新能源電動(dòng)汽車(chē)性能參數(shù)計(jì)算方法

新能源電動(dòng)汽車(chē)

—性能參數(shù)計(jì)算方法1電動(dòng)汽車(chē)性能參數(shù)計(jì)算1車(chē)輛質(zhì)量計(jì)算2電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性的參數(shù)3影響電動(dòng)汽車(chē)行駛性能的參數(shù)4電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)功率的初步確定5電動(dòng)汽車(chē)的幾個(gè)性能參數(shù)的選擇6電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程計(jì)算7電池?cái)?shù)量計(jì)算及電池組數(shù)確定8電動(dòng)汽車(chē)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性分析21車(chē)輛質(zhì)量計(jì)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31.1整備質(zhì)量定義指汽車(chē)自重，汽車(chē)完全裝備好后的質(zhì)量。指汽車(chē)的結(jié)構(gòu)質(zhì)量加上冷卻液、燃料、電池、備胎和隨車(chē)附件的總質(zhì)量。分類(lèi)設(shè)計(jì)整備質(zhì)量實(shí)際整備質(zhì)量降低整備質(zhì)量，有助于提高續(xù)航能力和動(dòng)力性能。增加整備質(zhì)量，有助于提升汽車(chē)的穩(wěn)定性。41.2載荷或成員人數(shù)確定汽車(chē)載質(zhì)量考慮因素（1）必須與汽車(chē)的用途和使用條件相適應(yīng)；（2）載重量合理分級(jí)，利于產(chǎn)品系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化；（3）考慮現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線(xiàn)變動(dòng)大小和可利用程度。汽車(chē)自重利用系數(shù)最大載荷與整備質(zhì)量的比值。提高自重利用系數(shù)，提高運(yùn)輸效率，提高車(chē)輛經(jīng)濟(jì)性能。51.2載荷或成員人數(shù)電動(dòng)汽車(chē)目前主要功能是承載乘員乘員的重量不固定。乘員質(zhì)量依據(jù)GB/T12428標(biāo)準(zhǔn)核算。A級(jí)和I級(jí)客車(chē)65kg/人其他客車(chē)78kg/人駕駛員、乘務(wù)員等乘務(wù)人員75kg/人其他車(chē)輛65kg/人乘員質(zhì)量=乘員數(shù)×每個(gè)乘員質(zhì)量6

1.3最大總質(zhì)量

定義車(chē)輛整備質(zhì)量和車(chē)輛滿(mǎn)載裝載量總和，包括乘員和貨物。最大總質(zhì)量的確定與車(chē)輛承載結(jié)構(gòu)和設(shè)備有關(guān)；

車(chē)橋、懸掛、車(chē)架、輪胎與車(chē)輛的承載空間有關(guān)。在整備質(zhì)量與最大承載量之和基礎(chǔ)上上浮100～200kg；一般取100kg的整數(shù)倍數(shù)。最大總質(zhì)量=整備質(zhì)量+最大承載量72電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力性的參數(shù)（1）最高車(chē)速水平良好路面，汽車(chē)能夠達(dá)到的最高行駛速度一般指設(shè)計(jì)車(chē)速，實(shí)際最高車(chē)速往往超過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)；根據(jù)車(chē)輛的實(shí)際工況和動(dòng)力性能共同確定的。（2）加速時(shí)間表示了汽車(chē)的加速能力，原地起步加速時(shí)間與超車(chē)加速時(shí)間（3）汽車(chē)的最大爬坡度代表了汽車(chē)的極限爬坡能力。指車(chē)輛在滿(mǎn)載或某一裝載質(zhì)量，良好路面上最大爬坡度。爬坡時(shí)應(yīng)置于最低擋或者處于低速大扭矩范圍的時(shí)候。83影響電動(dòng)汽車(chē)行駛性能的參數(shù)3.1汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力3.2汽車(chē)的行駛阻力9行駛方程式滾動(dòng)阻力空氣阻力加速阻力坡度阻力?=??t?yüFFitautmaxmax)(103.1汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力113.1汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力1.電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性來(lái)確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。與電動(dòng)機(jī)種類(lèi)和功率有很大關(guān)系。3.1汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力2.傳動(dòng)系的機(jī)械效率

