪華車， 它們的外形被設(shè)計得非常華貴，擁有寬敞的座艙，座艙內(nèi)則用上價格不菲的高級 材料。在1910年時，這類電動豪華車的均價達到了 3000美元。圖4電動車最初因為缺乏充電配套設(shè)施而阻礙了發(fā)展，

10、但是隨著電網(wǎng)的高速發(fā) 展，到了 1912年，很多美國家庭都已經(jīng)通電，從而能夠在家中完成充電。在世 紀(jì)之交，有40%勺美國汽車采用蒸汽機，38%勺汽車采用電力驅(qū)動，22%勺汽車使 用汽油動力。美國的電動車保有量達到33842輛，電動車在19世紀(jì)20年代大獲 成功，銷量在1912年達到了頂峰。（2）20世紀(jì)20年代到80年代一一汽柴油機成為主流電動車在20世紀(jì)初迎來成功之后，很快又失去了成長的勢頭。從20世紀(jì)20年代開始，電動汽車逐漸被內(nèi)燃機汽車替代，究其原因主要有四點。第一， 美國在城市間建立起良好的公路網(wǎng)絡(luò)，需要汽車擁有更長的續(xù)航里程；第二，德克薩斯、俄克拉荷馬和加利福尼亞等大油田的發(fā)現(xiàn)，降低

11、了汽油價格，令普通消費者也能負(fù)擔(dān)燃油費用；第三，Charles Kettering 在1912年發(fā)明的電力起動 系統(tǒng)使得汽油機不再需要人力起動；第四，Hiram Percy Maxim在1897發(fā)明的消聲器，大幅降低了內(nèi)燃機的噪音。而當(dāng)時的電動車速度低，續(xù)航里程短，而內(nèi) 燃機汽車的速度更快，續(xù)航里程更長，并且價格便宜許多。圖5偉大的亨利-福特開始在美國大批量生產(chǎn)內(nèi)燃機汽車，并且售價平易近人， 例如1915年時福特汽車的售價低至440美元（相當(dāng)于今天的9200美元）。與此相 反，效率較低的電動車卻價格昂貴，一款1912年的電動雙座敞篷車售價1750美 元（相當(dāng)于今天的萬美元）。19世紀(jì)20年代，

12、電動車銷量迅速下滑，電動汽車在10年后徹底消失3.電驅(qū)動系統(tǒng)的基本要求電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常電驅(qū)動系統(tǒng)從功能角度可分為電氣和機械兩大部分，由于驅(qū)動電機低速大扭矩的特性，其中機械傳動部分的結(jié)構(gòu)是可選的。電氣部分包括電機和電功 率控制轉(zhuǎn)化部分。系統(tǒng)原理簡示如下圖：圖6 電驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖電機的基本性能要求電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)把電能轉(zhuǎn)化為機械能，并通過傳動裝置（或直接） 將能量傳遞到車輪進而驅(qū)動車輛按照駕駛?cè)艘庵拘旭?，是電動汽車的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。它在電動汽車上的具體任務(wù)是：在駕駛?cè)瞬倏v控制下，將內(nèi)燃機-發(fā)電機系統(tǒng)、動力電池組的電能轉(zhuǎn)化為車輪的動能驅(qū)動車輛， 并在車輛制動時把車輛的動 能再生為電能電能反饋

13、到動力電池中以實現(xiàn)車輛的再生制動。電動汽車運行工況復(fù)雜，對驅(qū)動電機要求能夠頻繁的啟動/停止、加速/減速, 低速和爬坡的時候要求轉(zhuǎn)矩高，高速時轉(zhuǎn)矩低，并要求寬廣的調(diào)速范圍。電機的 選型要素通常包括：電機的類型、額定電壓、機械特性、效率、尺寸參數(shù)、可靠性和成本等。在基本物理參數(shù)定型的基礎(chǔ)上通過匹配驅(qū)動系統(tǒng)和電子控制系統(tǒng)是 電機工作在最佳的性能區(qū)間。對電機基本性能指標(biāo)有以下要求：1）高電壓。在允許的范圍內(nèi)采用高電壓可以減小電機尺寸，較小損耗。2）高轉(zhuǎn)速。高轉(zhuǎn)速電機體積更小、質(zhì)量輕，可降低整車整備質(zhì)量。3）質(zhì)量輕。輕量化設(shè)計可以降低整備質(zhì)量，節(jié)省寶貴的能量。4）較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較大的調(diào)速范圍。這樣匹配

