电动汽车动力匹配计算规范(纯电动)

1、XXXX有限公司技术规范编号：2015-001电动汽车动力匹配计算设计规范编制：年月日审核：年月日批准：年月日2015-11-1 实施2015-10-15 发布XXXX有限公司 发布一、概述 1二、输入参数 12.1基本参数歹y表1.2.2参数取值说明 1.三、XXX）动力性能匹配计算基本方法 23.1驱动力、行驶阻力及其平衡 3.3.2动力因数6.3.3爬坡度曲线6.3.4加速度曲线及加速时间 7.3.5驱动电机功率的确定7.3.6主驱动电机选型8.3.7主减速器比的选择 8.参考文献 9汽车作为一种运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的 动力性。动力性是各种性能中最基本、最重要的

2、性能之一。动力性的好坏， 直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段，必 须进行动力性匹配计算，以判断设计方案是否满足设计目标和使用要求。二、输入参数2.1基本参数列表进行动力匹配计算需首先按确定整车和发动机基本参数，详细精确的基本参数是保证计算结果精度的基础。下表是XXXX动力匹配计算必须的基本参数，其中发动机参数将在后文专题描述。表1动力匹配计算输入参数表。名称参数值主减速比满载质量（kg）传动效率空气阻力系数迎风面积（m）滚动阻力系数车轮滚动半径（m2.2参数取值说明1）迎风面积迎风面积定义为车辆行驶方向的投影面积，可以通过三维数模的测量得到，三维数据不健全则通过设计总

3、布置图测得。 XXXX车型迎风面积为A般取值5-8 m2。2）动力传动系统机械效率根据XXXX车型动力传动系统的具体结构，传动系统的机械效率T主要由主驱动电机传动效率、传动轴万向节传动效率、主减速器传动效率等部分串联组成。采用有级机械变速器传动系的车型传动系统效率一般在82 %到85%之间，计算中可根据实际齿轮副数量和万向节夹角与数量对总传动效率进行修正，通常取传动系统效率t值为78-82 %。3）滚动阻力系数f滚动阻力系数采用推荐的客车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数经验公式进行匹配计算:-=c f° + fiUa100 jf4Ua J100丿3#其中：fo 0.0072 0.012

4、0 以上;fi 0.00025 0.00280 ;f4 0.00065 0.002 以上;ua 汽车行驶速度，单位为km/h;c 对于良好沥青路面，c=1.2。三、XXXX动力性能匹配计算基本方法汽车动力性能匹配计算的主要依据是汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，汽车的驱动力-行驶阻力平衡方程为(1)Ft =FfFwFiFj其中 R驱动力；Ff 滚动阻力；Fw 空气阻力；Fi 坡道阻力；Fj 加速阻力。下面对上述驱动力和行驶阻力的匹配计算方法以及各个曲线的匹配计算方法简要说明如下。3.1驱动力、行驶阻力及其平衡在主驱动电机转速特性、传动系统传动比及效率、车轮半径、空气阻 力系数、迎风面积以及

5、汽车的质量等确定后， 便可确定汽车的驱动力-行 驶阻力平衡关系。驱动力：Fqigi0T其中：Ttq 主驱动电机的转矩，单位为 Nm ig 变速器各个档位的传动比；i o 主减速器速比；T动力传动系统机械效率；rd 车轮滚动半径，单位为m。滚动阻力Ff = mgf cos ：(3)其中：m 汽车匹配计算载荷工况下的质量，单位为kg ；g 重力加速度，单位为 m/s2;f 滚动阻力系数；:道路坡角，单位为rad;rd 车轮滚动半径，单位为m。空气阻力2UaFw 二 CdA-（4）21.15其中：Cd 空气阻力系数；A 迎风面积，单位为 m2 ；Ua 汽车行驶速度，单位为km/h。客车空气阻力系数C

