電動汽車整車性能參數(shù)計算

1、電動汽車整車性能參數(shù)計算 1車輛質(zhì)量計算 2電動汽車動力性的參數(shù) 3影響電動汽車行駛性能的參數(shù) 4電動汽車電動機功率的初步確定 5電動汽車的幾個性能參數(shù)的選擇 6電動汽車的續(xù)駛里程計算 7電池數(shù)量計算及電池組數(shù)確定 8電動汽車環(huán)保與經(jīng)濟性分析電動汽車技術與原理 第 1 頁1車輛質(zhì)量計算 1. 1整備質(zhì)量 1. 2載荷或成員人數(shù) 1. 3最大總質(zhì)量電動汽車技術與原理 第 2 頁1. 1整備質(zhì)量 定義l指汽車自重， 汽車完全裝備好后的質(zhì)量。l指汽車的結(jié)構質(zhì)量加上冷卻液、燃料、電池、備胎和隨車附件的總質(zhì)量。 分類l設計整備質(zhì)量l實際整備質(zhì)量 電動汽車技術與原理 第 3 頁降低整備質(zhì)量，有助于提高續(xù)航

2、能力和動力性能。增加整備質(zhì)量，有助于提升汽車的穩(wěn)定性。 1. 2載荷或成員人數(shù) 確定汽車載質(zhì)量考慮因素（1）必須與汽車的用途和使用條件相適應；（2）載重量合理分級，利于產(chǎn)品系列化、通用化和標準化；（3）考慮現(xiàn)有生產(chǎn)設備和生產(chǎn)線變動大小和可利用程度。 汽車自重利用系數(shù)l最大載荷與整備質(zhì)量的比值。l提高自重利用系數(shù)，提高運輸效率，提高車輛經(jīng)濟性能。電動汽車技術與原理 第 4 頁1. 2載荷或成員人數(shù) 電動汽車目前主要功能是承載乘員l乘員的重量不固定。l乘員質(zhì)量依據(jù)GB/T12428標準核算。uA級和I級客車 65kg/人u其他客車 78kg/人 駕駛員、乘務員等乘務人員 75kg/人u其他車輛 6

3、5kg/人電動汽車技術與原理 第 5 頁乘員質(zhì)量=乘員數(shù)每個乘員質(zhì)量1. 3最大總質(zhì)量 定義l車輛整備質(zhì)量和車輛滿載裝載量總和，包括乘員和貨物。 最大總質(zhì)量的確定l與車輛承載結(jié)構和設備有關； 車橋、懸掛、車架、輪胎l與車輛的承載空間有關。l在整備質(zhì)量與最大承載量之和基礎上上浮100200kg；l一般取100 kg的整數(shù)倍數(shù)。電動汽車技術與原理 第 6 頁最大總質(zhì)量=整備質(zhì)量+最大承載量返回2電動汽車動力性的參數(shù) （1）最高車速l水平良好路面，汽車能夠達到的最高行駛速度 l一般指設計車速，實際最高車速往往超過這個數(shù)據(jù)；l根據(jù)車輛的實際工況和動力性能共同確定的。 （2）加速時間l表示了汽車的加速能

4、力，l原地起步加速時間與超車加速時間 （3）汽車的最大爬坡度l代表了汽車的極限爬坡能力。l指車輛在滿載或某一裝載質(zhì)量，良好路面上最大爬坡度。l爬坡時應置于最低擋或者處于低速大扭矩范圍的時候。 電動汽車技術與原理 第 7 頁返回3影響電動汽車行駛性能的參數(shù) 3. 1汽車的驅(qū)動力 3. 2汽車的行駛阻力電動汽車技術與原理 第 8 頁電動汽車技術與原理 第 9 頁運動狀況力驅(qū)動力 Ft行駛阻力F平衡關系行駛方程式滾動阻力空氣阻力加速阻力坡度阻力=FFitautmaxmax)(3. 1汽車的驅(qū)動力汽車的驅(qū)動力汽車的驅(qū)動力電動汽車技術與原理 第 10 頁rTFtt=TgtqtiiTT*0=riiTFTg

