纯电动汽车动力性计算公式(可编辑修改word版)
XXEV 动力性计算
1初定部分参数如下
整车外廓（mm）11995×2550×
3200(长×宽×高)
电机额定功率100kw 满载重量约 18000kg 电机峰值功率250kw 主减速器速比 6.295:1 电机额定电压540V 最高车（km/h）60 电机最高转速2400rpm 最大爬坡度14% 电机最大转矩2400Nm
2最高行驶车速的计算
最高车速的计算式如下：
V max = 0.377 ?
n.r
i
g
i
= 0.377 ?2400 ? 0.487 1? 6.295
= 70km / h = 43.5mph
1）
式中：
n—电机转速（rpm）；
r—车轮滚动半径（m）；
i
g
—变速器速比；取五档，等于1；
i 0 —差速器速比。
（2-
所以，能达到的理论最高车速为70km/h。
3最大爬坡度的计算
满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即
=arcsin(T tq.i g.i0.d-f)=arcsin(2400?1?6.295?0.9-0.015)=8.20 max m.g.r18000 ? 9.8? 0.487
所以满载时最大爬坡度为 t a n (
max
)*100%=14.4%＞14%，满足规定要求。
4 电机功率的选型
纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、最大爬坡度等动力性能的要求。 4.1 以最高设计车速确定电机额定功率
当汽车以最高车速V max 匀速行驶时，电机所需提供的功率(kw )计算式为：
1
C .A .V 2 P n = (m .g . f 3600 + d max ).V 21.15
max
（2-1）
式中：
η—整车动力传动系统效率（包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效 率），取 0.86；
m —汽车满载质量，取 18000kg ； g —重力加速度，取 9.8m/s 2； f —滚动阻力系数，取 0.016； C d —空气阻力系数，取 0.6；
A —电动汽车的迎风面积，取 2.550× 3.200=8.16m 2(原车宽*车身高)；
V max —最高车速，取 70km/h 。
把以上相应的数据代入式（2-1）后，可求得该车以最高车速行驶时，电机所需提供的功率(kw )，即
1 C .A .V 2
P n = (m .g . f + D max
).V max
3600 ? = 1 3600 ? 0.86 21.15 (18000 ? 9.8? 0.016 +
0.6 ?8.16 ? 702 21.15
) ? 70
（3-2）
= 89.5kw ＜100kw
4.2 满足以 10km/h 的车速驶过 14%坡度所需电机的峰值功率
将 14%坡度转化为角度：
= tan -1(0.14) = 80 。
车辆在 14%坡度上以 10km/h 的车速行驶时所需的电机峰值功率计算式为：
P = 1 (m .g .sin + m .g . f .cos + C D .A .V slope ).V
max
= 3600 1 21.15 0
slope
0 0.6 ? 8.16 ?102
3600 ? 0.86 (18000 ? 9.8?sin 8 +18000 ? 9.8? 0.016 ?cos8 + 21.15
) ?10 = 88.5k w ＜100kw
从以上动力性校核分析可知，所选 100kw/540V 交流感应电机的功率符合所设计的动力性参数要求。
5 动力蓄电池组的校核
5.1 按功率需求来校核电池的个数
电池数量的选择需满足汽车行驶的功率要求，并且还需保证汽车在电池放电达到一定深度的情况下还能为汽车提供加速或爬坡的功率要求。
磷酸锂铁蓄电池的电压特性可表示为： E bat = U bat + R bat 0 .I bat
式中：
E bat —电池的电动势（V ）； U bat —电池的工作电压（V ）； R bat 0 —电池的等效内阻（Ω）；
I bat —电池的工作电流（A ）。
（4-1）
通常， E bat 、 R bat 0 均是电池工作电流 I bat 以及电流电量状态值 SOC （State Of Charge ）的函数，进行电池计算时，要考虑电池工作最差的工作状态。假设 SOC 为其设定的最小允许工作状态值（SOC low ），对应的电池电动势 E bat 和电池等效内阻 R bat 0 来计算电池放电的最大功率，即可得到如下计算表达式：
