电动汽车的动力性经济性计算
(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。
新能源电动汽车性能参数计算方法
⚫ 电动汽车总电压选择与车辆类型及行驶性能有关。
⚫ 电压等级越高，获取同等功率电流越小，
电压等级越低，获取同等功率电流越大。
⚫ 电流过大，线路损耗越大，电能利用率下降。
⚫ 电压等级高，绝缘要求增加，车辆防护、线路绝缘等级及绝缘 性能要求就更加苛刻，成本增加。
⚫ 目前国内电动汽车电压常用值较为繁杂
总质量越大，电压选择就相应较高
⚫ 单位 km/（kW·h）
⚫ 比能耗
⚫ 单位里程单位质量能耗
⚫ 单位 kW·h/t/km 电动汽车能耗经济性评价指标 ⚫ 单位里程容耗 ⚫ 单位里程消耗电池组电量 ⚫ 单位 A·h/km ⚫ 单位容量行驶里程 ⚫ 消耗单位容量行驶里程 ⚫ 单位 km/（A·h） ⚫ 比容耗 ⚫ 单位里程单位质量容耗 ⚫ 单位 A·h/t/km
⚫ 最高车速
驱动力是否合适
ut = 轮r = 2n轮 r
60
(m/s)
Ft
=
Tt qiμT r
= 2n轮 r 3600 (km/h)
60
1000
i = 0.3768 nr ut
=
0.3768n轮r
=
0.3768
n电机r ig i0
=
0.3768
n电机r i
（2）爬坡状态下的传动比需求
⚫ 车速控制在 10～20km/h
汽车的空气阻力系数与迎风面积
车型 典型轿车
客车 货车
迎风面积A（㎡） 1.7~2.1 4~7 3~7
空气阻力系数CD 0.3~0.4 0.5~0.8 0.6~1.0
3. 坡度阻力
Fi = G sin a = mg sin a
⚫ 道路的坡度 坡高与坡的底长的比值
纯电动汽车动力性计算公式
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2400Nm2 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 ηαkw 100w 5.8810)15.211016.86.08cos 016.08.9180008sin 8.918000(86.036001).15.21..cos ...sin ..(360012002max ＜k V V A C f g m g m P slopeslope 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 ）。
纯电动汽车的性能指标
Ft—汽车驱动力(N）； Ff—滚动阻力(N)； Fi—坡道阻力(N)； Fw—空气阻力(N)。
第三节 纯电动汽车的性能指标
根据汽车行驶方程可计算出最大坡度角α为:
在低速时，爬坡能力要大得多，基于式(4-4)的计算结
果将产生显著偏差，而应按式(4-6)计算如下:
第三节 纯电动汽车的性能指标
最短时间(单位为s)来评价。 M1 , N1类纯电动汽车，采用0一50km/h原地起步加速
时间和50一80km/h超车加速时间; M2 , M3类纯电动汽车，采用0一30km/h原地起步加速
时间和30一50 km/h超车加速时间。
第三节 纯电动汽车的性能指标
2.动力性指标
（3）爬坡能力
纯电动汽车的爬坡能力用坡道起步能力和爬坡车速来评价。 坡道起步能力是指纯电动汽车加载到最大设计总质量时在坡
好的硬路面上所能到达的最高车速。 1 km最高车速 通常简称为最高车速，是指纯电动汽车
能够往返各持续行驶lkm以上距离的最高平均车速。 30min最高车速 是指纯电动汽车能够持续行驶30min以
上的最高平均车速:
第三节 纯电动汽车的性能指标
2.动力性指标 （2）最大加速能力 纯电动汽车的加速能力用从速度v1加速到速度v2所需的
道上能够起动且1min内向上行驶至少10m的最大坡度。
爬坡车速是指加载到最大设计总质量后，纯电动汽车在给定
坡度(4%和12%)的坡道上能够持续行驶1 km以上的最高平均车 速。
第三节 纯电动汽车的性能指标
3.动力性指标的计算 （1）电动汽车最高车速的计算
电动机发出的功率全部消耗于车辆阻力。若电动机的
第三节 纯电动汽车的性能指标
4.续驶里程的影响因素分析
(整理)AVL-Cruise整车性能计算分析流程与规范.