6、d通常取0.5-0.8，XXXX根据具体车型造型选择 系数大小，车辆造型越趋向于流线空气阻力系数取值越小。(5)坡道阻力Fi = mg sin :其中：m 匹配计算载荷工况下汽车的质量，单位为kg；g 重力加速度，单位为m/s2 ；?道路坡角，单位为rad。加速阻力Fjdt(6)其中：旋转质量换算系数;m匹配计算载荷工况下汽车的质量，单位为kg ；dUa 汽车行驶加速度，单位为 m/S。dt在进行动力性初步匹配计算时，由于不知道汽车轮胎等旋转部件准确 的转动惯量数值，对于旋转质量换算系数通常根据下述经验公式进行 匹配计算确定：2 :=1 -V .Qg式中，和2取值范围在0.03到0.05之间，

7、这里粗取平均值，即认为 = 2 =0.04。在进行不同档位的驱动力和阻力估算时，还需要知道汽车速度与驱动 电机转速之间的关系：rdnua =0.377丄 Iglo(7其中：ua 汽车行驶速度，单位为km/h； n 主驱动电机转速，单位为rpm;I0 主减速器传动比；rd 车轮的滚动半径，单位为m当前档速比。根据上述公式，我们还可以方便地估算出汽车在任意主驱动电机转 速、档位下的驱动力、行驶阻力，进而可以绘制出汽车的驱动力一行驶阻 力平衡图。汽车的驱动力一行驶阻力平衡图形象地表明了汽车行驶时的受力情 况和平衡关系。由此可以确定汽车的动力性。在驱动力一行驶阻力平衡图中，求出最高档下驱动力和行驶阻力

8、曲线的交点，曲线交点处对应的速度值即为汽车的最高车速 3.2动力因数动力因数的定义为D = R 一 Fwmg（ 8）其中：各个参数的含义同前面的说明。利用公式（8）结合前面公式就可以估算出汽车各个档位下的动力因数值，进而可以绘制出动力因数图。3.3爬坡度曲线根据汽车的行驶方程式和驱动力-行驶阻力平衡图，可以估算汽车的爬坡能力。在估算爬坡度时，认为汽车的驱动力除了用来克服空气阻力、 滚动阻力外，剩余驱动力都用来克服坡道阻力，即加速阻力Fj为零。根据公式（1）可以得到如下公式Ff F/ 匕 - Fw将公式（3）、（5）代入上式，就可以得到如下公式：mgf cos： mgs in：二 Ft - Fw

9、代入公式COS。= JCd A V* 2 m g f-Sin2"以及公式（8）,经过整理那么就可得二 arcs in(10)然后根据公式i =tg 进行转换，这样就可以估算出爬坡度，并进步绘制出爬坡度曲线图3.4加速度曲线及加速时间汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。汽车加速时，驱动力除了用来克服空气阻力、 滚动阻力以外，主要用 来克服加速阻力，此时不考虑坡道阻力 F（ Fi =0）根据公式（1）、（6），可以得到如下公式：dudtFt - Ff - Fw二 aj9#所以，加速时间tU2 1t=cdt=u1rdu根据以上公式，通过数值积分方法对上式进行积分

10、求解，就可以得到 所需要的加速时间。3.5驱动电机功率的确定Pe max13600 t电动汽车的驱动电机只在低速和加速时工作， 所以电机功率的选择须 满足汽车的加速要求和最大爬坡度以及纯电动运行的续驶里程等 3项要 求。根据所选电机为高效率的交流永磁同步电机效率为 0.93。3.6主驱动电机选型动力匹配计算所需主驱动电机的主要性能指标如表3表3驱动电机主要性能参数驱动电机型号性能参数最咼转速(r/mi n)峰值/额定功率(Kw)峰值/额定转矩(N.m)冷却方式外形尺寸(mm)重量(Kg)工作环境温度驱动电机的功率、转矩随转速变化的关系曲线通过拟合方式确定,已知条件为驱动电机厂提供的外特性试验数据。3.7主减速器比的选择i0的选择首先应满足车辆的最高行驶车速要求即io 乞 0.377emaxV max10#式中：nemax驱动电机机的最高稳定转速/mSrr轮胎滚动半径/m#V max最大车速/Km/h同时需考虑到整车最大爬坡度(计算过程参考3.3)参考文献1. 余志生 . 汽车理论（第三版）2. 余志生 . 汽车理论（第二版）3. 张洪欣 . 汽车设计（第二版）北京：机械工业出版社， 2001北京：机械工业