本文提出了一种由整车参数和工况要求的电动轿车动力总成规划办法，使电机、电控及减速器的高效区间与整车工况高度重合，有效地进步了动力总成体系的归纳功率。经过根据整车工况功率匹配，合理地优化减速比和电机电磁计划，使整个动力总成在满意整车动力功能要求和最高功率根本不变的状况下，到达根据整车NEDC 工况的动力总成功率进步和本钱的最优规划。

  现以某一款车型为例，经过NEDC 工况来对电机进行针对性的优化规划，整车参数见表1。

  NEDC 工况全称为“新欧洲驾驭周期”，是我国现在现行的国家标准。NEDC 循环工况中，包含4个市区循环和1个市市郊循环（模仿），每个市区循环时长为195 s，包含怠速、起动、加快以及减速泊车等几个阶段，最高车速为50 km/h，均匀车速为18.35 km/h，最大加快度1.042m/s，均匀加快度为0.599m/s。市市郊循环时刻400 s，最高车速120 km/h,均匀车速62 km/h，最大加快度0.833m/s，均匀加快度0.354m/s，其间市区循环的车速较低，市郊循环的车速则较高一些。该工况下整车的时刻速度如图1 所示。

  怎么经过NEDC 工况求得各工况点的电机运动特性和能耗是该办法的中心，整车体系的能量传输模型如图2 所示。动力总成体系功率η

  经过整车平衡方程和NEDC 工况，求得对应的每个工况点所需的轮边转矩Tr、轮边转速Nr，再经过图2的能量传输模型可求得对应点的电机运动特性和能耗。经过机车理论可得轿车行进中的轮边平衡方程：

  为驱动力；Ff为翻滚阻力；Fw为空气阻力；Fy为斜度阻力；Fj为加快阻力；Ttq为电机输出转矩；i 为整车转速比；ηT为减速器功率；r 为轮胎翻滚半径；G 为整车质量；f 为翻滚阻力系数；α 为整车行进斜度；CD为空气阻力系数；A 为整车顶风面积；μa为整车行进速度；δ 为轿车旋转质量系数。

  根据能耗剖析办法，结合整车参数和NEDC 工况，经过Matlab 仿真剖析，得到整车能耗散布如图3 所示，并得出定论：①有5个高能耗点（能耗占比＞1%），对应的能耗之和占整个NEDC 工况的54.9%，见表2。结合图1，可知这5个点为匀速点，所对应点的转矩值都较小；②在全NEDC 工况转速范围内，86% 的工况点落在轮边转矩50 ～200N·m 范围内。为了便于剖析其他点的能耗具体散布状况，除掉5个高能耗点，其他点能耗散布如图4 所示。

  结合能耗剖析办法，从图4中得出：①43%的工况点的轮边转矩落在100 ～200N·m 内；②在车速25 ～50 km/h 内，单个工况点能耗值较高；③在车速50 ～100 km/h 内，尽管单个点的能耗值较25 ～50 km/h 中的区域小，但点散布更密，因而整个区域的能耗占比也较高。从上面的剖析能够得出，要剖析NEDC 工况的能耗会集区，要一起考虑能量占比和密布度。考虑到整个NEDC 工况，匀速点只要6个点，而匀速点对应的转矩值又相对较小，为进一步精确剖析能耗的散布，将区间进一步简化，将6个匀速点独立出来，将车速均匀分为10个区间，能耗占比见表3。从统计数据可知，仅根据NEDC 工况最佳功率匹配，关于本文给定整车参数，电机的高效区间散布有如下规则：①从轮边转矩来看，高效区间应尽量接近50 ～200N·m 区 间；②从车速来看，高效区间应尽量落在40 ～100 km/h 区间。

  从惯例电机的功率MAP 图中能够看出，电机功率会有一个会集的高效区间，而这个高效区间的中心一般是电机的额定点。以该高效区间为中心向四周扩展，功率出现下降。电机损耗散布趋势如图5 所示：在高转矩区铜耗占首要部分，且转矩越大铜耗占比越大；在高速区铁耗占首要部分，且速度越高铁耗占比越大。

  在满意整车动力性要求的基础上，要使电机的高效区间平移，实践上便是经过改动电机的绕组、磁路参数来调整铜耗和铁耗的占比。假如需求高效区间在低速高矩段，即需求将铜耗规划得较低，根据铜耗理论核算公式I