14、的電動車具有較好的啟動 性能、加速性能，并可以提高駕駛舒適性，減低駕駛員操作強度，達到與傳統(tǒng)駕 駛習(xí)慣的適應(yīng)。5）效率高、損耗小，能實現(xiàn)制動能量回收。在車載能源系統(tǒng)不變的情況下, 最大限度的增加續(xù)航里程，突出能源利用優(yōu)勢。6）良好的安全性。必須具備高壓絕緣、保護設(shè)備。7）可靠性好，適應(yīng)汽車運行的各種惡劣環(huán)境。8） 結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，維護成本低。4.電動汽車基本參數(shù)參數(shù)確定該電動汽車基本參數(shù)要求，如下表表1 電動汽車基本參數(shù)要求參數(shù)數(shù)值參數(shù)數(shù)值整車正裝質(zhì)量（kg）1200滾動阻力系數(shù)fFNUa max3600 TCDA u2a max21.15最大總質(zhì)量（kg）1400輪胎半徑（m迎風(fēng)面積（卅

15、）傳動效率風(fēng)阻系數(shù)最咼車速（km/h）100最大爬坡度（%28動力性指標(biāo)如下:（1） 最大車速 Uamax 100km ；（2） 在車速Ua =60km/h時爬坡度i 5% （3度）；（3） 在車速Ua=40km/h時爬坡度i 12% （度）；（4） 原地起步至100km/h的加速時間t 35s;（5） 最大爬坡度imax 28% （16度）；（5）0到75km/h加速時間t 25s ；（6） 具備23倍過載能力。5. 電機參數(shù)設(shè)計一般來說，電動汽車整車動力性能指標(biāo)中最高車速對應(yīng)的是持續(xù)工作區(qū)，即電動機的額定功率；而最大爬坡度和全力加速時間對應(yīng)的是短時工作區(qū)（15min）,即電動機的峰值功率。

16、以最高車速確定電機額定功率根據(jù)雖高車速計算電機功率時，不考慮加速阻力和坡道阻力，電機功率PN應(yīng)滿足:式中:PN電機輸出功率，kw；ff0(1 u；/19400)Uamax最高車速，取100km/h。Ua Ff Fw Gsin PN3600 T（3）根據(jù)公式（4），其中在車速Ua=60km/h時爬坡度i 5%可得:Ff0.014160 /194001400 9.8 COS 3227.4（ N）20.33 2.5 60140.421.15（ N）PN140.4 277.4 1400 9.8 0.0526020.95（kw）3600 0.9根據(jù)公式（4），其中在車速Ua=40km/h時爬坡度i 12

17、刑得:Ff0.014140 /194001400 9.8 COS 12203.38（ N）垃 62.4121.15（ N）0.33 2.5PN62.41 203.38 1400 9.8 0.1184023.307（kw）3600 0.9根據(jù)（4）式，可以計算出滿足車速為 60km/h時，爬坡度為5%電機輸出額定功率為，滿足車速為40km/h時，爬坡度為12%電機輸出額定功率為根據(jù)最大爬坡度確定電機的額定功率T傳動系效率，??；m 最大車重，取1400kg;fo 滾動摩擦系數(shù)，??；CD 風(fēng)阻系數(shù)，??；A 迎風(fēng)面積，取卅；根據(jù)（1）（2）式，可以計算出滿足最高車速時，電機輸出額定功率為根據(jù)要求車速的

