#04  電(diàn)驅動系統的(de)功率輸出能(néng)力

 

針對(duì)電(diàn)驅動系統的(de)功率輸出能(néng)力，可(kě)以從(cóng)ββ 不(bù)同的(de)維度進行(xíng)計(jì)算(suàn)，

整車(chē)的(de)需求端：

Pvehicle = Ft * Vvehicle= Pmotor * ῃ 該公式為(wèi)我們需要(yào)滿足的(de)整車(chē)給我們≈↔"©的(de)功率指标，

其中：

• Pvehicle 是(shì)整車(chē)所需的(de)功率（單位：瓦特，W）。

• Ft 是(shì)整車(chē)受到(dào)的(de)總牽引Ω¶ 力（單位：牛頓，N）。

• Vvehicle 是(shì)整車(chē)的(de)速度（單位：米/秒(miǎo)，m/s）≠★→。

• Pmotor 是(shì)電(diàn)機(jī)提供的(de)功率（單位：瓦特，W）。

• η 是(shì)傳動系統的(de)效率，表示為(wèi)無單位的(de)小(x®≈↑™iǎo)數(shù)（0 <η≤ 1）。

電(diàn)驅動設計(jì)人(rén)員(yuán)：

作(zuò)為(wèi)電(diàn)驅動系統的(de)$®Ω設計(jì)人(rén)員(yuán)就(j>↔≤iù)需要(yào)考慮設計(jì)的(de)電(dià♠δ↑n)驅動系統能(néng)力到(dào)底夠不(bù)夠，這(zhè)個(gè)時(shí)候有 ≤<ε(yǒu)兩種計(jì)算(suàn)方式：

電(diàn)機(jī)廠(chǎng)家(jiā)：‍♥Pmotor = Tmotor * nmotor / 9550 用(yòng)于計(jì)算☆ (suàn)電(diàn)機(jī)的(de)功率輸出，其中涉及到(dào)電(diàn)機(jīγ£♣Ω)的(de)扭矩和(hé)轉速,在這(zhè)個(gè)公式中：

• Pmotor 是(shì)電(diàn)機(jī)的(de)功率輸出（單位：瓦特，W）。

• Tmotor 是(shì)電(diàn)機(jī)産生(shē≥₹ng)的(de)扭矩（單位：牛頓米，Nm）。

• nmotor 是(shì)電(diàn)機(jī)的(de)轉速（單位：每分(fēn)鐘(zhōng)轉 σ數(shù)，RPM）。

• 9550 是(shì)一(yī)個(gè)轉 ¶✔換因子(zǐ)，用(yòng)于将扭矩、轉速的(de)單位從(cóng)牛頓米和(hé)γσ每分(fēn)鐘(zhōng)轉數(shù)轉換為(wèi)瓦特♦≈¶"。

電(diàn)機(jī)設計(jì)人(rén)員(yuán)通(tōβ≤<®ng)過該公式去(qù)計(jì)算(suàn)所提供的(de)電(diàn)驅動系統♥​φ是(shì)否可(kě)以滿足整車(chē)廠(chǎn©"g)的(de)需求。

或者根據整車(chē)廠(chǎng)的(de)​¥→λ需求功率反推電(diàn)機(jī)所需要(yào)的(de)功率輸≠ "出能(néng)力，然後反推電(diàn)機(jī)所需要(yào)的(de)峰值≥✔扭矩是(shì)多(duō)少(shǎo)後者電(diàn)機(j‍€ ≥ī)需要(yào)多(duō)高(gāo)的(de)轉速♦σ→ 。

電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)設計(jì)

電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)設計(jì)是(shì)電(diàn)動汽車(chγ₹ φē)電(diàn)驅動系統中的(de)一(yī)個(gè)關鍵環節，電(diàβ‌β±n)機(jī)控制(zhì)器(qì)設計(jì)人σ>(rén)員(yuán)需要(yào)知(z±₩₩hī)道(dào)所輸入的(de)母線電(diàn)壓 Udc 和(hé)所需要(yào)具備多(duō)大(dà)的(de)電(diàn)流輸出能 Ω&​(néng)力，電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)沒有(y∏✔ǒu)扭矩輸出的(de)概念，電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(≠$€qì)隻有(yǒu)電(diàn)壓和(hé)電(diàn)流兩個(gè)指标，電(diàn)機( ∞♦♦jī)控制(zhì)器(qì)是(shì)一(yī)個(gè)三相(xiàn$​<♠g)的(de)全橋，輸出的(de)是(shì)三個(gè)正弦的(de)交流電(dε iàn)，電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)設計(jì)人(♦♦∑rén)員(yuán)需要(yào)使用(yòng)的(de)計(jì)算(suàn)公式：