  R 可知需求更低的绕组电阻值，或许进步转子磁场来减小绕组电流，具体办法如下：1）选用会集绕组规划，缩短电机绕组端部长度，电机绕组电阻R 更小。

  2）选用扁线绕组计划，或许其他进步槽满率的工艺，使得绕组铜截面积更大，电机绕组电阻R 更小。

  3）选用更大的定子槽规划，能够放置更多的导体数，电机定子绕组电阻R 更小。

  4）关于永磁电机，恰当进步永磁体商标，或许添加极弧系数，都能够使转子磁场添加，定子绕组需求的电流I 减小。

  假如需求高效区间在高速低矩段，即需求将铁耗规划得较低，根据铁耗理论核算公式P=KB

  f2可知需求更低的损耗系数、磁通密度和频率，具体办法如下：1）选用扁线绕组计划，或许其他进步槽满率的工艺，使得相同绕组铜截面积需求的定子槽更小，定子磁通密度B 能够减小。

  2）关于永磁电机恰当下降永磁体商标，或减小极弧系数，都能够使转子磁场强度下降，转子磁通密度B 更小。

  根据前面的整车要求，结合电机功率高效区间的散布及平移办法，咱们提出了两种电机规划计划，电机参数要求见表4。经过仿真剖析得到两个计划的电机功率，别离如图6、图7 所示。

  根据NEDC 能耗剖析办法，咱们核算出NEDC 工况下计划一和计划二电机的均匀功率别离为0.88 和0.91，经过比照剖析NEDC 工况各点能耗在MAP中的投影，如图6、图7（蓝色点所示，点越大代表能耗占比越高），可知计划二的高效区间与NEDC 工况能耗散布区吻合得较好，因而在NEDC 工况下电机的功率更高，这说明了由整车参数和NEDC 工况推导出电机高效区间的散布的办法是精确的，为后边根据整车工况功率匹配的动力总成规划供给了根据。

  根据整车NEDC 工况功率最优动力总本钱钱优化规划参阅电机规划，在电机的首要尺度、功率、转速和电磁负荷之间存在着必定的联系，即满意：

  为气隙磁密波形系数；Kdp为绕组系数，由极槽配合和绕组方式决议；Da为电枢直径（mm）；Bav为均匀气隙磁密（T）；A 为定子电负荷有效值（A/mm）；lef为铁心核算长度（mm）。由于受整车厂的装置尺度及定转子冲片模具的约束，一般D

  不会改动，并且在必定功率范围内，关于相同系列的电机，Bav、Kφ、Kdp及A 改动不大，且T ∝P/n，所以Lef∝ T。对相同轮边转矩和转速的要求，速比越大，所需求的电机的转矩T 越小，因而尺度越小，即电机体积越小。正是就根据此，咱们在减速器原中心距不变的状况下，将减速比由6.736 进步到9.28，电机铁心长由110mm 缩短到80mm，其功率如图8 所示，并可得出以下定论：

  1）电机的最高功率略有下降，这是由于电机的转速进步，现在的电机长径比并不是最佳值。假如一起改动长径比，电机的最高功率会跟计划二适当，但是在实践规划中，这可能会导致需求从头制造定转子冲片模具，而导致模具费用添加，经济性欠安。

  2）电机的高效区间与NEDC 工况能耗散布区吻合度进一步进步，经过核算可得计划三电机的均匀功率为0.91，因而NEDC 工况的均匀功率根本与计划二共同。在根据NEDC 工况均匀功率根本不变的状况下，电机本钱下降约20%左右，为今后实践工作中的动力总本钱钱的优化规划供给了规划办法。

  程序，编制了一个流程化的小软件（图9），能够快速核算整车工况的能耗散布和均匀功率，辅导咱们进行动力总成的优化规划。

  定论本文根据整车参数要求和整车工况要求，结合轿车理论知识，提出了一种电动轿车动力总成匹配整车NEDC 工况功率最优的正向规划办法。经过匹配规划使得NEDC 工况下动力总成的均匀功率进步了3%，经过对减速器速比的合理优化增大，使得动力总成的本钱下降20%，且无需进步减速器、电机及电控等零部件的最高功率。

  最终，根据这种办法编制规划软件，该软件能够针对不同整车及工况，快速取得动力体系功率最优的组件参数。