纯电动汽车动力性计算公式
(完整版)纯电动汽车动力性计算公式
XXEV 动力性计算1 初定部分参数如下2 最高行驶车速的计算最高车速的计算式如下：mphh km i i rn V g 5.43/70295.61487.02400377.0.377.00max ==⨯⨯⨯=⨯= （2-1）式中：n —电机转速（rpm ）； r —车轮滚动半径（m ）；g i —变速器速比；取五档，等于1；0i —差速器速比。
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00max 2.8)015.0487.08.9180009.0295.612400arcsin().....arcsin(=-⨯⨯⨯⨯⨯=-=f rg m i i T dg tq ηα所以满载时最大爬坡度为tan(m ax α)*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m ax V 匀速行驶时，电机所需提供的功率(kw )计算式为：max 2max ).15.21....(36001V V A C f g m P d n +=η （2-1）式中：η—整车动力传动系统效率η（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；d C —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)；m ax V —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kw1005.8970)15.217016.86.0016.08.918000(86.036001).15.21....(360012max2max＜kw V V A C f g m P D n =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+•=η （3-2） 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：018)14.0(tan ==-α。
纯电动客车的动力性分析与计算
对某 纯 电动 客车 进 行 了动力 性 计算 。
关键词 ：纯电动客车；动力性 ；Ｍａ ａ ；仿真计算 ｔｂ ｌ Ｐｏ ｒＰｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｉ ｌ ｔｏ ｎ ａ ｃ ｌ ｔｏ ｆ ｗｅ ｒ ｏ ｍ ｎ ｅＳ ｍｕ ａ ｎ ａ ｄ Ｃ ｕ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ ｌ ＢＥＶ
式 中： Ｆ ＝ ｔ
ｒ
，汽 车 驱动 力 ； Ｆ ＝ ｆ ｓ ｆ Ｇｃ ａ， ｏ
ｄ ｔ
ＣＤＡ ． ．
汽 车 的加速 度 为 ａ 由运 动 学可 知 ： ｄ＝ ｕ ， ｔ ｄ
ａ
滚动 阻力 ；Ｆ ＝ ２ ． ，空气 阻力 ；Ｆ＝Ｇｉａ：上坡 ｗ １１ ５ ｉ ｓ ｎ
５ 阻力 ； ＝ ｄ ． ｔ ｍ
壅堡窭
Ｄｅｖ ｏｐｉ Ｒ ｓ ｒ ｅｌ ｎｇ ｅ ｅａ ｃ
纯 电动客 车的动力性分析与计算
吴心平 郑延武
（． １ 河南工业大学 ，河南 郑州 ４ ００ ；２ ５０ ７ ． 河南省理工学校，河南 郑州 ４ ００ ） ５０ ２ 摘 要 ：通过理论分析 ，建立了汽车动力性数学模型。利用 Ｍａ ａ ｔｂ开发出了汽车动力性计算程序，并 ｌ
ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ａｅ ｎＭ ａｌｂ ａ ｄｃ ｌｕａｅ ｅ ｏ ｒ ｅｆｒ ａ ｃ ｆ ａ ｅｙｅｅ ｔｉ ｖ ｈ ｃｅ （ Ｖ ） ． ｅｆｒ ｎ ｅ ｓｄｏ ｔ ， ｎ ａｃ ｌｔｓｔ ｗｅ ｐ ｒ ｍ ｎ ｅｏ ｂ ￣ ｒ ｃｒ ｅ ｉｌ ＢＥ ｂ ａ ｈ ｐ ｏ ｌ ｃ
ｌ
Ｉ ．
、
该车 的具 体参数 如 表 １所 示 。
表 １某纯 电动客车 的基本参数 参数 汽车总质量 迎风面积
ｍ
、
数值
数值
１００ｋ ７０ ｇ
电动汽车动力匹配计算公式
数值1
数值2
说明
0.9
0.0132 0.0212
0.4
2575
2.91352
100
551.020
333.102 535.398
27.288 33.531
7694.251 7694.251 最高车速时
33.869 41.619 最高车速时
算额定功率
数值1
数值2
0.2915
10
0.0082 0.0141
0.0076 0.0141 数值 12.0% 6.843 0.1194 40
0.0076 0.0152 数值 4.0% 2.291 0.0400 60
0.0076 0.0166 数值
理论计算
计算结果及分析(数值1)
工况 最高车速时 常规车速时 最大爬坡度 爬坡要求1 爬坡要求2 0-50Km/h 50-80Km/h 0-100Km/h
Vp
爬坡车速
fp 最大爬坡滚动阻力系数
Fw