5、tqt*0=3. 1汽車的驅(qū)動力 1. 電動機的電動機的機械特性機械特性l由電動機的機械特性來確定電動機轉(zhuǎn)矩。由電動機的機械特性來確定電動機轉(zhuǎn)矩。l與電動機種類和功率有很大關系。與電動機種類和功率有很大關系。9550nTPtqe=)kW(2/100060)W(602=nTnTTPtqtqtqe電動汽車技術與原理 第 11 頁3. 1汽車的驅(qū)動力電動汽車技術與原理 第 12 頁2.傳動系的機械效率傳動系的機械效率 Pe電動機發(fā)出的功率 PT傳動系中損失功率l主要由分動器變速器、傳動軸、萬向節(jié)、主減速器等部 件功率損失組成。l裝有變速器，效率較低，0.920.95l輪轂電機驅(qū)動，效率要高，950.

6、98eTeTePPPPP=1T3. 1汽車的驅(qū)動力3. 車輪的半徑n自由半徑 無載n靜力半徑 靜載n滾動半徑 動載 s轉(zhuǎn)動n圈，實際車輪滾動距離。w車輪滾動圈數(shù)。一般不計差別，統(tǒng)稱車輪半徑r，即r電動汽車技術與原理 第 13 頁srrrwrnsr2=rsrrr3. 2汽車的行駛阻力 1.滾動阻力l滾動阻力系數(shù)u實驗測定u經(jīng)驗公式l滾動阻力0auiirg電機=電動汽車技術與原理 第 14 頁WFff=afmgfWFfcos=05. 001. 00056. 00076. 0=fufa)km/h(3768. 060rn210003600u00aiirniigg=00000211. 00.0076ii

7、rnfg=3. 2汽車的行駛阻力 2. 空氣阻力l類型u壓力阻力 車身表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力u摩擦阻力 車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力l計算)N(2258. 1)36001000(212=aDwuACF電動汽車技術與原理 第 15 頁221rDwuACF=221.15DawC AuF=2-41.2258N Smrauu=電動汽車技術與原理 第 16 頁汽車的空氣阻力系數(shù)與迎風面積3. 2汽車的行駛阻力 3. 坡度阻力l道路的坡度 坡高與坡的底長的比值u高速公路在平原及微丘陵地段最大縱坡不大于3%，山區(qū)重丘陵路段不大于5%。u一級汽車專用道路在平原及微丘陵地段最大縱坡

8、不大于4%，山區(qū)重丘陵路段不大于6%。u對于城市道路來說，一般要求坡度不大于10%。 GiGtgGFi=sin電動汽車技術與原理 第 17 頁ashitan=amgaGFisinsin=3. 2汽車的行駛阻力4. 加速阻力l類型u平移質(zhì)量加速阻力u旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速阻力l旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù) l計算電動汽車技術與原理 第 18 頁dtdumFj=22022111riiImrImTgfw=返回2211gi=120.030.05= 電動機的功率 電動汽車技術與原理 第 19 頁21cossin2tfwijDrduFFFFFfmgamgaC A umdt=tttPFu=trDtudtdumuACamgafmg

9、P)21sincos(2=4電動汽車電動機功率的初步確定trDtudtdumuACamgafmgP)21sincos(2=電動汽車技術與原理 第 20 頁電動汽車功率計算（1）最高車速時電動機功率計算電動汽車行駛在平整的路面最高車速是能夠穩(wěn)定勻速行駛狀態(tài)車輛應選用最大總質(zhì)量 trDvuuACfmgP)21(2=cos1=sin0=dd0ut =4電動汽車電動機功率的初步確定電動汽車技術與原理 第 21 頁電動汽車功率計算 （2）最大爬坡度時電動機功率計算此時爬坡度取標定最大值能夠按照較低速度行駛 1015km/h能夠在坡路上起步行駛，即加速度0車輛應選用最大總質(zhì)量 udtdumuACamgaf

