插电式串联混合动力电池电机选型

插电式串联混合动力电池电机选型1.整车参数性能指标与系统结构1.1整车参数性能指标我选的串联式混合动力轿车原型车排量为1.8L的轿车。车辆日常行驶里程在60mile（约96km）以内的累积概率为60%，考虑到动力电池通常并不是在充满状态，故确定该车纯电动续驶里程为110km。整车参数及性能要求如表1所示整车外形尺寸/mm4635*1789*1470预估整车质量/kg1500预估最大质量/kg1950半小时内的最高车速/km·h130最大爬坡度/%》200-100km/s最大加速时间/s《2060km/h纯电动续驶里程/km110表1串联混合动力整车参数1.2整车系统结构插电式串联混合动力汽车结构如图1所示，其动力系统主要由电驱动系统、储能系统和辅助动力系统但愿3部分组成，外部能源输入有发动机燃油供应和外接充电两种方式。发动机和ISG电机发电，动力电池用来平衡APU输出功率和点击输入功率，当ISG电机的输出功率大于电机需求功率时（汽车减速滑行，低速行驶时停车工况），控制器控制ISG电机向电池充电，当ISG电机的输出功率低于电机需求功率时，电池则向电机提供额外的电能。由于电机能够四象限运行，系统无需设置变速器和离合器且电机能在正反两个方向都能实现驱动和之动能量回收，因而提高了效率。图1混合动力汽车动力系统结构车轮车轮机械传动装置电机电机控制器整车控制器车轮ISG电机ISG电机控制器动力电池电池管理系统发动机控制器空调压缩机车轮发动机2.电驱动系统电驱动系统主要由电机及控制器、机械传动装置和驱动轮组成。与发动机特性不同，电机的机械特性是低速恒转矩和高速恒功率。低速时，电机输出转矩大，正好满足汽车起步或爬坡工况车速较低时需要的转矩，高速时，电机输出恒功率，满足汽车最高车速行驶要求，与汽车行驶特性相符，因此，可用固定档的齿轮传动装置来代替多速变速器，从而简化了传动装置。2.1电机选型驱动电机选用永磁同步电机，其参数应由整车参数及其性能指标要求决定，相对发动机而言，电机具有一定的过载能力，选择电机功率时要综合考虑电机的额定功率和最大功率，在设计中一般根据最高车速确定电机的额定功率，整车加速、爬坡性能则与峰值功率密切相关，电机功率越大，整车的加速和爬坡性能越好，但增大电机功率将导致电机体积和质量增加，且会使电机不能经常在额定功率附近工作，会使电机效率下降。计算电机功率需求时采用半载质量，即m=1750kgg=9.8m/s2.传动效率n，路面滚动阻力系数f，汽车风阻系数CD，汽车行驶迎风面积A，最高车速Vmax,，爬坡车速Va，爬坡角度∝，0-100km/h加速时间t的值如表2所示。nfA/m2Vmax/km·h-1Vx/km·h-Vh/km·h-CD∝/(o)t/s0.90.0152.06130301000.3211.420表2整车参数对满足整车性能的电机功率需求计算如下。（1）满足最高车速的功率1mgfCDAPmax=---(-----Vmax+-------V3max)=31kw(1)n360076140(2)满足最大爬坡度的功率1mgfcos∝mgfsin∝CDAV3aP=---(--------Va+-------Va+-------)=34kw(2)n3600360076140(3)满足加速性能的功率1mv2t-0.1mgfVbCDAV3bP=---(-----*(1-(--------)0.58)+-------+---------)=61kw(3)n1296t360076140更具以上分析结果，电机的额定功率为31kw，峰值功率为61kw，根据电动汽车用电机及其控制器技术条件（GB/T18488，1-2006）对电机功率等级的规定，确定电机的额定功率为30kw，峰值功率为70kw，控制器电压等级为336vdc，综合考虑整车布置，确定电机额定转矩为100N·m，基速为2800r/min，最高转速为6000r/min。2.2电池参数的确定电池的主要参数包括电压等级、容量和最大充电放电功率。参数确定的原则为：电压要和HEV的电压等级和变化范围一致，容量要满足HEV在运行过程中对能量要求，最大充电功率和放电功率要求。选择电池端电压为336v，电池组容量的选择主要考虑车辆行驶的最大输出功率和消耗的能量，以保证电动汽车行驶里程要求，为避免电池过度放电，纯电动续驶里程一般以电池容量75%来计算。1Wbat1Pbat1SPmQbat=-----·-----=-------·t·-----=------·----·----(4)0.75Ubat0.75Ubat0.75vUbat式中：V为车辆等速运行速度，V=60km/h，S为V=60km/h时的续驶里程，s=110km，Pm为电机需求电功率，Pm=7.5kw,Ubat为电池端电压Ubat=336v，Wbat为电池能量。由式（4）可以算出电池的容量为55A·h,可放电能为18.5kw·h,电池连续工作放电电流为110A，峰值可充放电功率为110KW，能够满足ISG电机发电和回收充电。3.ISG电机选型ISG电机选择永磁同步电机，控制器电压等级为336VDC，APU系统中ISG电机产生的电能主要用来给电机供给稳态功率。（1）满足轿车在稳定高速公路行驶时的功率需求根据我国的交通法规，噶苏公路最高行驶车速为120Km/h,最低车速为60km/h,可以算出消耗的电功率为7.5kw和27.8kw（2）和电池一起满足加速和爬坡功率需求在没有制动能量回收的情况下运行所消耗的平均电功率为4.2kw，有制动能回收的情况下消耗的平均电功率为3.6kw，最大的电功率32.3kw（3）附属设备功率需求4.结论合理利用电池能源代替汽油能有效地提高能源利用率，节约成本，燃油经济性提高，减少了空气污染。