第5章电驱动系统设计

5.1电驱动系统匹配设计2025/6/161

电驱动系统的主要构型C:离合器；D:差速器；FG:固定速比变速箱；GB:变速箱；M:电机2025/6/162单电机+变速箱驱动单电机直接驱动双电机耦合集中驱动双电机前后轴独立驱动双电机双侧独立驱动四轮独立驱动

六种驱动方案优缺点对比2025/6/163驱动方案优点缺点单电机+变速箱驱动①设计和改装难度小；②变速箱的存在可以节约成本；③离合器的存在降低了换挡控制难度。①成本高和重量大带来的负面效益；②占用的底盘空间较大，可搭载电池空间小，续航里程短。单电机直接驱动①省去了变速箱和离合器，给底盘留出了较大的空间；②构型简单，部件数量少。①电驱动系统都集中到了前轴，集成设计难度增加；②单电机驱动，其功率和转矩会增加。双电机耦合集中驱动两个电机耦合，实现了动力的汇聚和分流，改善动力性能和系统效率。①增加了电机的数量和动力耦合传动装置，成本上升；②系统也变得更加复杂。双电机前后轴独立驱动①充分利用轮胎的附着能力，具有非常好的动力性能；②单个电机可以灵活选择不同类型的电机，能够降低成本；③前后轴的轴荷分配更均匀，整车的操稳性能好。①需要协调控制两个电机的动力输出，控制难度增加；②由于前后轴都集成了电驱动系统，挤占了电池包的布置空间。双电机双侧独立驱动①省去了差速器，降低了复杂度，增大了电池包的布置空间；②能对左右车轮进行独立控制。对双侧电机的动力学协调控制提出了很高的要求四轮独立驱动①缩短动力传递路径，提升了驱动和再生制动的效率；②节省了底盘空间，有利于整车总布置。①各电机协调控制的难度较大；②在结构设计、热管理、电磁兼容等方面存在技术难题。

动力系统匹配设计的基本流程工程上通常采用理论计算和仿真校验的方法对动力驱动系统的主要参数进行匹配设计。即根据设计指标，基于汽车理论和各部件特性的相关知识进行理论计算，初步得到各部件的主要参数，然后在专业软件或自行搭建的性能仿真模型中对匹配得到的参数进行校验，进一步核实所匹配参数的准确性，还可以基于模型进行进一步的参数优化。性能指标理论计算仿真校验AdvisorAVL/Cruise自建Simulink模型2025/6/164

电驱动系统基本匹配参数

永磁同步电机典型外特性曲线额定转速，额定转矩，额定功率最高转速，峰值转矩，峰值功率2025/6/165车用电机一般存在额定和峰值两种工作特性。额定工作特性反映的是电机长时间工作的能力，对应的是电机长时间工作后处于热平衡的情况。峰值工作特性反映的是电机短时间工作的能力，时间过长会导致电机或电机控制器发生过温失效。工作特性特点：“低速恒扭矩、高速恒功率”

整车动力性能指标

动力性能指标2025/6/166最高车速vmax：车辆所能达到的最高持续行驶速度，反映的是动力驱动系统持续工作的能力。30min最高车速(额定功率)，1km最高车速(峰值转矩和峰值功率）最大爬坡度imax：车辆以某=指定车速所能爬上的最大坡度(峰值转矩和峰值功率)加速时间ta：车辆从静止加速到某一指定车速所需要的时间(峰值转矩和峰值功率)

2025/6/167理论计算——最大爬坡度最大爬坡度限制原理在匹配驱动电机时，应同时考虑在最大坡度上行驶时电机的峰值功率和电驱动系统应提供的峰值驱动力。

2025/6/168理论计算——短时最高车速最高车速限制原理?在对短时最高车速进行匹配计算时，应主要考虑驱动电机的最高转速和峰值功率。

2025/6/169理论计算——加速能力最常用的加速性能指标-百公里加速时间质量(m)1250车轮滚动半径(r)0.365迎风面积(A)3.031.050.96滚动阻力系数(f)0.0130.35某轿车整车参数列表加速时间的表达式为：1、只配备固定速比减速器的电动汽车受电机峰值扭矩和传动比的影响与传动比无关，只与电机的峰值功率有关?????

2025/6/1610理论计算——加速能力2、配备两挡电驱动系统的电动汽车某两档电驱动系统输出驱动力随车速变化图当换档车速选择在vz2以下时，电驱动系统输出的驱动力在换挡瞬间将下降，加速时间将延长。换挡车速在vz2以后，电驱动系统输出的驱动力不会在换挡点下降，整车能获得最好的加速性能；此时车轮处最大驱动力曲线的转折车速与档位无关。?电机恒扭矩区和恒功率区的转折车速

2025/6/1611思考1——峰值驱动力对加速时间的影响峰值功率一定，等间隔增加峰值驱动力时电驱动系统的输出外特性曲线变峰值驱动力加速车速变化曲线变峰值驱动力加速总时间结果分析：随着峰值驱动力增大，恒扭矩加速时间缩短，恒功率加速时间延长，总加速时间缩短，但峰值驱动力增大到一定程度以后