路面附着允许的电机最大输出扭矩

该车型为前轮驱动，由整车提供的前轴轴荷为m f=645 kg，附着系数取沥青、水泥路面附着系数经验值ε=0.8

水平路面电机最大允许输出扭矩：

最大爬坡度a=30%最大允许输出扭矩：

满足最大爬坡度的电机峰值扭矩

根据车辆在爬坡过程中的汽车行驶方程：F t=F f+F i+F w，可得到电机输出扭矩关系式：

根据整车提供的设计参数，根据式 （14）可计算得到电机最大需求扭矩T m2max与电机转速、减速器速比及爬坡度间的关系式：

取i=7.3时，通过赋值爬坡度，由式 （15）可得在爬坡车速为10 km／h，15 km／h，30 km／h变化条件下，车速对电机爬坡扭矩的影响率拟合曲线见图3。

车速对电机爬坡扭矩的影响率拟合曲线

对减速电机的转速数据分析并结合式（15），并考虑到实际应用中最大爬坡度车速及减速比范围、风阻对峰值扭矩的影响，因此式 （15） 可简化为 （但实际计算扭矩还按照公式 （15））：

将整车设计要求最大爬坡度a=30%、爬行车速代入式（15）中，可得到满足爬坡度a=30%的电机峰值扭矩需求与减速器速比的关系式：

电机最高转速的匹配

减速电机的转速的确定

由减速电机的转速n与车速v的关系式v=0.377×n×r×i -1（km／h），整车设计最高车速V max=120 km／h，计算得到：

由式 （17），式 （18），获得最高转速与最大输出扭矩与减速器速比间关系拟合曲线，见图4。

电机最高转速

根据电机最高转速与减速器减速比的关系式，可得到满足车辆最高车速120 km／h的电机的取整最高转速：

考虑到车辆运行中的轮胎滑移，电机控制器转速控制精度偏差范围，确定电机最高转速：N max=8500 r／min。

  电机峰值扭矩的匹配

将减速器i=7.3，代入式 （18），可计算得到电机的取整峰值扭矩：T mmax=183 Nm。

考虑到控制的扭矩控制精度，车辆整备质量的偏差以及坡道启动等影响因素，确定电机的最高扭矩为：Tmmax=200 Nm。

不同速比下转速与扭矩的拟合曲线

加速时间t 1、t 2与峰值功率关系拟合曲线

峰值扭矩与0-100 km／h加速时间拟合曲线

电机峰值功率匹配

满足加速性能要求的匹配

电机峰值功率主要决定整车的加速性能设计要求。

由于电机的低速恒扭矩、高速恒功率输出的特性，先计算电机基速与电机峰值功率P m1max间关系。

全油门加速过程的电机基速转速：

式中：P m1max——电机峰值输出功率，kW。

根据式 （20）及T mmax，I的值及车速与电机转速关系式V=0.377×n×r／i，可计算得到该车的基速关系方程：

整车最短加速时间:

式中：t 0——电机峰值扭矩响应时间，s；t 1——恒扭矩区加速时间，s；t 2——恒功率区加速时间，s。

根据整车提供的相关参数，整车质量取半载质量，同样忽略电机转速对最大扭矩的影响，由汽车行驶方程式F t=Ff+F w+F i+F j推导出在恒扭矩区加速时间t 1与峰值功率关系方程式：

同时，可确定恒功率区加速时间t与峰值功率、车速的关系方程式：

式中：V——整车设计最高车速，km／h；δ——旋转质量换算系数，δ≈1.05；P max——电机的峰值功率。

由于电机峰值扭矩响应时间t 0一般设计要求值小于0.5 s，取计算值t 0=0.5 s。

由式 （23），式 （24）通过峰值功率赋值后，运用积分等计算可得到在不同功率下的恒扭矩加速时间t 1及恒功率加速时间t 2关系拟合曲线，见图5。

由式 （21）可得到在不同电机峰值功率下与整车0-100 km／h加速时间t关系拟合曲线，见图6。

由图6可知，按整车0-100 km／h加速时间≤18 s的设计要求，电机峰值功率选取的范围在50 kW左右。考虑到车轮实际运行中的阻滞及整车的经济性，为满足整车加速性能要求，确定初步选取电机功率为：P m2max=50 kW。