Pe——電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率

PT——傳動(dòng)系中損失功率主要由分動(dòng)器變速器、傳動(dòng)軸、萬(wàn)向節(jié)、主減速器等部件功率損失組成。裝有變速器，效率較低，0.92～0.95輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，效率要高，95～0.983.1汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力3.車(chē)輪的半徑自由半徑—無(wú)載靜力半徑—靜載滾動(dòng)半徑—?jiǎng)虞d

s——轉(zhuǎn)動(dòng)n圈，實(shí)際車(chē)輪滾動(dòng)距離。ｎw——車(chē)輪滾動(dòng)圈數(shù)。一般不計(jì)差別，統(tǒng)稱(chēng)車(chē)輪半徑r，即143.2汽車(chē)的行駛阻力1.滾動(dòng)阻力滾動(dòng)阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定經(jīng)驗(yàn)公式滾動(dòng)阻力153.2汽車(chē)的行駛阻力2.空氣阻力類(lèi)型壓力阻力車(chē)身表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力摩擦阻力車(chē)身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力計(jì)算16汽車(chē)的空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積173.2汽車(chē)的行駛阻力3.坡度阻力道路的坡度坡高與坡的底長(zhǎng)的比值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%。一級(jí)汽車(chē)專(zhuān)用道路在平原及微丘陵地段最大縱坡不大于4%，山區(qū)重丘陵路段不大于6%。對(duì)于城市道路來(lái)說(shuō)，一般要求坡度不大于10%。183.2汽車(chē)的行駛阻力4.加速阻力類(lèi)型平移質(zhì)量加速阻力旋轉(zhuǎn)質(zhì)量加速阻力旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)

計(jì)算19電動(dòng)機(jī)的功率4電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)功率的初步確定204電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)功率的初步確定電動(dòng)汽車(chē)功率計(jì)算（1）最高車(chē)速時(shí)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)行駛在平整的路面最高車(chē)速是能夠穩(wěn)定勻速行駛狀態(tài)車(chē)輛應(yīng)選用最大總質(zhì)量214電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)功率的初步確定電動(dòng)汽車(chē)功率計(jì)算（2）最大爬坡度時(shí)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算此時(shí)爬坡度取標(biāo)定最大值能夠按照較低速度行駛10～15km/h能夠在坡路上起步行駛，即加速度>0車(chē)輛應(yīng)選用最大總質(zhì)量22電動(dòng)汽車(chē)坡路加速度選擇234電動(dòng)汽車(chē)電動(dòng)機(jī)功率的初步確定電動(dòng)汽車(chē)功率選擇選擇功率計(jì)算公式計(jì)算的最大值乘以一個(gè)功率系數(shù)功率系數(shù)245電動(dòng)汽車(chē)的幾個(gè)性能參數(shù)的選擇5.1車(chē)輛最高車(chē)速、最大爬坡度與傳動(dòng)比關(guān)系5.2傳動(dòng)比選擇5.3電動(dòng)汽車(chē)加速性能255.1車(chē)輛最高車(chē)速、最大爬坡度與傳動(dòng)比關(guān)系最高車(chē)速與電動(dòng)機(jī)功率成正比關(guān)系，與傳動(dòng)系統(tǒng)的速比成反比關(guān)系。最高車(chē)速分為設(shè)計(jì)最高車(chē)速和實(shí)際最高車(chē)速。目前所指最高車(chē)速均是指設(shè)計(jì)最高車(chē)速，實(shí)際最高車(chē)速往往要大于設(shè)計(jì)最高車(chē)速。電動(dòng)汽車(chē)的最大爬坡度與電動(dòng)機(jī)扭矩和傳動(dòng)系統(tǒng)的速比都成正比關(guān)系。這兩個(gè)參數(shù)是一對(duì)矛盾數(shù)據(jù)，對(duì)于固定速比電動(dòng)汽車(chē)

最高車(chē)速越高，傳動(dòng)系統(tǒng)速比越小，爬坡能力越差爬坡能力越強(qiáng)，傳動(dòng)系統(tǒng)速比越大，最高車(chē)速越低265.2傳動(dòng)比選擇（1）高速狀態(tài)下的傳動(dòng)比需求高速擋最高車(chē)速

傳動(dòng)比

驅(qū)動(dòng)力是否合適275.2傳動(dòng)比選擇（2）爬坡?tīng)顟B(tài)下的傳動(dòng)比需求最低前進(jìn)擋車(chē)速控制在10～20km/h驅(qū)動(dòng)力

傳動(dòng)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。285.3電動(dòng)汽車(chē)加速性能電動(dòng)機(jī)最大扭矩越大，其加速性能越好；相同動(dòng)力的條件下，速比越大，加速性能越好；車(chē)輛自重越小，加速性能越好。假定良好水平路面，無(wú)風(fēng)或微風(fēng)條件296電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程計(jì)算電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程指車(chē)輛充滿(mǎn)電，對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)是充滿(mǎn)燃料，車(chē)輛一次所能行駛最大距離。規(guī)定條件工況下所測(cè)得的電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程稱(chēng)之為標(biāo)定續(xù)駛里程，標(biāo)定工況目前指GB/T18386所規(guī)定工況。電池的容量也決定了電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)整備質(zhì)量，也就影響了車(chē)輛的承載量。因此電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程需要在車(chē)輛設(shè)計(jì)的時(shí)候就進(jìn)行計(jì)算。306電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程計(jì)算電池總能量克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力做功空調(diào)系統(tǒng)能耗