18、爬坡度計算根據(jù)公式（4），其中在車速Ua=20km/h時爬坡度i 28%（16度）可得:Ff0014 1 202/194001400 8 cos16 188-395（ N）20.33 2.5 2015.60221.15（ N）PN188.395 15.6021400 9.8 0.2762024.634kw）3600 0.9根據(jù)（4）式，可以計算出滿足車速為20km/h時，爬坡度為28%電機輸出額定功率為，在這里假定額定功率為 25kw。根據(jù)額定功率來確定電機的最大功率電機的最大功率可以由下式計算得出:RnaxPN（4）式中：Pmax電機最大功率，kw；-電機過載系數(shù)，一般取23。根據(jù)式（3），

19、可計算得Pmax =5075kw,所以初步假設(shè)電機的峰值功率為75kw。由于選用的是輪轂電機，所以每個電機設(shè)定為：峰值功率20kw,額定功率為 10kw 。電機額定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速的選擇對電機本身而言，額定功率相同的電機額定轉(zhuǎn)速越高，體積越小，質(zhì)量越輕， 造價越低；而且電機功率恒定時，隨著電機額定轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速的增加，電機的最大轉(zhuǎn)矩會減小，從而避免造成轉(zhuǎn)矩過太的不利影響。因此.選擇高速電機是比較有利的。但當(dāng)電機轉(zhuǎn)速超過一定程度后，其轉(zhuǎn)矩降低幅度明顯減小因此，電 機最高轉(zhuǎn)速過高時，將導(dǎo)致電機及減速裝置的制造成本增加。電機轉(zhuǎn)速的選擇既要考慮負(fù)載的要求.又要考慮電機與傳動機構(gòu)的經(jīng)濟性等固素。綜合上述各種因

20、 素，由于選用輪轂電機，根據(jù)車用驅(qū)動電機的特點井參考其他電動車輛上采用的 電機，選定電機的額定轉(zhuǎn)速為 2000r/min，最高轉(zhuǎn)速為3000r/min 。FNTNnN1 T max nN95509550PNpmaxTmax nN9550(5)式中:Tmax電機的最大轉(zhuǎn)矩,TN電機的額定轉(zhuǎn)矩，NmnN電機的額定轉(zhuǎn)速，r/min。通過式(5),可算出電機的最大轉(zhuǎn)矩為:Tmax二額定轉(zhuǎn)矩為：TN = m 。io 0.377 dua max(6)(2)由電機的最高轉(zhuǎn)速對應(yīng)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax和最高車速對應(yīng)的行駛阻力Fmax確定速比的下限值:F rmax0 TT max(7)由前面的計算可得：Fmax

21、 Ff Fw( N)最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax(N- mF ri01.743TT max(3)由電機最大輸出轉(zhuǎn)矩和最大爬坡度對應(yīng)行駛阻力確定i0。根據(jù)公式:6.傳動系最大傳動比的設(shè)計(1) io的選擇首先應(yīng)滿足車輛最高行駛速度要求，由最高車速Uamax與電機最高轉(zhuǎn)速nmax確定傳動比的上限。根據(jù)公式:得：io(8)i00.522F max G( fcos sin )( N)最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax(N- m由以上的計算我們選定一個合適的減速比i0=7.電機的種類與性能分析直流電動機有刷直流電動機的主要優(yōu)點是控制簡單、 技術(shù)成熟。具有交流電機不可比擬 的優(yōu)良控制特性。在早期開發(fā)的電動汽車上多采用直流電動機

22、，即使到現(xiàn)在，還有一些電動汽車上仍使用直流電動機來驅(qū)動。但由于存在電刷和機械換向器，不但限制了電機過載能力與速度的進一步提高，而且如果長時間運行，勢必要經(jīng)常維護和更換電刷和換向器。另外，由于損耗存在于轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難，限制 了電機轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比的進一步提高。 鑒于直流電動機存在以上缺陷，在新研制的電 動汽車上已基本不米用直流電動機交流三相感應(yīng)電動機交流三相感應(yīng)電動機的基本性能交流三相感應(yīng)電動機是應(yīng)用得最廣泛的電動機。其定子和轉(zhuǎn)子采用硅鋼片疊 壓而定子之間沒有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，經(jīng)久 耐用。交流感應(yīng)電動機的功率覆蓋面很寬廣，轉(zhuǎn)速達到1200015000r/min?？?/p>