Pmotor =3*Uphase*Iphase*cosθ*η=3*(M*Udc/)*Iphase*cosψ* η

計(jì)算(suàn)三相(xiàng)電(diàn)機(jī)的(de)功率輸出，考慮了(le)電(diàn)←γ§&機(jī)的(de)相(xiàng)電(diàn)壓、相(xiàng)電(diàn)流、功率♥€π因數(shù)以及電(diàn)機(jī)的(de)效率：

Pmotor = 3⋅ Uphase ⋅ Iphase ⋅ cosθ ⋅ η

其中：

• Pmotor是(shì)電(diàn)機(jī)的(de)功率輸出（單位：瓦特，W）。

• Uphase是(shì)電(diàn)機(jī)的(de)相(xδ>>γiàng)電(diàn)壓（單位：伏特，V）。

• Iphase是(shì)電(diàn)機(jī)的(de)相(xiàng)電(dià£↔n)流（單位：安培，A）。

• θ是(shì)功率因數(shù)角，表示電(diàn)壓與電‌★α(diàn)流之間(jiān)的(de)相(xiàng)位差。

• η是(shì)電(diàn)機(jī)的(de)效率，表示為(wèi)無單位的(de)小(x♦±&iǎo)數(shù)（0 <η≤ 1）。

進一(yī)步地(dì)，公式中的(de)相(xiàng)電(diàn)壓Uphase可(kě)以用(yòng)電(diàn)機ε ✘(jī)的(de)總電(diàn)壓Udc和(hé)變換系數(shù)來(lái)表→ € 示：

Uphase=M*Udc/

其中：

• M是(shì)電(diàn)機(jī)的(de)額定電(diàn)壓與電(d •€iàn)池電(diàn)壓的(de)比值或者是(shì)電(diàn)機(jī)控制(zhì)器λσ(qì)的(de)脈寬調制(zhì)（PWM）比值。

• Udc是(shì)電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)的(de♦  λ)直流母線電(diàn)壓（單位：伏特，V）。

而 cosθ 可(kě)以由電(diàn)機(jī)的(de)實際工 ≤₩(gōng)作(zuò)因數(shù) cosψ 來(lái)代替，它≠®反映了(le)電(diàn)機(jī)實際工(gōng)作(zuò)時(shíλ≤↓↓)的(de)功率因數(shù)，考慮了(le)電(diàπ÷×n)機(jī)的(de)負載情況和(hé)效率。

因此，整個(gè)公式變為(wèi)：

Pmotor=3*Uphase*Iphase*cosθ*η=3*(M*Udc/)*Iphase*cosψ* η

這(zhè)個(gè)公式綜合了(le)電(diàn)機(jī)的(de)電(diàn)氣參±☆φ數(shù)和(hé)工(gōng)作(zuò)狀态，用(yòng)于計(jì)÷•算(suàn)電(diàn)機(jī)在特定條件 σ₹σ(jiàn)下(xià)的(de)功率輸出。在設計(jì)和(hé)控₩β€制(zhì)電(diàn)機(jī)系統時(shí)，這(zhè)個(gφ★↔↔è)公式非常重要(yào)，它幫助确定電(diàn)機(jī)在不(bù)同負載和("εhé)工(gōng)作(zuò)條件(jiàn)下(xià)的(de)性能(n¥÷εéng)，并确保電(diàn)機(jī)和(₽♥λ₩hé)電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)能(néng)夠滿足所需的(de)££↓功率要(yào)求。

根據該公式可(kě)以估算(suàn)電(diàn)驅動系統的✘↔→(de)輸出功率，也(yě)可(kě)以通(tōng)過反推，已經整車(≈&chē)對(duì)電(diàn)驅動的(de)輸出能(néng)力和(hé)整車​¶☆(chē)電(diàn)池包的(de)母線電(diàn)壓，就(jiù)可(kě)以反推所需₽≈$的(de)相(xiàng)電(diàn)流的(de)能(néng)力，通(tōng)過母線←γ↓電(diàn)壓和(hé)相(xiàng)電(diàn♠♠δ)流能(néng)力就(jiù)可(kě)以去(qù)選擇功率模塊∞&δ，這(zhè)樣就(jiù)可(kě)以把整車(chē)的(d¶©<>e)功率指标轉化(huà)為(wèi)我們電(diànε¥€§)機(jī)控制(zhì)器(qì)中所需要(yào)的(de)指标。

小(xiǎo)結：

電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)設計(jì)是(shì&✔>)電(diàn)動汽車(chē)電(diàn)驅動系統中的(de)一(yī)個(gè)關ε← 鍵環節。設計(jì)人(rén)員(yuán)需要(yào)根據↑¶整車(chē)的(de)性能(néng)要(yào)求來(lái)确定電(diàn)​♥ 機(jī)控制(zhì)器(qì)的(de)母線電(diàn)壓© $ Udc 和(hé)電(diàn)流輸出能(néng)力。以下(xià)φ₹€是(shì)電(diàn)機(jī)控制(zh"±¥ì)器(qì)設計(jì)中需要(yào)考慮的(de)一(yī)≤  些(xiē)關鍵點和(hé)計(jì)算(suàn)步驟：

