电动汽车轮毂电机功率、扭矩初步计算
目标车型：smart
整车整备质量 最大承载质量 整车满载质量 最高车速 轮毂直径 𝐶𝐷∗𝐴 整车效率η 爬坡度 I（α） 最低车速（爬坡车速） 预估计电机直径 滚动阻力系数f 𝑉𝑖 质量换算系数δ 车速区间 电机过载系数λ 𝑖𝑔 𝑖𝑜 轮胎类型 车轮半径 轴距 制动力分配 430Kg 120Kg 550Kg 80km/h 13inch=33.0cm（15inch=38.1cm） 0.4*2.4 0.9 0.3（17°） 20km/h（参考别人） 330cm 0.015 20km/h 1.02（预估） 0-80km/h 2（4-5） 1 1 165/50 R14 R=[14*25.4+（165*0.5）]/2=260.3mm 1867mm 7:3
1. 电动汽车以最大车速80KM/H在水平平路面行驶所消耗功率： 满载： 𝑃𝑢=0.9∗(
1
1050∗9.83600
∗0.018∗90+
0.4∗2.476140
∗903)
=（4.6305+3.83）/0.9 =9.4Kw
2. 电动汽车以20KM/H爬上一定坡度所消耗功率： 满载：
𝐷
𝑃𝑖=𝜂∗(3600∗𝑓∗𝑉𝑖+76140∗𝑉𝑖3+
1𝑚∗𝑔𝐶∗𝐴m∗g∗i3600
∗𝑉𝑖)
550∗9.83600
=0.9∗(
1550∗9.83600
∗0.018∗20+
0.4∗2.476140
∗203+
∗0.3∗20)
=13Kw
3. 额定功率选取 满载：
𝑃𝑒=max[{𝑃𝑢、𝑃𝑖、𝑃𝑖}] =12Kw
4. 电机最大功率 𝑃max=λ∗P 【λ=1.2】 =15Kw
电机转速确定：
1000∗Vn= 60∗pi∗D根据设计车速及最高车速可分别计算出对应的转速区间 𝑛max=60∗pi∗0.599 =800r/min 一般转速区间： n=60∗pi∗0.599 1000∗60
1000∗90
=530.6r/min
1.电机额定功率点选取：
根据电机特性曲线以及行车过程中对电机的要求可以看出，电机在运行过程中，需经历恒扭矩段和恒功率段。在恒功率段，要求电机克服最大功率。故，取最大车速对应的功率为额定功率。
′𝑃𝑒=𝑃max2
=6Kw 最大功率𝑃max=7.5Kw
2.电机额定转速
由于为轮毂直接驱动型汽车，故选取汽车常用行驶车速对应电机转速作为轮毂电机的额定转速。汽车在城市工况下的常用行驶车速为：40-60km/h。此处选择额定转速567r/min（对应车速：60km/h）。 3.电机额定扭矩选择：
选定了电机的额定转速与额定功率后，根据功率与扭矩的换算关系可求的电机额定扭矩值。
𝑇𝑒=9549∗𝑒 𝑛𝑃
6
𝑇𝑒=9549∗ 567=101.1 N·m
而根据电动汽车以60km/h在水平路面行驶的最大转矩
𝐷
𝑇max≥2*(m∗g∗f+21.15∗𝑉max) 𝐷2≥2*(m∗g∗f+21.15∗𝑉max)
𝐷𝐶∗𝐴
𝐷𝐶∗𝐴
≥0.2806*（550*9.8*0.015+21.15∗602） =（80.85+163.4）*0.2806 =76.043N·m
综合以上计算结果，电机额定扭矩取101N·m
电机扭矩计算
1.扭矩与电机转速、电机功率的关系 𝑇𝑒=9549∗𝑒
𝑛𝑃
0.4∗2.4
2.电动汽车以最大速度在水平路面行驶的最大转矩
𝐷
𝑇max≥2*(m∗g∗f+21.15∗𝑉max) 𝐷2≥2*(m∗g∗f+21.15∗𝑉max)
𝐷𝐶∗𝐴
𝐷𝐶∗𝐴
≥0.2806*（550*9.8*0.015+21.15∗802） =（80.85+160）*0.2806
0.4∗2.4
=68.4N·m
3.爬坡工况下电动汽车最大转矩TMAX计算公式：
𝐷
𝑇max≥2*(m∗g∗f∗cos𝛼max+m∗g∗sin𝛼max+21.15∗𝑉2j)
𝐷𝐶∗𝐴
=0.2993*（550*9.8*0.018*0.956+1050*9.8*0.3+
0.4∗2.421.15
∗20）
=（77.32+1575.1+18.16）*0.2806 =463.92N·m
性能校核：
根据前述提出的整车性能指标，参考路面附着情况，对整车进行动力性校核。 1. 轴荷分配如下：4.5:5.5 2. 路面附着系数ψ=0.8 在最大输出扭矩下，𝐹𝑒=𝐹𝑧ψ=m*g*ψ
=550∗9.8∗0.55
=29.5 N ψ= 𝐹𝑡 =0.46<0.8
𝑧ψ
𝑇𝑡𝑞𝑟
= 1352.7 N `
𝐹
故其满足设计要求。 【另一种扭矩校核方式】 车辆在行驶过程中，轮毂电机输出的扭矩满足驱动力要求，其驱动力应大于等于滚动阻力、空气阻力、坡道阻力以及加速阻力之和。除此之外，还需满足电动汽车驱动的地面附着条件： Tmax≥
2∗𝑟𝑎𝜂
𝐷3
(𝑚∗𝑔∗𝑓∗cos （α）+21.15∗𝑉） 𝑎+m∗g∗f∗sin （α）
𝐶∗𝐴
Tmax
知：其满足驱动条件。
电池功率计算：
2∗𝑟𝑎𝑎≤ψ∗∗∗m∗g
𝜂𝐿单台电机特性表（单台轮毂电机） 电机类型 永磁无刷外转子轮毂电机 额定转速 530.6r/min 最高转速 800r/min 额定功率 6Kw 最高功率 7.5Kw 额定转矩（最高转速） 101N.m 最高转矩（额定转速） 232N.m 最大转矩 300N.m 额定电压 额定电流 防水等级 电机效率 电机直径
220V 27.3A IP54 0.9及以上 31cm 电机本体设计
1．电机电磁设计
电机最高转速：800r/min 电机额定功率：4.5Kw 电机的额定功率：10Kw 电机转折转速：400r/min 电机额定扭矩： 电机最大扭矩：