其他設(shè)備能耗

輔助系統(tǒng)能耗標(biāo)定續(xù)駛里程，標(biāo)定系數(shù)1.2～1.4實(shí)際續(xù)航能力，標(biāo)定系數(shù)1.4～1.7316電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程計(jì)算單位能耗系數(shù)（比能耗）單位里程單位質(zhì)量能耗單位kW·h/t/km數(shù)值0.035～0.055較小數(shù)一般用于標(biāo)定續(xù)駛里程的估算較大數(shù)一般用于實(shí)際續(xù)駛里程的估算單位能耗系數(shù)續(xù)駛里程電池總能量

32電動(dòng)汽車(chē)能耗經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)單位里程能耗單位里程消耗電池組電能單位kW·h/km單位能量行駛里程消耗單位能量行駛里程單位km/（kW·h）比能耗單位里程單位質(zhì)量能耗單位kW·h/t/km電動(dòng)汽車(chē)能耗經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)單位里程容耗單位里程消耗電池組電量單位A·h/km單位容量行駛里程消耗單位容量行駛里程單位km/（A·h）比容耗單位里程單位質(zhì)量容耗單位A·h/t/km電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)汽車(chē)能耗參數(shù)關(guān)系35練習(xí)問(wèn)題:電動(dòng)大客車(chē)比能耗為43Wh/(km﹒t)，總質(zhì)量

14000kg，等速行駛100km，電池提供能量是多少？分析:

總質(zhì)量14000kg=14t

消耗能量100km×14t×43Wh/(km﹒t)=60200Wh367電池?cái)?shù)量計(jì)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(dòng)汽車(chē)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(jì)算案例377.1電池系統(tǒng)總能量確定理論需要的總電能整車(chē)的總電能總電能系數(shù)1.2～1.3

387.2電動(dòng)汽車(chē)總電壓的確定電動(dòng)汽車(chē)總電壓選擇與車(chē)輛類(lèi)型及行駛性能有關(guān)。電壓等級(jí)越高，獲取同等功率電流越小，電壓等級(jí)越低，獲取同等功率電流越大。電流過(guò)大，線(xiàn)路損耗越大，電能利用率下降。電壓等級(jí)高，絕緣要求增加，車(chē)輛防護(hù)、線(xiàn)路絕緣等級(jí)及絕緣性能要求就更加苛刻，成本增加。目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)電壓常用值較為繁雜

總質(zhì)量越大，電壓選擇就相應(yīng)較高39電動(dòng)汽車(chē)常用電壓等級(jí)

407.3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(chē)輛電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(shè)計(jì)容量差別417.4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)額定總電壓除以單體電池電壓，得出電池單元數(shù)量；電池單元數(shù)進(jìn)行規(guī)整，電池箱電池容量和數(shù)目盡量相等；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)總電池能量除以單體電池電能，得出單體電池的總數(shù)量?？紤]電池單體配成電池組的影響，并通過(guò)計(jì)算圓整。427.5計(jì)算案例設(shè)計(jì)參數(shù)電動(dòng)汽車(chē)的總質(zhì)量18t比能耗0.05kW·h/t/km續(xù)駛里程150km額定電壓520V電池箱10箱磷酸鐵鋰電池3.2V電能系數(shù)1.27.5計(jì)算案例總電能計(jì)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0.05kW·h/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)1.27.5計(jì)算案例單箱單元數(shù)計(jì)算步驟電池型號(hào)50A·h、60A·h、80A·h、100A·h單元電池格數(shù)

單箱電池格數(shù)

單格電池總數(shù)量

8電動(dòng)汽車(chē)環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性分析電動(dòng)汽車(chē)吸引人的是電動(dòng)汽車(chē)環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。純電動(dòng)汽車(chē)，排放不含二氧化碳、氮氧化物、硫化物以及其他固體顆粒物等，環(huán)保性明顯。目前我國(guó)火電所占比例70%以上，電動(dòng)汽車(chē)所需電能大部分來(lái)自燃燒煤炭，有間接二氧化碳排放。電動(dòng)汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性不但表現(xiàn)在能耗費(fèi)用的降低，更是維修和保養(yǎng)費(fèi)用都同步降低。46純電動(dòng)汽車(chē)的能量利用率

為了增加動(dòng)力性，要求車(chē)輛具有更大后備功率，但后備功率大，必然降低動(dòng)力系統(tǒng)負(fù)荷率，從而使能耗