電動汽車動力匹配計算規(guī)范(純電動)

1、XXXX有限公司 發(fā)布2015-11-1實施2015-10-15發(fā)布電動汽車動力匹配計算設(shè)計規(guī)范編制： 年 月 日 審核： 年 月 日 批準： 年 月 日編號： 2015-001XXXX有限公司技術(shù)規(guī)范 目 錄 一、概 述1二、輸入?yún)?shù)12.1 基本參數(shù)列表12.2 參數(shù)取值說明1三、XXXX動力性能匹配計算基本方法53.1 驅(qū)動力、行駛阻力及其平衡53.2 動力因數(shù)63.3 爬坡度曲線63.4 加速度曲線及加速時間73.5 驅(qū)動電機功率的確定73.6 主驅(qū)動電機選型83.7 主減速器比的選擇8參 考 文 獻9 一、 概 述汽車作為一種運輸工具，運輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動力性。動

2、力性是各種性能中最基本、最重要的性能之一。動力性的好壞，直接影到汽車在城市和城際公路上的使用情況。因此在新車開發(fā)階段，必須進行動力性匹配計算，以判斷設(shè)計方案是否滿足設(shè)計目標和使用要求。二、 輸入?yún)?shù)2.1 基本參數(shù)列表進行動力匹配計算需首先按確定整車和發(fā)動機基本參數(shù)，詳細精確的基本參數(shù)是保證計算結(jié)果精度的基礎(chǔ)。下表是XXXX動力匹配計算必須的基本參數(shù)，其中發(fā)動機參數(shù)將在后文專題描述。表1動力匹配計算輸入?yún)?shù)表。名稱參 數(shù) 值主減速比滿載質(zhì)量（kg）傳動效率空氣阻力系數(shù)迎風(fēng)面積（m2）滾動阻力系數(shù)車輪滾動半徑（m）2.2 參數(shù)取值說明1）迎風(fēng)面積迎風(fēng)面積定義為車輛行駛方向的投影面積，可以通過三維

3、數(shù)模的測量得到，三維數(shù)據(jù)不健全則通過設(shè)計總布置圖測得。XXXX車型迎風(fēng)面積為A一般取值5-8 m2 。2）動力傳動系統(tǒng)機械效率根據(jù)XXXX車型動力傳動系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，傳動系統(tǒng)的機械效率主要由主驅(qū)動電機傳動效率、傳動軸萬向節(jié)傳動效率、主減速器傳動效率等部分串聯(lián)組成。采用有級機械變速器傳動系的車型傳動系統(tǒng)效率一般在82到85之間，計算中可根據(jù)實際齒輪副數(shù)量和萬向節(jié)夾角與數(shù)量對總傳動效率進行修正，通常取傳動系統(tǒng)效率值為78-82。3）滾動阻力系數(shù)滾動阻力系數(shù)采用推薦的客車輪胎在良好路面上的滾動阻力系數(shù)經(jīng)驗公式進行匹配計算：其中：0.00720.0120以上； 0.000250.00280； 0.00

4、0650.002以上； 汽車行駛速度，單位為km/h； 對于良好瀝青路面，=1.2。三、 XXXX動力性能匹配計算基本方法汽車動力性能匹配計算的主要依據(jù)是汽車的驅(qū)動力和行駛阻力之間的平衡關(guān)系，汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡方程為（1） 其中 驅(qū)動力； 滾動阻力； 空氣阻力； 坡道阻力；加速阻力。下面對上述驅(qū)動力和行駛阻力的匹配計算方法以及各個曲線的匹配計算方法簡要說明如下。3.1 驅(qū)動力、行駛阻力及其平衡在主驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速特性、傳動系統(tǒng)傳動比及效率、車輪半徑、空氣阻力系數(shù)、迎風(fēng)面積以及汽車的質(zhì)量等確定后，便可確定汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡關(guān)系。驅(qū)動力：（2）其中：主驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)矩，單位為N·m

5、； 變速器各個檔位的傳動比； 主減速器速比； 動力傳動系統(tǒng)機械效率； 車輪滾動半徑，單位為m。滾動阻力 （3）其中：汽車匹配計算載荷工況下的質(zhì)量，單位為kg；重力加速度，單位為m/s2；滾動阻力系數(shù)；道路坡角，單位為rad；車輪滾動半徑，單位為m。空氣阻力 （4）其中：空氣阻力系數(shù)； 迎風(fēng)面積，單位為m2； 汽車行駛速度，單位為km/h。 客車空氣阻力系數(shù)通常取0.5-0.8，XXXX根據(jù)具體車型造型選擇系數(shù)大小，車輛造型越趨向于流線空氣阻力系數(shù)取值越小。坡道阻力 （5） 其中：匹配計算載荷工況下汽車的質(zhì)量，單位為kg； 重力加速度，單位為m/s2； 道路坡角，單位為rad。加速阻力 （6）

