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        純電動(dòng)汽車整車動(dòng)力匹配

        2015-10-15 05:46:12杜曉平楊朝輝
        汽車實(shí)用技術(shù) 2015年9期
        關(guān)鍵詞:傳動(dòng)比車速整車

        杜曉平,楊朝輝

        (西安蘭德新能源汽車技術(shù)開發(fā)有限公司,陜西 西安 710043)

        純電動(dòng)汽車整車動(dòng)力匹配

        杜曉平,楊朝輝

        (西安蘭德新能源汽車技術(shù)開發(fā)有限公司,陜西 西安 710043)

        文章以某款純電動(dòng)商用車的整車參數(shù)和設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ),通過整車動(dòng)力匹配計(jì)算,滿足了車輛設(shè)計(jì)性能要求。

        純電動(dòng)汽車;動(dòng)力匹配

        10.16638/j.cnki.1671-7988.2015.09.003

        CLC NO.: U469.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)09-07-02

        引言

        純電動(dòng)汽車(PEV)是由蓄電池或超級(jí)電容供電,用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛的一類汽車,具有零排放、零污染、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。在當(dāng)前全球能源日趨緊張的環(huán)境下,各國都大力提倡發(fā)展電動(dòng)汽車-特別是純電動(dòng)汽車,本文以某款純電動(dòng)商用車為例,分析了純電動(dòng)汽車的動(dòng)力匹配計(jì)算方法,滿足了整車設(shè)計(jì)要求。

        1、電動(dòng)汽車動(dòng)力性能指標(biāo)及其分析

        1.1性能指標(biāo)

        評(píng)價(jià)電動(dòng)汽車動(dòng)力性能的主要指標(biāo)有:

        (1)最高車速Vmax(km/h);

        (2)加速時(shí)間t(s);

        (3)最大爬坡度imax;

        (4)續(xù)駛里程S(km)。

        1.2行駛阻力

        電動(dòng)汽車在行駛過程中行駛阻力由滾動(dòng)阻力Ff,空氣阻力 Fw,加速阻力 Fj和坡道阻力 Fi,在行駛過程中,驅(qū)動(dòng)力Ft總是等于上述阻力之和,即:或:

        式中,變速器傳動(dòng)比ig,主減速器傳動(dòng)比i0,傳動(dòng)系統(tǒng)效率tη,汽車質(zhì)量m,車輪滾動(dòng)半徑r,滾動(dòng)阻力系數(shù)f,空氣阻力系數(shù)CD,迎風(fēng)面積A,道路坡度α,汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)δ,車速v,汽車與空氣相對(duì)速度va(風(fēng)速為0時(shí)va=v)。

        1.3功率平衡

        在電動(dòng)汽車行駛過程中,不僅驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力相互平衡,電機(jī)的有效功率和行駛阻力功率也總是平衡的。假定風(fēng)速為零,對(duì)公式(2)兩邊同時(shí)乘以速度v,換算整理后可得電動(dòng)汽車功率平衡方程式,如下:

        設(shè)計(jì)中一般以滿足設(shè)計(jì)的最高車速來確認(rèn)電機(jī)的額定功率,額定功率應(yīng)不小于車輛以最高車速平路勻速行駛時(shí)的阻力功率,即:

        電機(jī)的瞬時(shí)功率P瞬應(yīng)能滿足車輛爬坡性能要求,即:

        1.4最高車速

        最高車速是指在無風(fēng)條件下,在水平、良好的瀝青或水泥路面上,汽車所能達(dá)到的最大行駛速度,計(jì)算公式如下:

        需要注意,計(jì)算最高車速時(shí)校核功率平衡,即電機(jī)功率應(yīng)不小于阻力功率。

        1.5加速時(shí)間

        電動(dòng)汽車加速時(shí)間包括原地起步加速時(shí)間和超車加速時(shí)間加速時(shí)間越短,汽車的加速性能就越好,整車的動(dòng)力性能也就提高。加速時(shí)間計(jì)算公式如下:

        1.6最大爬坡度

        最大爬坡度,是指滿載時(shí)在良好路面用第一檔克服的最大坡度,如電動(dòng)汽車沒有變速箱,則是前進(jìn)擋下所能爬上的最大坡度。爬坡度用坡度角度值的正切值的百分?jǐn)?shù)來表示,計(jì)算公式如下:

        1.7等速續(xù)駛里程

        電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程計(jì)算比較復(fù)雜,可通過能量守恒原理計(jì)算等速續(xù)駛里程,計(jì)算公式為s=WFt,式中W為電機(jī)可用的電池容量,F(xiàn)t為行駛阻力。

        2、電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)實(shí)例

        表1

        以某款純電動(dòng)商用車為例,該車沒有變速箱,由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),整車參數(shù)如表1:

        整車性能要求:

        (1)最高車速Vmax≥45km/h;(2)最大爬坡度i≥5%;(3)續(xù)駛里程S≥10km;(4)30km加速時(shí)間t≤30s。

        2.1電機(jī)選型

        根據(jù)公式(4)可得,P額=81.6kw;

        該車為場(chǎng)地車,路況好,我們以20km/h爬5%的坡度計(jì)算,根據(jù)公式(5)可得,P瞬=168.2kw。

        根據(jù)以上結(jié)果,考慮電機(jī)的效率,選擇了一款100kw永磁同步電機(jī),主要參數(shù)為:額定功率100kw,峰值功率200kw,額定轉(zhuǎn)速800rmp,最高轉(zhuǎn)速3000rmp,額定扭矩1200Nm,峰值扭矩2500Nm。

        2.2傳動(dòng)比計(jì)算

        傳動(dòng)比根據(jù)電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和最高車速計(jì)算,由公式(6)反推可得i≤12.57,最終選擇傳動(dòng)比11.98。

        2.3動(dòng)力性能計(jì)算

        根據(jù)電機(jī)參數(shù)和整車參數(shù),以上述公式計(jì)算,可得整車性能如下:

        由圖2可以看出,車速低于26km/h時(shí),爬坡度大于10%;

        由圖3可以看出,0到30km/h加速時(shí)間為12.1s;

        由圖4可以看出,車速大于6km/h時(shí),續(xù)駛里程大于10km;

        綜上所述,整車性能要求滿足設(shè)計(jì)要求。

        3、總結(jié)

        以某款純電動(dòng)商用車為基礎(chǔ),根據(jù)整車參數(shù)和設(shè)計(jì)要求,確定了電機(jī)的選型和傳動(dòng)比,通過整車計(jì)算,滿足了設(shè)計(jì)要求。

        [1] 陳清泉,孫逢春,祝嘉光.現(xiàn)代電動(dòng)汽車技術(shù)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2002:178-180.

        [2] 李興虎.電動(dòng)汽車概論[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社,2005(08).

        [3] 余志生. 汽車?yán)碚揫M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1990.

        Power Matching of Pure electric Vehicle

        Du Xiaoping, Yang Zhaohui
        ( Xi'an Land New Energy Vehicle Technology Development Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710043 )

        To the requirement of the vehicle parameters and the design of a pure electric commercial vehicle as the foundation, through the vehicle power matching calculation, meet the design requirements of vehicle performance.

        electric vehicle; Power matching

        U469.7

        A

        1671-7988(2015)09-07-02

        杜曉平,就職于西安蘭德新能源汽車技術(shù)開發(fā)有限公司,從事整車設(shè)計(jì)工作。

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