精品文档AVL-Cruise计算分析整车性能的流程与规范1 模型的构建要求1.1 整车动力性、经济性计算分析参数的获取收集和整理关于该车的整车配置组件参数数据。
主要包括发动机动力性、经济性参数；变速箱档位速比参数；后桥主减速比参数；轮胎参数；整车参数等。
具体参数项目见附录1。
1.2 各配置组件建模1.2.1 启动软件在桌面或程序中双击AVL-Cruise快捷图标，进入到AVL-Cruise用户界面，点击下图所示工具图标，进入模型创建窗口。
进入模型创建窗口1.2.2 建立整车参数模型进入模型创建窗口后，将鼠标选中Vehicle Model，鼠标左键点击整车图标，按住左键将图标拖曳到建模区，如下图所示：双击整车图标后打开整车参数输入界面，根据参数输入要求依次填写数据：Author ：此处填写计算者,不能用中文，可以用汉语拼音和英文，该软件所有填写参数处均不能出现中文。
Comment ：此处填写分析的车型号。
Notice1、Notice2、Notice3：此处填写分析者认为需要注意的事项，比如特殊发动机型号等，没有可 以不填。
1.2.2.1 整车参数数据填写规则进入模型创建窗口后，将鼠标选中Engine Model ，鼠标左键点击发动机图标，按住左键将图标拖曳到建模区，如下图所示：作者名称、注解说明，可以不填注解说明，可以不填油箱容积 内外温差：0试验台架支点高度：100内外压差：0 牵引点到前轴距离轴距空载、半载、满载下整车重心到前轴中心距离、重心高度、鞍点高度、前轮充气压力、后轮充气压力整备质量 整车总重迎风面积风阻系数前轮举升系数后轮举升系数双击发动机图标后打开发动机参数输入界面，根据参数输入要求依次填写数据：1.2.3.1 发动机参数输入规则按照图示箭头位置单击按钮，弹出外特性输入窗口：此处根据厂家提供的发动机数据输入转速与扭矩关系发动机转速与扭矩的关系从外特性数据表中可以直接得到；填写时注意对应关系即可。
电动汽车动力性及经济性的评价探讨
电动汽车动力性及经济性的评价探讨在动力性方面，我国电动汽车动力性评价指标主要是依据是国标《GB/T 18385 2005 电动汽车动力性试验方法》，主要评价指标包括最高车速，30分钟最高车速，加速能力，爬坡车速，坡道起步能力等。
在经济性方面，经济性评价指标主要依据国标《GB/T 18386 2005 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》，测试工况分为60km/h和NEDC循环工况，评价指标主要有能量消耗率和續驶里程。
针对经济性评价而言，不同的国家，在选择循环工况和方案时有着不同的规定和标准，对于行驶工况的开发而言，最初是针对传统的燃油汽车的排放以及油耗的检测，当前，针对新能源汽车，特别是电动汽车，还没有形成针对性的行驶工况的评价体系，在进行评价和实车测试时，还是遵循传统汽车的行驶工况来进行，例如参考欧洲经济委员会的ECE-15的标准，以及为了满足市郊路面的行驶状况而修改的EUDC市郊工况；另外还有日本所推出的10？15工况和其最新修订的JC08工况；美国相继也制定了一些工况标准，如：UDDS、SAE等。
对于我国的国标而言，除了所指出的NEDC工况外，一些研究单位和科研院所还针对不同地区的路况建立了一些典型的工况数据，如北京地区的工况、长春地区的工况以及西安地区的工况等，基于这些工况来对整车的路面性能进行评价[1-3]。
此外，针对评价纯电动汽车最高车速、爬坡能力、加速时间、能量消耗率以及续驶里程等动力性与经济性评价指标，不同的车型有着不同的性能指标，而对于相同的车型，由于有着不同的电动机参数和传动系统参数的匹配，导致其能耗和动力性之间也存在着差异。
在选择车型和实施定量计算时，如果对于一个车型而言，其方案选择和性能指标相对于另一个车型较高时，性能优势较为明显，倘若各指标之间优劣交错，这就需要重新对比评价。
对此，在各国国家标准中还少有提及车辆的综合评价标准[4-6]。
1 电动汽车动力性评价指标对于纯电动汽车而言，动力性需求方面，和传统汽车基本类似，在GB18385-2005中所列出的评定车辆动力性的参数主要是加速时间、最高车速和最大爬坡能力。
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
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 。
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第五节 电动汽车的研究