6、其中：旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)；匹配計算載荷工況下汽車的質(zhì)量，單位為kg；汽車行駛加速度，單位為m/s2。在進行動力性初步匹配計算時，由于不知道汽車輪胎等旋轉(zhuǎn)部件準確的轉(zhuǎn)動慣量數(shù)值，對于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，通常根據(jù)下述經(jīng)驗公式進行匹配計算確定：式中，和取值范圍在0.03到0.05之間，這里粗取平均值，即認為=0.04。在進行不同檔位的驅(qū)動力和阻力估算時，還需要知道汽車速度與驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系： （7）其中：汽車行駛速度，單位為km/h；主驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速，單位為rpm；主減速器傳動比；車輪的滾動半徑，單位為m；當(dāng)前檔速比。根據(jù)上述公式，我們還可以方便地估算出汽車在任意主驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速、檔位下的驅(qū)動力、行駛

7、阻力，進而可以繪制出汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡圖。汽車的驅(qū)動力行駛阻力平衡圖形象地表明了汽車行駛時的受力情況和平衡關(guān)系。由此可以確定汽車的動力性。在驅(qū)動力行駛阻力平衡圖中，求出最高檔下驅(qū)動力和行駛阻力曲線的交點，曲線交點處對應(yīng)的速度值即為汽車的最高車速。3.2 動力因數(shù)動力因數(shù)的定義為 （8）其中：各個參數(shù)的含義同前面的說明。利用公式（8）結(jié)合前面公式就可以估算出汽車各個檔位下的動力因數(shù)值，進而可以繪制出動力因數(shù)圖。3.3 爬坡度曲線根據(jù)汽車的行駛方程式和驅(qū)動力行駛阻力平衡圖，可以估算汽車的爬坡能力。在估算爬坡度時，認為汽車的驅(qū)動力除了用來克服空氣阻力、滾動阻力外，剩余驅(qū)動力都用來克服坡道阻力，

8、即加速阻力為零。根據(jù)公式（1）可以得到如下公式將公式（3）、（5）代入上式，就可以得到如下公式：代入公式以及公式（8），經(jīng)過整理那么就可得 （10）然后根據(jù)公式=tg進行轉(zhuǎn)換，這樣就可以估算出爬坡度，并進一步繪制出爬坡度曲線圖。3.4 加速度曲線及加速時間汽車的加速能力可用它在水平良好路面上行駛時能產(chǎn)生的加速度來評價。汽車加速時，驅(qū)動力除了用來克服空氣阻力、滾動阻力以外，主要用來克服加速阻力，此時不考慮坡道阻力（=0）。根據(jù)公式（1）、（6），可以得到如下公式：所以，加速時間=根據(jù)以上公式，通過數(shù)值積分方法對上式進行積分求解，就可以得到所需要的加速時間。3.5 驅(qū)動電機功率的確定電動汽車的驅(qū)動

9、電機只在低速和加速時工作，所以電機功率的選擇須滿足汽車的加速要求和最大爬坡度以及純電動運行的續(xù)駛里程等3項要求。根據(jù)所選電機為高效率的交流永磁同步電機效率為0.93。 式中： 整車動力傳動系效率 V車速/km/h m整車質(zhì)量/Kg 空氣阻力系數(shù) f滾動阻力系數(shù) A迎風(fēng)面積/m3.6 主驅(qū)動電機選型動力匹配計算所需主驅(qū)動電機的主要性能指標如表3表3 驅(qū)動電機主要性能參數(shù)驅(qū)動電機型號性能參數(shù)最高轉(zhuǎn)速(r/min)峰值/額定功率(Kw)峰值/額定轉(zhuǎn)矩(N.m)冷卻方式外形尺寸(mm)重量(Kg)工作環(huán)境溫度驅(qū)動電機的功率、轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線通過擬合方式確定，已知條件為驅(qū)動電機廠提供的外特性試驗數(shù)據(jù)。3.7 主減速器比的選擇i0 的選擇首先應(yīng)滿足車輛的最高行駛車速要求即:式中：驅(qū)動電機機的最高穩(wěn)定轉(zhuǎn)速/r/min 輪胎滾動半徑/m最大車速/Km/h同時需考慮到整車最大爬坡度（計算過程參考3.3）。參 考 文 獻1. 余志生. 汽車理論（第三版）. 北京：機械工業(yè)