23、采用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高。對環(huán)境的適應(yīng)性好，并能夠?qū)崿F(xiàn)再生反饋制動。與同樣功率的直流電動機相比較，效率較高，質(zhì)量減輕一半左右， 價格便宜，維修方便。max r永磁無刷直流電動機永磁無刷直流電動機的基本性能永磁無刷直流電動機是一種高性能的電動機。 它的最大特點就是具有直流電 動機的外特性而沒有刷組成的機械接觸結(jié)構(gòu)。加之，它采用永磁體轉(zhuǎn)子， 沒有勵 磁損耗：發(fā)熱的電樞繞組又裝在外面的定子上，散熱容易，因此，永磁無刷直流 電動機沒有換向火花，沒有無線電干擾，壽命長，運行可靠，維修簡便。此外， 它的轉(zhuǎn)速不受機械換向的限制， 如果采用空氣軸承或磁懸浮軸承， 可以在每分鐘 高達幾十萬轉(zhuǎn)運行

24、。 永磁無刷直流電動機機系統(tǒng)相比具有更高的能量密度和更高 的效率，在電動汽車中有著很好的應(yīng)用前景。永磁無刷直流電動機的不足 永磁無刷直流電動機受到永磁材料工藝的影響和限制， 使得永磁無刷直流電 動機的功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦。 永磁材料在受到振動、 高溫和過載 電流作用時，其導(dǎo)磁性能可能會下降或發(fā)生退磁現(xiàn)象， 將降低永磁電動機的性能， 嚴(yán)重時還會損壞電動機，在使用中必須嚴(yán)格控制，使其不發(fā)生過載。 永磁無刷直 流電動機在恒功率模式下，操縱復(fù)雜， 需要一套復(fù)雜的控制系統(tǒng)， 從而使得永磁 無刷直流電動機的驅(qū)動系統(tǒng)造價很高開關(guān)磁阻電動機開關(guān)磁阻電動機的基本性能開關(guān)磁阻電動機是一種新型電動機，

25、該系統(tǒng)具有很多明顯的特點： 它的結(jié)構(gòu) 比其它任何一種電動機都要簡單， 在電動機的轉(zhuǎn)子上沒有滑環(huán)、 繞組和永磁體等， 只是在定子上有簡單的集中繞組， 繞組的端部較短，沒有相間跨接線，維護修理 容易。因而可靠性好，轉(zhuǎn)速可達 15000 r/min。效率可達85%- 93%比交流感應(yīng) 電動機要高。損耗主要在定子，電機易于冷卻；轉(zhuǎn)子元永磁體，調(diào)速范圍寬，控 制靈活，易于實現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩一速度特性， 而且在很廣的范圍內(nèi)保持高 效率。更加適合電動汽車動力性能要求。開關(guān)磁阻電動機的不足開關(guān)磁阻電動機的控制系統(tǒng)比其他電動機的控制系統(tǒng)復(fù)雜一些， 位置檢測器是開關(guān)磁阻電動機的關(guān)鍵器件，其性能對開關(guān)磁阻電動機

26、的控制操作有重要影 響。由于開關(guān)磁阻電動機為雙凸極結(jié)構(gòu)，不可避免地存在轉(zhuǎn)矩波動，噪聲是開關(guān)磁阻電動機最主要的缺點。但近年來的研究表明，采用合理的設(shè)計、制造和控制技術(shù)，開關(guān)磁阻電動機的噪聲完全可以得到良好的抑制。另外，由于開關(guān)磁阻電動機輸出轉(zhuǎn)矩波動較大，功率變換器的直流電流波動也較大， 所以在直流母線上 需要裝置一個很大的濾波電容器。8.電機的選擇電動汽車米用的備種驅(qū)動電動機性能比較電動汽車在不同的歷史時期采用了不同的電動是采用了控制性能最好和成 本較低的直流電動機。隨著電機技術(shù)、 機械制造技術(shù)、電力電子技術(shù)和自動控制 技術(shù)的不斷發(fā)展，交流電動機。永磁元刷直流電動機和開關(guān)磁阻電動機顯示出比 直流