1.驱动力—行驶阻力平衡图
22
第五节 电动汽车的研究
功率平衡图
23
第五节 电动汽车的研究
2.最大爬坡度
F Fw 35.18Tm 0.263ua2 D G 17000 9.8 2.1110 4 Tm 1.58 10 6 ua2
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第五节 电动汽车的研究
电动大客车的基本参数
参数 整车满载总质量/kg
迎风面积A/m2 空气阻力系数CD 滚动阻力系数f
数值 17000
7.95 0.7 0.0076+0.000056ua
参数 旋转质量换算 系数δ
电动机及其控 制器效率ηmc 主减速比i0 蓄电池组总能 量EB/（ kW h）
10
第五节 电动汽车的研究
2005年12月15日，首次在海外生产的丰田Prius（普锐斯） 混合动力汽车在四川一汽丰田汽车有限公司长春丰越公司
正式下线。上市时基准型28.8万元，高端型30.2万元。
11
第五节 电动汽车的研究
四、能量管理策略
设定目标如下：
1）使燃油经济性最优；2）使排放最低；3）使驱动系
第二章 第二章 汽车的燃油经济性 汽车的燃油经济性
第五节 电动汽车的研究
本节将重点介绍电动汽车的特点；混合动力电动汽
车的特点、结构、节油原理；丰田Prius混合动力电动汽 车的工作模式；电动汽车的动力性计算等。
返回目录
1
第五节 电动汽车的研究
电动汽车的特点
电动汽车集机、电、化多学科领域中的高新技术于一体，
从静态条件下发动机的万有特性出发，将一定发动机转速和 一定负荷下发动机的最低燃油消耗点连成一条线，也就是静态条 件下发动机的最佳工作曲线。
14
第五节 电动汽车的研究
2.优化ICE曲线控制策略
发动机在需求功率或转矩高于某个限值时才会工作。 只有在极限情况下，如需求功率超过了蓄电池的最大功率调 节能力时，才会调整发动机的工作点。
4
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
电动机与内燃机相比，具有清洁、安静、效率高的特点， 同时它的转速—转矩控制特性也比较灵活。
电动机在低转速时具有恒转矩的特性，高速时具有恒功率
的特性，可以在转速—转矩曲线下的任何一点工作。
混合动力电动汽车将电力驱动与传统的内燃机驱动相结合，
充分发挥了二者的优势，可以从根本上解决现在纯电动汽车 动力性能差和续驶里程短的问题。
的使用寿命。
7
第五节 电动汽车的研究
二、混合动力电动汽车的结构
混合动力电动汽车有多种结构形式和分类方法。 根据动力源的数量以及动力系统结构形式的不同，可
以分为串联式、并联式和混联式。
8
第五节 电动汽车的研究
9
第五节 电动汽车的研究
三、混合动力电动汽车的节油原理
1）储能元件的补偿作用平滑了内燃机的工况波动，在
6
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下： 4）空调系统等附件由内燃机直接驱动，有充分的能 源供应，保证了汽车的乘坐舒适性；
5）辅助动力可以向储能装置提供能量，保证混合动
力电动汽车无需停车充电，不需要进行专用充电设施 的建设；
6）电池组在使用过程中是浅充浅放，可以延长电池
20
第五节 电动汽车的研究
1.驱动力—行驶阻力平衡图
Tmimi0T Tm 2.93 6.2 0.92 F 35.18Tm Rr 0.475
nm Rr nm 0.475 ua 0.377 0.377 0.00986nm i0im 6.2 2.93
Ff Gf 17000 9.8 0.0076 0.000056ua 1266.16 9.3296ua
30
第五节
电动汽车的研究
第五节
电动汽车的研究
本节内容结束
下一节
31
5
第五节 电动汽车的研究
一、混合动力电动汽车的特点
混合动力电动汽车与纯电动汽车相比，其主要优势如下： 1）电池容量大为减少，降低了整车质量，有利于
提高汽车动力性；
2）采用辅助动力驱动，打破了纯电动汽车续驶里 程短的限制，长途行驶能力可与传统汽车相媲美； 3）大大提高了燃油经济性，还可以以纯电动方式 工作，成为零排放汽车；
D f 1 f 2 D2 i tan arcsin 2 1 f
24
第五节 电动汽车的研究
2.最大爬坡度
25
第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
D F Fw 2.1110 4 Tm 1.58 106 ua2 G