铅酸电池放电功率：
P bd = U bat .I bat = (E bat - R bat 0 .I bat ).I bat （4-2）
上式最大值，即铅酸蓄电池在 SOC 设定为最小允许工作状态值时所能输出的最大功率为：
E 2
P bd max = bat
4R bat 0
（4-3）
2
2 E P 以上仅是一个理论计算值。实际上，当电池以 U bat /(2R bat0)的放电电流放电时， 由于产生大量的热将会对电池起到破坏的作用，严重缩短电池的使用寿命。出于此考虑，通常要求电池工作在电压处于 2/3~1 倍的范围内。另外从磷酸锂铁蓄电池的放电效率：
= U bat .I bat =
U bat
bd
（4-4）
E bat .I bat E bat
来看也可保证蓄电池具有较高的工作效率。因此，在实际应用中，磷酸锂铁蓄电池的最大输出功率应限制为：
2E 2 P bd max = bat
9R bat 0
（4-5）
在进行单个电池的输出最大功率计算时，应选择蓄电池在 SOC 最差的情况下，即一般取 SOC=0.1 时，来计算其输出的最大功率，即
2 P bd max = bat = 9R bat 0 6）
2 ? 302 9 ? 0.1
= 2kw （4-
因此，满足电动机的最大输出功率需求所需的电池个数，可通过下式计算得到，即
n =
P
=
100 = 52.6 ， 取 n = 53
bat
bd max .mc 2 ? 0.95
bat
（4-7） 式中：
mc —电机及控制器的工作效率；
P bd max —最小允许 SOC 值下电池组提供的功率。
设计的电池组个数为 168 个，满足条件。 5.2 通过行驶能量来确定续驶里程
采用容量为 3.33V/150Ah 磷酸锂铁蓄电池，将两个电池并联，电压不变，电流相加，所以容量变为 3.33V/300Ah ，当其 SOC 控制在 0.1~1.0 之间时平均开路电压约为 Voc=3.69V ，而电池端电压U mod el 按 2/3~1 倍开路电压估计。这样按设计要求的电池组（设计取n bat = 168 ）的U ess 可通过下式计算得到，即
3.69 ?( 2
+1) U ess = n bat .U mod e l = 168?
3 = 168?11.83 = 516.6V
2
（4-8）
而两个蓄电池并联后实际放出的能量为 C = (1.0 - 0.1) ? C a = 0.9 ? 300 = 270 Ah （4-9）
因此，电池实际放出的能量可由下式计算得到，即
W = U ess ? C = 516.6 ? 270 = 139.48kwh
（4-10）
ess
1000 1000
W ess —电池的实际能量(kwh)； U ess —电池的平均工作电压(V)； C —电池实际放出的容量（Ah ）。
若纯电动汽车一次充电以 V el （40km/h ）的车速均速行驶，则所需的功率可由下式计算： 1 C .A .V 2 P el = (m .g . f + d el
).V el
3600. = 1 3600 ? 0.86 21.15
(18000 ? 9.8? 0.016 +
0.6 ? 8.16 ? 402 21.15
) ? 40 ≈ 41kw （4-11）
则，行驶里程 S 所需的能量为：
W road = P el ? t = P el ? (S /V el )
P el —行驶里程 S(km)所需的功率(kw)； W road —行驶里程 S(km)所需的能量(kwh)。
（4-12）
欲使电池组能够满足续驶里程的能量需求，即 W ess .mc = n bat ?U mod el ? C ?mc /1000 > W road
（4-13）
式（4-13）通过变化可得如下关系式：
= P el ? t = P el ? (S /V el )
S < W ess .mc .V el p el =
139.48* 0.9 * 40 = 122.4km 41 （4-14）
由此，用 168 组并联蓄电池组，即 336 个蓄电池，每 2 个并联之后串联，在满载的时候，在平路以 40k m /h 的时速行驶，续驶里程为 122k m 。
C .A .V 2
T = (m .g . f + d max ).r / i .i .
max 21.15
g 0 T