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小明想要一辆定制化的电动汽车

导语："百公里加速多长时间","最大爬坡度是多少","最高车速能达到多高"诸如此类的动力性问题 ， 是每一位终端客户非常关心的话题 ， 而与其表现直接相关的就是电驱动系统中的峰值特性和持续特性 。 我们以小明一家人为刻画对象 ， 先从需求端 ， 来聊一聊如何根据终端客户需求 ， 实现系统性能的定制化设计？
本文按以下逻辑展开：
1.小明一家人
2.小明想要的车
3.动力总成系统的量化需求定义（关键）
4.电机、电控、减速器的选型与设计
小明一家人
小明有一个幸福的四口之家：爸爸（小明）、妈妈、姐姐和弟弟 。
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买汽车的目的 ， 除了日常上下班之外 ， 周末家庭出行也是必不可少的 。
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他们家住在一个高高的山顶 ， 只要出行就不可避免地下坡...上坡...
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另外 ， 小明的职业是一名资深汽车工程师 ， 除了汽车的基本功能需求外 ， 对汽车的加速性能和爬坡性能有自己的坚持 。
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当然 ， 价格、安全性和使用成本是也本次购车的关键 。
小明想要的车
根据小明一家人的需求 ， 结合对目标对象和对竞争对手的产品分析 ， 我们可以初步锁定一组整车参数 ， 如表1所示 。
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表1整车参数
其中 ， 整备质量、满载质量、试验质量是与整车动力性、经济性直接相关 ， 具体定义可以参见国标 ， 部分整车也有自己要求；质心高度、重量分布、轴距、路面附着系数、轮胎半径与整车的打滑扭矩相关 ， 详见后续分析；另外 ， 如果由驻车需求 ， 还要考虑拖车相关参数 。
经进一步了解 ， 小明对动力性的整体需求如表2所示：
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表2性能需求
基本参数和需求调研清楚了 ， 下一步我们要做的就是建立客户需求与系统需求之间的链接关系了！
动力总成的量化需求定义
打滑扭矩的计算
根据目标车型的整车参数信息 ， 可以根据以下公式获得打滑扭矩 ， 即路面能给我们提供的最大驱动力到底有多大 。
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经计算 ， 前置前驱 ， 0%坡度下的打滑扭矩约为2576Nm ， 能提供的最大驱动力为7904N.
这里要特别说明的是：打滑扭矩的计算前一定要明确动力总成的布置位置 ， 前驱、后驱、四驱计算结果全然不同 ， 对于质量分布不均的车而言 ， 一般后轮驱动都会比较高 ， 这也是为什么很多传统的高性能跑车做成后置后驱的原因；另外 ， 加速过程中质心的变化影响也是不可忽略 。
动力总成特征曲线的定义
在定义特征曲线（即电驱系统外特性）之前 ， 我们要先理清楚整车性能指标和电驱系统特征曲线的关系 。 借用汽车理论中驱动-阻力关系（#具体公式就不多做赘述 ， 感兴趣的可以自行百度#） ， 一张图来讲清楚这个问题（关键！请放大查看！）：
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图1整车性能需求与电驱动性能需求映射图
与车速性能相关的需求可以一目了然从图中读到；值得特别说明的是加速性能要求 ， 即图中阴影部分[0,100]km/h转速区间内 ， 驱动力和阻力曲线所围成的面积 ， 可以看到百公里加速时间不仅仅取决于峰值扭矩 ， 与拐点转速和弱磁区的后备功率也直接相关；其他转速区间的加速性能同理 。
根据上述驱动力-阻力曲线关系图 ， 我们可以将整车相关的动力性指标一一落实到特性曲线上 。 我们再回去看看小明对性能需求的需求描述：
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根据图1中表述的关系 ， 通过理论计算 ， 可以获得轮端关键点或关键转速区间内的扭矩/功率需求 ， 进一步的锁定小明所需求动力总成峰值特性和额定特性曲线 ， 如下所示：
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图2小明需求的峰值特征曲线
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图3小明需求的额定特征曲线
到此 ， 我们就获得了小明所需的轮端动力性需求！
有些客户可能还会对以下指标有要求：
?20km/h车速爬坡度
?50km/h车速爬坡度
?80~120km/h加速时间有要求
无论怎么要求 ， 本质都是汽车理论中驱动力和阻力的关系 ， 抓住了这条要素 ， 所有复杂的需求都可以简化 ， 就这么简单！
（注：动力性能也与电池组放电倍率相关 ， 本文只聚焦于电驱动系统 ， 对电池相关内容不做更多阐述）
电机、电控、减速器的选型与设计
动力性能需求清楚了 ， 我们就可以考虑电机、电控、减速器的选型与设计问题 。 在此过程中也要统筹成本、能耗（效率）、可靠性、舒适性需求带来的影响 ， 具体可以参照文章所述逻辑 ， 过程中不断迭代、优化 ， 后续有机会我们展开再聊 。
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图4电驱动系统开发逻辑简图
最后 ， 祝贺幸福的小明一家人提到了心仪的爱车 。
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写在最后：
【小明想要一辆定制化的电动汽车】本文所涉及基于汽车理论中内容 ， 并不复杂 ， 但确实是我们在电驱动系统的需求定义中最为关键的一个环节；"小明"的例子比较理想化 ， 实际开发过程中很难做到"人人定制化"的设计 ， 在此只是为例说明系统特性参数与整车动力性之间的逻辑关系；实际开发中更多的还要考虑市场环节、法规政策、竞争对手、技术迭代性等方面因素 ， 内外部因素统筹考虑 ， 定义产品或平台的战略目标 。


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