驱动力曲线图的作用
EV技研
公众号EV技研作者1900 2019-8-21 电动汽车

车辆动力性能一目了然

通过制作完成的驱动力曲线图,可以一目了然地 掌握车辆的动力性能。找到驱动力与行驶阻力的交点, 就可以得知任意坡度下的最高速度。另外,任意速度 下的行驶阻力与驱动力的差叫做剩余驱动力——施加 在车辆上,让车辆加速的力。因此,剩余驱动力越大, 车辆加速性能越好。剩余驱动力为 Fr(N),车辆质量 为 Wt(kg)时,车辆的加速度 a(m/s2 )为

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图1

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图2
因 为其没有考虑旋转部件的转动惯量。一般情况下,对 于车辆整体质量,零部件转动惯量的影响很小,。

通过驱动力曲线图确定高压电气设备的规格

本文以 Vbat = 96V 的电机特性为例进行分析。如图 3所示,当 Vbat =96V 时,车辆在平地的最高速度为 110km/h 左右。这对我们计划制作的车辆来说似乎太高 了。因此,我们在图 3 中增加了 Vbat =72V 的曲线。当 Vbat =72V 时,

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图3
车辆在平地的最高速度也可以超 过 90km/h。从车辆的使用方面来看,也一样属于超速。另外,车辆的使用环境中几乎没有很陡的坡道。这样, 可能需要减小电机电流的最大值做进一步分析。电源电压与电机电流的最大值决定了电机控制器 的规格。灵活运用驱动力曲线图,有助于选择最适合 的零部件。

通过驱动力曲线图可以选择合适的控制器

如果已经确定了将要制作的 EV 的电机,就可以 通过驱动力曲线图推算电机需要的电源电压和电机电 流,进而可根据推算结果选择满足电机电压、电流的 电机控制器。 
(1)从明确标示输出电流容量的产品中选择 从适用于电动自行车的小型控制器,到用于普通 乘用车上的大型控制器,虽然种类繁多,但都可以网 购买到。
选择直流无刷电机控制器时,最好选择明确标示 了输出电流容量的控制器。因为控制器的输入电流(电 池电流)与输出电流(电机电流)是绝对不相等的。其中的缘由如图 4 所示。

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图4
直流无刷电机的端电压取决于电机电流与电机转 速。为何与电机转速相关呢?转子转 动时,电机会产生感应电压 Vemf。因此,电机转速是影 响电机端电压的关键因素。电机控制器是一种功率变换器,电机转速越低, 当电机端子电压<电池电压时,电机电流>电池电流。这与降压型 DC-DC 变换器使负载电流大于电源电流的 原理是一样的。电机电流比电池电流大 具体来说,电池电流 = 电机电流仅出现在图 5 中 电机工作于电压极限的情况下,也就是 PWM 占空比 为 100% 的时候。

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图5
除此以外,电机总是工作在电池电 压>电机端电压的情况下。因此,几乎任何时候都是 电池电流<电机电流。网购的直流无刷电机控制器都标示了电流,但很 多时候都未明确指出标示的电流究竟是输出电流,还 是输入电流。直流无刷电机控制器几乎都是由六管三 相逆变器构成的,这样的话,可以认为标示的电流是 输出电流。进行电机控制器选型时,最好还是选择明 确标示了输出电流(电机电流)的。Kelly Controls 公司生产的控制器不仅明确标示 了输出电流,还可以分别调整输入电流和输出电流的 极限值,这样的控制器用起来就比较放心。图 6 为 Kelly Controls 公司生产的控制器,

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表6
适用于本文分析的 车辆的候选产品见表 1。

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表11END1

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