汽车的一般行驶中吸收、储存电能，而在需要提供大功率 时提供电能，从而可以采用小型的发动机，工作中发动机
的负荷率较高，并可以使发动机的工作点处于高效率的最
优工作区域内；
2）在汽车停车等候或低速滑行等工况下，可以关闭内 燃机，以节约燃油；
3）汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收 部分制动能量，转化成电能存入蓄电池，进一步提高汽 车的燃油经济性。
数值 1.29
0.90 6.2 180
车轮滚动半径 Rr / m
传动系总效率ηT
0.475
0.92
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
蓄电池的平均 放电效率ηq
0.95
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第五节 电动汽车的研究
要求
1）绘制驱动力—行驶阻力平衡图； 2）计算最高车速、最大爬坡度和0～ 50km/h的加速时间； 3）计算充满电后，按照50km/h匀速行驶的续驶里程。
统的成本最小化；4）维持或提高整车的各项性能。
1.电动机辅助控制策略
采用发动机作为主动力源，电动机和蓄电池协助提供峰
值功率。 容易对发动机运行工况进行优化。
电动机响应快、控制灵敏，容易实现不同的控制方法。
多用于并联式混合动力系统。
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第五节 电动汽车的研究
13
第五节 电动汽车的研究
2.优化ICE曲线控制策略
2000r / min nm 7200r / min
Tm—电动机转矩（ N m ）；nm —电动机转速（r/min）。
拟合公式系数如下
b0 447.527 b1 0.165465 9 4 b 3 . 61349 10 b2 3.60772 10 3
电动机自带减速器，速比 im =2.93；电动机的最高转速为 7200r/min。
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第五节 电动汽车的研究
五、实例分析
16
第五节 电动汽车的研究
17
第五节 电动汽车的研究
六、电动汽车的动力性计算
例
某电动大客车使用的电动机性能如下：
1146N m nm 2000r / min Tm 2 3 b b n 4518.2 b n 4518.2 b n 4518.2 2 m 3 m 0 1 m
Ff Gf 17000 9.8 0.0104N 1732.64N
CD Aua2 0.7 7.95 502 Fw N 657.8N 21.15 21.15
F Ff Fw 2390.44N
s EB 103 3600Tmc 0.7q F 149262m
是汽车、电力、自动控制、化学、计算机、新能源和新材 料等工程技术中最新成果的集成产物。 从环保角度看，电动汽车造成的污染较小。
从能源角度看，电动汽车将使能源利用多元化和高效
化，达到能源可靠、均衡和无污染的目的。
2
第五节 电动汽车的研究
3
第五节 电动汽车的研究
电动汽车的类型
纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。 燃料电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接 转换成电能的电化学发电器。 燃料电池的效率是内燃机的2～3倍，无污染、无噪 声，排出的是水。 价格贵、体积质量较大；可靠性、环境适应性不高。
dua g D f dt
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第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
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第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
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第五节 电动汽车的研究
3.加速时间计算
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第五节 电动汽车的研究
4. 50km/h匀速行驶的续驶里程
f 0.0076 0.000056ua 0.0104