10、mgPrDa)21sincos(2=電動汽車技術與原理 第 22 頁電動汽車坡路加速度選擇返回4電動汽車電動機功率的初步確定 電動汽車功率選擇l選擇功率計算公式計算的最大值l乘以一個功率系數(shù)電動汽車技術與原理 第 23 頁返回功率系數(shù)5電動汽車的幾個性能參數(shù)的選擇 5. 1車輛最高車速、最大爬坡度與傳動比關系 5. 2傳動比選擇 5. 3電動汽車加速性能電動汽車技術與原理 第 24 頁5. 1車輛最高車速、最大爬坡度與傳動比關系 最高車速與電動機功率成正比關系，與傳動系統(tǒng)的速比成反比關系。 最高車速分為設計最高車速和實際最高車速。 目前所指最高車速均是指設計最高車速，實際最高車速往往要大于設計

11、最高車速。 電動汽車的最大爬坡度與電動機扭矩和傳動系統(tǒng)的速比都成正比關系。 這兩個參數(shù)是一對矛盾數(shù)據(jù)，對于固定速比電動汽車l 最高車速越高，傳動系統(tǒng)速比越小，爬坡能力越差l 爬坡能力越強，傳動系統(tǒng)速比越大，最高車速越低電動汽車技術與原理 第 25 頁5. 2傳動比選擇 （1）高速狀態(tài)下的傳動比需求電動汽車技術與原理 第 26 頁irniirnrnrnrnrugt電機電機輪輪輪輪3768. 03768. 03768. 0)km/h(10003600602)m/s(6020=tunri3768. 0=0iiig=高速擋最高車速 傳動比 riTFTqtt=驅(qū)動力是否合適5. 2傳動比選擇 （2）爬坡

12、狀態(tài)下的傳動比需求tunri3768. 0=電動汽車技術與原理 第 27 頁最低前進擋 車速控制在 1020km/h 2121sincosrDtuACamgafmgF=dtdumuACamgafmgFrDt=2221sincostttTrFi2=riuntt654. 2=驅(qū)動力 傳動比 轉(zhuǎn)速是否合適兩者比較接近，一般可選擇較大者。差別較大，采用變速器。5. 3電動汽車加速性能 電動機最大扭矩越大，其加速性能越好； 相同動力的條件下，速比越大，加速性能越好； 車輛自重越小，加速性能越好。l假定良好水平路面，無風或微風條件 電動汽車技術與原理 第 28 頁dtdumuACfmgFrDt=221rF

13、tTtiT=rdtdumuACfmgrDTt2iT21=fgnrACfgiirnACDgD=202g22T0gt0Ttimi2142. 0mriiTm223768. 0mriTdtdu返回6電動汽車的續(xù)駛里程計算 電動汽車續(xù)駛里程指車輛充滿電，對燃料電池電動汽車是充滿燃料，車輛一次所能行駛最大距離。 規(guī)定條件工況下所測得的電動汽車的續(xù)駛里程稱之為標定續(xù)駛里程，標定工況目前指GB/T 18386所規(guī)定工況。 電池的容量也決定了電動汽車的整車整備質(zhì)量，也就影響了車輛的承載量。因此電動汽車的續(xù)駛里程需要在車輛設計的時候就進行計算。電動汽車技術與原理 第 29 頁6電動汽車的續(xù)駛里程計算 電池總能量電

14、動汽車技術與原理 第 30 頁qkazeQQQQQ=克服滾動阻力和空氣阻力做功 空調(diào)系統(tǒng)能耗 其他設備能耗 輔助系統(tǒng)能耗luACfmgllFQrDtz221=aatPQ=tPQk=k212ezakDrakQQQQfmglC A u ltPPt=標定續(xù)駛里程，標定系數(shù) 1.21.4實際續(xù)航能力，標定系數(shù) 1.41.7 6電動汽車的續(xù)駛里程計算 單位能耗系數(shù)（比能耗）l單位里程單位質(zhì)量能耗l單位 kWh/t/kml數(shù)值 0.0350.055l較小數(shù)一般用于標定續(xù)駛里程的估算 較大數(shù)一般用于實際續(xù)駛里程的估算電動汽車技術與原理 第 31 頁單位能耗系數(shù)MSQ =MQS =電池總能量 電動汽車能耗經(jīng)濟