爬坡空气阻力
Ff
爬坡滚动阻力
Fi
坡道阻力
Ft
爬坡驱动力
Pp
爬坡功率
Mp
爬坡所需扭矩
单位 /
Km/h / N N N N Kw N
np
爬坡时转速
RPM
α1 爬坡度（转EXCEL）/Fra bibliotekVp1
爬坡车速
Km/h
fp1 最大爬坡滚动阻力系数 /
Fw1
爬坡空气阻力
N
Ff1
地面附着性能允许的最大爬坡度
数值1
数值2
7.919
1
0.273
70
0.0115 0.0095
270.000
汽车的动力性设计计算公式
汽车的动力性设计计算公式汽车的动力性设计是指通过合适的动力系统来提供足够的功率和扭矩，以满足汽车加速、行驶、超车等操作的要求。
其中最重要的参数是车辆的马力（Horsepower）和扭矩（Torque）。
下面将介绍一些与汽车动力性设计相关的计算公式。
1. 马力（Horsepower）计算公式：马力是衡量汽车动力的重要指标，它表示单位时间内所做功的大小。
马力与车速、时间、车辆重量等参数有关。
一般而言，马力越大，汽车的加速性能越好。
计算公式如下所示：Horsepower = (Torque x RPM) / 5252其中，Torque表示扭矩，RPM表示发动机转速（每分钟转数）。
2. 扭矩（Torque）计算公式：汽车的扭矩是指发动机输出的力矩。
对于一个给定的发动机，扭矩与输出功率呈正比例关系。
计算公式如下所示：Torque = (Horsepower x 5252) / RPM其中，Horsepower表示马力，RPM表示发动机转速。
3. 加速度（Acceleration）计算公式：加速度是衡量汽车动力性能的重要指标之一，它表示单位时间内速度增加或减少的量。
加速度与发动机输出的功率、车辆质量、轮胎抓地力等因素有关。
计算公式如下所示：Acceleration = Horsepower / (Vehicle weight x Rolling resistance)其中，Horsepower表示马力，Vehicle weight表示车辆重量，Rolling resistance表示轮胎的滚动阻力。
4. 风阻（Aerodynamic Drag）计算公式：风阻是汽车行驶时空气阻力对车辆运动的阻碍作用，是影响汽车速度上限和燃油经济性的重要因素之一、计算公式如下所示：Aerodynamic Drag = 0.5 x Air density x Drag coefficient x Frontal area x Vehicle speed^2其中，Air density表示空气密度，Drag coefficient表示阻力系数，Frontal area表示车辆正面投影面积，Vehicle speed表示车速。
纯电动车动力经济性计算
传动效率
0.9
0.6
风阻N 14.57616895 25.91318925 40.48935821 58.30467582 79.35914209 103.652757 131.1855206 161.9574328 195.9684937 233.2187033 273.7080615 317.4365684 364.4042239 414.6110281 468.0569809 524.7420824 584.6663325 647.8297313 714.2322788 783.8739749 932.8748131 972.1494906 976.1214966 1012.233955 1180.669685 1457.616895
加速时间 50Km/h 68Km/h 12.43 24.84 实测/s 12.75 25.4 13.64 26.1 理论/s 12.16 23.02
制动初速 30Km/h 20Km/h 时间/s 3.88 1.1 距离/m 9.73 3.14
整车参数
空气阻力 F=0.6*A*U*U/21.15 迎风面积A= 7.4228
滚阻系数 0.008065914 0.008221218 0.008376523 0.008531827 0.008687132 0.008842436 0.008997741 0.009153045 0.00930835 0.009463654 0.009618959 0.009774264 0.009929568 0.010084873 0.010240177 0.010395482 0.010550786 0.010706091 0.010861395 0.0110167 0.011327309 0.011404961 0.011412726 0.011482613 0.011793223 0.012259136
电动汽车计算公式
1、电机额定功率计算
总质量（kg ） 迎风面积 风阻系数 摩擦系数 最高车速（km/h ） 传动效率 重力加速度
2、电机最大功率计算
迎风面积 风阻系数 摩擦系数 爬坡车速（km/h ） 传动效率 重力加速度 爬坡度（℃） 3、电机额定转速计算
减速比 车速（km/h ） 滚动半径（m ） 4、电机额定扭矩计算
