臭皮匠试验室|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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