純電動汽車整車動力匹配

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）

純電動汽車整車動力匹配

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）

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

純電動汽車；動力匹配

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

純電動汽車（PEV）是由蓄電池或超級電容供電，用電機(jī)驅(qū)動車輪行駛的一類汽車，具有零排放、零污染、能耗低等優(yōu)點。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)展電動汽車-特別是純電動汽車，本文以某款純電動商用車為例，分析了純電動汽車的動力匹配計算方法，滿足了整車設(shè)計要求。

1、電動汽車動力性能指標(biāo)及其分析

1.1性能指標(biāo)

評價電動汽車動力性能的主要指標(biāo)有：

（1）最高車速Vmax（km/h）；

（2）加速時間t（s）；

（3）最大爬坡度imax；

（4）續(xù)駛里程S（km）。

1.2行駛阻力

電動汽車在行駛過程中行駛阻力由滾動阻力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)動力Ft總是等于上述阻力之和，即：或:

式中，變速器傳動比ig，主減速器傳動比i0，傳動系統(tǒng)效率tη，汽車質(zhì)量m，車輪滾動半徑r，滾動阻力系數(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，汽車與空氣相對速度va（風(fēng)速為0時va=v）。

1.3功率平衡

在電動汽車行駛過程中，不僅驅(qū)動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，對公式（2）兩邊同時乘以速度v，換算整理后可得電動汽車功率平衡方程式，如下：

設(shè)計中一般以滿足設(shè)計的最高車速來確認(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的阻力功率，即：

電機(jī)的瞬時功率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，計算公式如下：

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

1.5加速時間

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

1.6最大爬坡度

最大爬坡度，是指滿載時在良好路面用第一檔克服的最大坡度，如電動汽車沒有變速箱，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，計算公式如下：

1.7等速續(xù)駛里程

電動汽車?yán)m(xù)駛里程計算比較復(fù)雜，可通過能量守恒原理計算等速續(xù)駛里程，計算公式為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、電動汽車設(shè)計實例

表1

以某款純電動商用車為例，該車沒有變速箱，由電機(jī)直接驅(qū)動，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；

該車為場地車，路況好，我們以20km/h爬5%的坡度計算，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傳動比計算

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

2.3動力性能計算

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

由圖2可以看出，車速低于26km/h時，爬坡度大于10%；

由圖3可以看出，0到30km/h加速時間為12.1s；

由圖4可以看出，車速大于6km/h時，續(xù)駛里程大于10km；

綜上所述，整車性能要求滿足設(shè)計要求。

3、總結(jié)

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

[1] 陳清泉,孫逢春,祝嘉光.現(xiàn)代電動汽車技術(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)計工作。