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。