15、性評價指標電動汽車能耗經(jīng)濟性評價指標 單位里程能耗l單位里程消耗電池組電能l單位 kWh/km 單位能量行駛里程l消耗單位能量行駛里程l單位 km/（kWh） 比能耗l單位里程單位質(zhì)量能耗l單位 kWh/t/km電動汽車技術與原理 第 32 頁電動汽車能耗經(jīng)濟性評價指標電動汽車能耗經(jīng)濟性評價指標 單位里程容耗l單位里程消耗電池組電量l單位 Ah/km 單位容量行駛里程l消耗單位容量行駛里程l單位 km/（Ah） 比容耗l單位里程單位質(zhì)量容耗l單位 Ah/t/km電動汽車技術與原理 第 33 頁電動汽車單位里程能耗有效容量有效能量續(xù)駛里程單位能量行駛里程比能耗倒數(shù)除以質(zhì)量乘質(zhì)量單位里程容耗單位容

16、量行駛里程比容耗倒數(shù)除以質(zhì)量乘質(zhì)量相乘相乘電動汽車能耗參數(shù)關系練習 問題:電動大客車比能耗為43 Wh/(kmt)，總質(zhì)量 14000 kg，等速行駛100 km，電池提供能量 是多少？ 分析分析: 總質(zhì)量14000 kg =14 t 消耗能量100 km14 t43 Wh/(kmt) =60200 Wh電動汽車技術與原理 第 35 頁返回7電池數(shù)量計算及電池組數(shù)確定 7. 1電池系統(tǒng)總能量確定 7. 2電動汽車總電壓的確定 7. 3確定電池的單體容量 7. 4確定電池的單體數(shù)量 7. 5計算案例電動汽車技術與原理 第 36 頁7. 1電池系統(tǒng)總能量確定 理論需要的總電能電動汽車技術與原理 第

17、 37 頁整車的總電能總電能系數(shù)MSQ =1.21.3 QQ=7. 2電動汽車總電壓的確定 電動汽車總電壓選擇與車輛類型及行駛性能有關。 電壓等級越高，獲取同等功率電流越小， 電壓等級越低，獲取同等功率電流越大。 電流過大，線路損耗越大，電能利用率下降。 電壓等級高，絕緣要求增加，車輛防護、線路絕緣等級及絕緣性能要求就更加苛刻，成本增加。 目前國內(nèi)電動汽車電壓常用值較為繁雜 總質(zhì)量越大，電壓選擇就相應較高電動汽車技術與原理 第 38 頁電動汽車技術與原理 第 39 頁電動汽車常用電壓等級 7. 3確定電池的單體容量 （1）電池的均衡性 （2）電池管理系統(tǒng)的要求 （3）電池的安全性 （4）車輛電

18、池安裝位置和空間的限制 （5）考慮電池組合后總體能量與設計容量差別電動汽車技術與原理 第 40 頁7. 4確定電池的單體數(shù)量 （1）根據(jù)總電壓和電池單體電壓確定電池單元數(shù)l額定總電壓除以單體電池電壓，得出電池單元數(shù)量；l電池單元數(shù)進行規(guī)整，電池箱電池容量和數(shù)目盡量相等；l盡量減少電池管理系統(tǒng)的分模塊數(shù)量。 （2）根據(jù)總電量和單體電池電量確定電池單體總數(shù)l總電池能量除以單體電池電能，得出單體電池的總數(shù)量。l考慮電池單體配成電池組的影響，并通過計算圓整。電動汽車技術與原理 第 41 頁7. 5計算案例l設計參數(shù)l電動汽車的總質(zhì)量 18tl比能耗 0.05kWh/t/kml續(xù)駛里程 150kml額定

19、電壓 520Vl電池箱 10箱l磷酸鐵鋰電池 3.2Vl電能系數(shù) 1.2 電動汽車技術與原理 第 42 頁7. 5計算案例Ah41.316.5wh/3.2V0121/U111= QC.5wh0121160/kwh1621=Q電動汽車技術與原理 第 43 頁(kwh) 16205. 0150182 . 1=MSQQ160162.52 . 3/5201=N總電能 計算步驟 電池單元數(shù) 單元能量 單元容量 總質(zhì)量 18t 比能耗 0.05kWh/t/km續(xù)駛里程 150km 額定電壓 520V單格電池電壓 3.2V 電能系數(shù) 1.2 7. 5計算案例1610/1=N4Ah80/Ah41.316Ah80/1=C電動汽車技術與原理 第 44 頁64416=