电机额定功率（kW ） 电机额定转速（r/min ） 5、电机峰值扭矩的计算
电机驱动力（N.m ） 滚动半径（m ） 主减速比 传动效率
6、电池容量的计算
所需电池功率（kW ） 续使里程（km ） 车速（km/h ） 效率
7、驱动力的计算
总质量（kg ） 迎风面积 风阻系数 摩擦系数 爬坡车速（km/h ）
传动效率 重力加速度 爬坡度（℃）
8、加速时间的计算
总驱动力（N.m ） 终止速度（km/h ） 起始速度（km/h ） 总质量（kg ）
2221
sin()cos()360021.150.756.6201175009.8sin()175009.8cos()0.009382036000.960.921.15d i i
t mc C A V Pmc m g m g f V ααηηαα⎡⎤⋅⋅=⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⎢⎥⋅⋅⎣⎦⎡⎤⋅⋅=⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⎢⎥⋅⋅⎣⎦。
新能源电动汽车性能参数计算方法
5. 1车辆最高车速、最大爬坡度与传动比关系
• 最高车速与电动机功率成正比关系，与传动系统的速比成反比关系。 • 最高车速分为设计最高车速和实际最高车速。 • 目前所指最高车速均是指设计最高车速，实际最高车速往往要大于设计最高车
速。
• 电动汽车的最大爬坡度与电动机扭矩和传动系统的速比都成正比关系。 • 这两个参数是一对矛盾数据，对于固定速比电动汽车
T
=
Pe PT Pe
= 1 PT Pe
Pe——电动机发出的功率 PT——传动系中损失功率
主要由分动器变速器、传动轴、万向节、主减速器等部
件功率损失组成。
装有变速器，效率较低，0.92～0.95 轮毂电机驱动，效率要高，95～0.98
3. 1汽车的驱动力
• 3. 车轮的半径
自由半径 r—无载
静力半径 rs —静载 滚动半径 rr —动载
Pa
=
(
f mg c osa
mg sin a
1 2
CD Aur 2
m
du )u dt
22
电动汽车坡路加速度选择
23
4电动汽车电动机功率的初步确定
• 电动汽车功率选择
选择功率计算公式计算的最大值 乘以一个功率系数
功率系数
24
5电动汽车的几个性能参数的选择
• 5. 1车辆最高车速、最大爬坡度与传动比关系 • 5. 2传动比选择 • 5. 3电动汽车加速性能
最高车速越高，传动系统速比越小，爬坡能力越差 爬坡能力越强，传动系统速比越大，最高车速越低
26
5. 2传动比选择
• （1）高速状态下的传动比需求
驱动力是否合适
•传动比 i = igi0
•高速挡 •最高车速 ut = 轮r
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2400Nm2最高行驶车速的计算最高车速的计算式如下：V max = 0.377 ⨯n.rigi= 0.377 ⨯2400 ⨯ 0.487 1⨯ 6.295= 70km / h = 43.5mph1）式中：n—电机转速（rpm）；r—车轮滚动半径（m）；ig—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：1C .A .V 2 P n = (m .g . f 3600 + d max ).V 21.15max（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 。
纯电动汽车动力性计算(G).pdf
i max
= 120NM.
选定主电机额定功率/最大功率:24kw/40kw;额定转速/最高转速:3000/6000(转/
分);额定转矩/最大转矩:76NM/120NM;额定电压:180V.
电动机转矩特性曲线如图：
76NM（nm ≤ 3000）
Tm =
114 − 0.0127nm （nm ≤ 6000）
1500 ∗ 9.8
i = tan
{arcsin
D − f 1 + f2 − D2
1 + f2
}
加速度：
da
g
= （D − f）
dt
δ
利用 matlab 作如下驱动力—行驶阻力平衡图，以及功率平衡图.Ⅰ档稳定车速为
21.3km/h.Ⅱ档稳定车速为 63.9km/h.最大车速为 120km/h.
-4-
-3-
滚动阻力：
空气阻力：
Ff = Gf = 1500 ∗ 9.8 ∗ 0.015 = 220.5
Fw =
动力因素:
D=
F − Fw
爬坡度：
G
CD A2a
21.15
=
0.29 ∗ 1.9552a
21.15
= 0.0268 2a
16.25Tmax − 0.02682a
=
= 0.0011Tmax − 0.00000182 2a
(2)传动系最大传动比的设计
确定传动系最大传动比时，应考虑两方面问题：最大爬坡度以及地面附着率，确
定最大传动比也就是确定变速器Ⅰ挡传动比.
Rr
C A
imax ≥
（mℊf cos αmax + mℊsin αmax + D 2a ）.