27、電動機更加優(yōu)越的性能，在電動汽車上，這些電動機逐步取代了直流電動機。 表2為現(xiàn)代電動汽車所采用的各種電動機的基本性能比較。目前交動機、永磁電動機和開關(guān)磁阻電動機以及它們的控制裝置， 成本還比較高，形成批量生產(chǎn)以后， 這些電動機和單元控制裝置的價格會迅速降低， 將能夠滿足經(jīng)濟效益的要求，并 使電動汽車整車價格降低。表2現(xiàn)代電動汽車驅(qū)動電動機的基本性能比較項目直流電動機感應(yīng)電動機永磁無刷直流電動機開關(guān)磁阻電動機功率密度低中高較高峰值效率/%85899095959715000可靠性一般好優(yōu)秀好結(jié)構(gòu)的堅固性差好一般優(yōu)秀電機的外形尺寸大中小小電動機的質(zhì)量重中輕輕電動機成本/ (美元/kW)1081010

28、15810控制操作性能最好好好好控制器成本低高高一般經(jīng)比較，該車選用輪轂式電動轎車開關(guān)磁阻電機(專利號：3561),數(shù)量為4個，具體參數(shù)如下，表3：表3計算和最終確定電機參數(shù)電機參數(shù)計算總數(shù)值確定總數(shù)值每個電機數(shù)值峰值功率/kw758020額定功率/kw254010最大轉(zhuǎn)矩/N m150150額定轉(zhuǎn)矩/N m5050最大轉(zhuǎn)速/ (r/min )300030003000額定轉(zhuǎn)速/ (r/min )200020002000開關(guān)磁阻電機是開關(guān)磁阻電機傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件， 其結(jié)構(gòu)如圖7和圖8所示圖7 電動汽車開關(guān)磁阻電機圖8 定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)其工作原理如圖9圖9 開關(guān)磁阻電機的工作原理圖9.電機其他選擇

29、與設(shè)計電機是純電動車（EV）最為重要的部分之一，但由于輪轂所處的部位同時是 比較惡劣的地方，所以輪轂電機的電動汽車設(shè)計中也需特殊設(shè)計。電機形狀位置設(shè)計輪轂電機位于車輪，該車采用輪胎型號：215/65 R16；H B 2 in 25.4r -則根據(jù)公式：自由半徑2（ 9）汽車車輪的自由半徑 r= （215*65%*2+16*） /2=Fd rr T- 根據(jù)公式：滾動半徑2（ 10）其中，F(xiàn)為計算常數(shù)，子午輪胎F=，d為輪胎的自由直徑。所以車輪半徑r=X 2r）/2 n =。電機冷卻設(shè)計在傳統(tǒng)電動機一般風(fēng)冷便可以達到電機冷卻效果， 但是電動汽車的電機是整 個汽車動力的來源，由上面數(shù)據(jù)可知輪轂電機最

30、大功率可達20kw,所以，我選擇水冷方式對輪轂電機冷卻。電機密封表面與水套連接，電機部分整體浸在冷卻液中，電機發(fā)熱大部位有 凸出的散熱片，電機旋轉(zhuǎn)同時，散熱片對冷卻液壓縮驅(qū)動，代替汽車水泵。原理 圖如下：圖5輪轂電機水冷設(shè)計簡圖本設(shè)計參考于專利：水冷電動輪轂，此發(fā)明包括左輪轂架、右輪轂架、箱體、外轉(zhuǎn)子電機、軸、車輪和制動器，左輪轂架和右輪轂架與箱體相對固定連接，電機定子與軸之間的空腔內(nèi)設(shè)置內(nèi)冷卻水箱，內(nèi)冷卻水箱固定設(shè)置在箱體內(nèi)，電對比較困難， 也同時難以形成比較真實的仿真。未來應(yīng)當(dāng)將它放入電機測試平臺進行功率、扭矩測試進行更近一步的數(shù)據(jù)仿真此外，這里還涉及了電機的密封與散熱問題，水套如何與電機進行更好的密封，以及抵抗外界碰撞、 震動的