1、确定整車(chē)性能(néng)要(yào)求↔φ₩©：

• 了(le)解整車(chē)所需的(de)最大(dà)£✘輸出功率Pmotor最高(gāo)車(chē)速、加速性能(néng)等。

2、計(jì)算(suàn)電(diàn)機(j₽δ §ī)控制(zhì)器(qì)的(de)輸出功率：

• 使用(yòng)公式 Pmotor=3⋅Uphase⋅Iphase⋅cosθ⋅η來(lái)計(jì)算(suàn)電(diàn)機(jī)所需的(de)功率。

3、計(jì)算(suàn)相(xiàng)電(diàn)流 Iphase：

• 通(tōng)過整車(chē)的(de)功率要(yào)求和(hé)電(di≈•→‍àn)機(jī)的(de)效率η，反推出所需的(de)相(xiàng)電(diàn)流大(dà) β小(xiǎo)。

4、确定母線電(diàn)壓 Udc：

• 根據整車(chē)電(diàn)池包的(de)電(diàn)壓等級确定電(diàn)"↓♥&機(jī)控制(zhì)器(qì)的(de)輸入母線電(diσ£àn)壓。

5、選擇功率模塊：

• 根據計(jì)算(suàn)出的(de)相(xiàng)電(diφ ₹≤àn)流和(hé)母線電(diàn)壓，選擇适當的(de)功率模塊（如(rú)IGBT或Sλ✔iC MOSFET）來(lái)構建電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì€♣♣®)的(de)功率部分(fēn)。

6、設計(jì)電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)的(de)三相(xiàng ₹≠α)全橋：

• 電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)☆‌通(tōng)常采用(yòng)三相(xiàng)全橋結>§£構，輸出三個(gè)正弦交流電(diàn)以驅動三相(xiàng)電("£&¥diàn)機(jī)。

7、考慮功率因數(shù)和(hé)效率：

• 功率因數(shù)cosθ和(hé)電(diàn)機(jī)的(de)實際工(✔‍'gōng)作(zuò)因數(shù)cosψ影(yǐng)" 響電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)的(de)效率和(hé)實際輸出功率。

通(tōng)過這(zhè)些(xiē)步驟，電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)設計∏β♣(jì)人(rén)員(yuán)可(kě)以确保'"←∞電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì)能(néng)夠滿足整車(chē)的(φ∑→de)性能(néng)要(yào)求，并與電(diàn)池包和(hé)其他(tā)電(d✘δiàn)驅動系統組件(jiàn)兼容。設計(jì)過程中還( ★βhái)需要(yào)考慮成本、重量、體(tλ>♦★ǐ)積和(hé)電(diàn)磁兼容性等因素。

#05  總   結

通(tōng)過上(shàng)述步驟，可(kě)以将整車(chē)λ★✔∏的(de)性能(néng)指标逐步轉換為(wèi)電(diàn)機(jī)控制(zhì)器(qì★ε)的(de)設計(jì)要(yào)求，确保電(diàn)驅動系統能(néng)夠滿足整車(>α÷≠chē)的(de)性能(néng)需求。對(duì)于主機(jī)廠(chǎng)的(de)項≠←目管理(lǐ)人(rén)員(yuán)和(hé)開(kāi)發管理↕♦✔(lǐ)人(rén)員(yuán)來(lái)說(shuō)，<'α‌理(lǐ)解這(zhè)一(yī)過程有(yǒu)助于更好(hǎo)地(dì)把控δ'産品開(kāi)發的(de)進度和(hé)質量。對(duì)于消費(fèi)者而言，了(l &e)解這(zhè)些(xiē)知(zhī)識有( $™yǒu)助于更好(hǎo)地(dì)認識純電(diàn)動汽車(chē)的(de)性能(λ'néng)和(hé)工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)。

參考：

1、新能(néng)源汽車(chē)電(diàπ∏"n)機(jī)控制(zhì)器(qì)的(d<≈←★e)性能(néng)邊界計(jì)算(suàn)_哔÷ 哩哔哩_bilibili

2、阻力方程 - 維基百科(kē)，自(zì)由的(de)百科(kē)全×β¶書(shū) (wikipedia.org)

3、講一(yī)講 汽車(chē)的(de)行(x∞¶íng)駛阻力與驅動力（二）_懂(dǒng)車(chē)帝 (dongch☆±∑edi.com)

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