问题24 纯电动汽车的驱动电机与传动系统是如何匹配的？

电驱动系统是纯电动汽车的重要的组成部分，主要包括机械和电气两部分，由动力输出的驱动电机、电能变换的功率变换器（逆变器）以及实现控制算法的控制系统等构成。图2-22所示为一种常见的电驱动系统构成。

驱动电机作为机械传动部分的动力输出元件，其作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置驱动或直接驱动车辆。驱动电机本身性能的好坏对电动汽车的动力性能指标如汽车行驶过程中的最大速度、加速以及爬坡性能等影响显著。另外，为能让电机尽可能工作在高效率的范围内，必须使电动汽车驱动电机的参数指标与其传动系统如变速器能很好地匹配，才能有利于进一步发挥电动汽车的整体经济性能与动力性能，同时也有利于进一步增加其续驶里程。

电机的参数主要有额定功率、转矩和转速。选择电机的额定功率时，应该保证电动汽车能够在各种工况下运行。

电动汽车驱动电机的额定功率应能同时满足汽车对最高车速、加速时间以及爬坡度的要求，因此电动汽车驱动电机的额定功率P_e和峰值功率P_max为

式中，P_v为电动汽车以最高车速行驶时消耗的功率；P_i为电动汽车以某一速度v爬上一定坡度所消耗的功率；P_j为电动汽车在水平路面上加速行驶所消耗的功率；λ为电机的过载系数，η为电动汽车电动机输出轴至驱动轮之机械传动装置的总效率；M为汽车整车质量（kg）；g为重力加速度（m/s²）；f为滚动阻力系数；C_D为空气阻力系数；A_f为迎风投影面积（m²）；v_max为最高车速（km/h）；δ为质量增加系数；为电动汽车的行驶加速度（m/s²）。

驱动电机最大转矩M_m的选择要满足汽车起步转矩和最大爬坡度的要求。

驱动电机的额定转速n_e应符合驱动电机的转矩-转速特性要求，在起动即低转速时得到恒定的最大转矩，同时在高转速时得到恒定的较高功率；驱动电机最大转速的选择要结合传动系减速比、驱动电机效率和连续传动特性考虑；驱动电机的功率是转矩和转速的函数，在保障转速和转矩要求的情况下，力求最大的工作效率。

在电机输出特性一定时，电动汽车传动比的选择依赖于整车的动力性能指标要求，即应该满足汽车最高期望车速、最大爬坡度以及对加速时间的要求。

传动系统速比的上限由电机最高转速和最高行驶车速确定。

式中，i₀为主减速器传动比；i_g为变速器传动比；n_max为电机的最高转速；v_max为最高车速；r_d为车轮有效半径。

传动系统速比的下限由下述两种方法算出的传递系统速比的最大值确定。

由电机最高转速对应的最大输出转矩和最大行驶车速对应的行驶阻力确定传动系统速比下限为

式中，F_vmax为最高车速下对应的行驶阻力；M_vmax为电机最高转速对应的输出转矩；η为系统的传动效率。

由电机的最大输出转矩和最大爬坡度对应的行驶阻力确定传动系的速比下限为

式中，F_imax为最大爬坡度对应的行驶阻力；M_imax为电机最大输出转矩。