纯电动车动力性经济性计算-基础
当计算加速时间时，α=0，行驶方程可简化为： T×i×ηT/r=mgf+CDAua2/21.15+δm·dua/dt
当计算最大爬坡度时，dua/dt=0，行驶方程可简化为： T×i×ηT/r=mgfcosα+CDAua2/21.15+mgsinα
叁 动力性计算
3.7 加速时间计算
电机驱动特性图
叁 动力性计算
3.7 加速时间计算
功率平衡公式即在驱动力——行驶阻力公式的两边同时乘以车速ua，经过单位换算转化后得到：
Pe
1 T
mgfcosu 3600
a
CD
Au
3 a
76140
mgsinua 3600
mua 3600
dua dt
Pe
1
T
mgfcosua 3600
CD
Au
3 a
76140
mgsinua 3600
mua 3600
dua dt
电动汽车行驶一段时间的耗电量为：
单位里程耗电量为：
ep
1 ne
P t 0
0e
t
dt
肆 经济性计算
4.1 等速法
根据功率平衡方程，车辆以速度ua匀速行驶时所需的功率为：
叁 动力性计算
3.6 最高车速计算 最高车速还受电机最高转速限制，根据车速公式确定最高车速：
ua=0.377r·n/i
无论计算1km最高车速还是30分钟最高车速，上述理论均适用。其中，1km最高车速用电动机的 最大负荷特性曲线计算，30分钟最高车速则用电动机的额定负荷特性曲线计算。
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纯电动汽车动力性计算公式
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：
mph
h km i i r
n V g 5.43/70295
.61487
.02400377.0.377.00
max ==⨯⨯⨯
=⨯=
（2-1）
式中：
n —电机转速（rpm ）； r —车轮滚动半径（m ）；
g i —变速器速比；取五档，等于1；
0i —差速器速比。
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
00max 2.8)015.0487
.08.9180009
.0295.612400arcsin(
).....arcsin(
=-⨯⨯⨯⨯⨯=-=f r
g m i i T d
g tq ηα
kw 100w 5.8810)15.211016.86.08cos 016.08.9180008sin 8.918000(86.036001).15
.21..cos ...sin ..(36001
20
02
max ＜k V V A C f g m g m P slope
slope D =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=++=ααη
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：
bat bat bat bat I R U E .0+=
（4-1）
式中：
bat E —电池的电动势（V ）； bat U —电池的工作电压（V ）；
0bat R —电池的等效内阻（Ω）；
bat I —电池的工作电流（A ）。
通常，bat E 、0bat R 均是电池工作电流bat I 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bat E 和电池等效内阻0bat R 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：
bat bat bat bat bat bat bd I I R E I U P )..(.0-==
（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：
2
max 4bat bat
bd R E P =
（4-3）
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：
bat
bat
bat bat bat bat bd E U I E I U =
=..η
（4-4）
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：
2max 92bat bat
bd R E P =
（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
kw R E P bat bat bd 21
.09302922
02max =⨯⨯==
（4-6） 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
6
.5295
.02100
.max =⨯=
=
mc
bd bat P P n η，取
53=bat n
（4-7） 式中：
mc η—电机及控制器的工作效率；
max bd P —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el U mod 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168=bat n ）的ess U 可通过下式计算得到，即
V U n U el bat ess 6.51683.111682
)
132(69.3168.mod =⨯=+⨯⨯==
（4-8）
而两个蓄电池并联后实际放出的能量为Ah C C a 2703009.0)1.00.1(=⨯=⨯-= （4-9）
因此，电池实际放出的能量可由下式计算得到，即
kwh C U W ess ess 48.1391000
270
6.5161000=⨯=⨯=
（4-10） 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：
kw V V A C f g m P el
el
d el 4140)15.214016.86.0016.08.918000(86.036001).15
.21....(.360012
2
≈⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=η
（4-11）
则，行驶里程S 所需的能量为：
)/(el el el road V S P t P W ⨯=⨯= （4-12） 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)。
欲使电池组能够满足续驶里程的能量需求，即
)/(1000/.mod el el el road mc el bat mc ess V S P t P W C U n W ⨯=⨯=>⨯⨯⨯=ηη
（4-13）
式（4-13）通过变化可得如下关系式：
km p V W S el el mc ess 4.12241
40
*9.0*48.139..==<
η
（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40km/h 的时速行驶，续驶里程为122km 。
T
g d i i r V A C f g m T η../).15
.21....(02
max
max
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