汽车动力性计算
(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。
汽车的动力性设计计算公式
汽车动力性设计计算公式3.1 动力性计算公式3.1.1 变速器各档的速度特性：r nk eu ai 0.377 （km/h） (1)i igi 0其中：r为车轮滚动半径，m;kd由经验公式：r0.0254 b(1 ) (m)k2d----轮辋直径，inb----轮胎断面宽度，in---轮胎变形系数n 为发动机转速，r/min；i0 为后桥主减速速比；ei 为变速箱各档速比，i(i 1,2... p) ，p 为档位数，（以下同）。
gi3.1.2 各档牵引力汽车的牵引力：T (u ) i itq a gi 0F (u )错误！未指定书签。
tti ark（N ） (2)其中：T(u ) 为对应不同转速（或车速）下发动机输出使用扭矩，N?m；t 为传tqa动效率。
汽车的空气阻力：2C A ud aF （N ） (3)w21. 15其中： 2C 为空气阻力系数，A为汽车迎风面积，m 。
d汽车的滚动阻力：F f G f （N ） (4)af G f（N ） (4)其中：G＝mg 为满载或空载汽车总重(N)，f 为滚动阻尼系数a汽车的行驶阻力之和F：rF r F F （N ） (5)f w注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图实用标准文案3.2各档功率计算汽车的发动机功率：T (u ) ntq a eP (u ) （kw） (6)ei a9549其中：ei (u )P 为第i(i 1,2... p) 档对应不同转速（或车速）下发动机的功率。
a汽车的阻力功率：P r ( FFfw3600)uat（kw） (7)3.3各档动力因子计算F (u ) Fti a wD (u ) (8)i a Ga各档额定车速按下式计算r nk e cua . 0.377 （km/h） (9)c ii ig i 0其中：n为发动机的最高转速；e cD i (u a ) 为第i(i 1,2... p) 档对应不同转速（或车速）下的动力因子。
对各档在[0，u. ]内寻找u a 使得D i (u a ) 达到最大，即为各档的最大动力因子D i . maxa c i注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线3.4最高车速计算当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速达到最高。
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 ）。
汽车的动力性设计计算公式
(1)汽车动力性设计计算公式3.1动力性计算公式3.1.1变速器各档的速度特性:h 疋n eU a i=O.377 上-I gi ×∣O其中： r k 为车轮滚动半径，m;由经验公式：r k =0.0254 - b(1- ■ )(m)[2d----轮辋直径，in b----轮胎断面宽度，inn e 为发动机转速，r/min ； i °为后桥主减速速比；I gi 为变速箱各档速比，i(i =1,2...p)，P 为档位数，(以下同)3.1.2各档牵引力(N ) (2)其中：T tq (U a )为对应不同转速(或车速)下发动机输出使用扭矩，N?m ； t 为传动效率。
汽车的空气阻力:其中：C d 为空气阻力系数，A 为汽车迎风面积，m 2汽车的滚动阻力:F f =G a f其中：G a = mg 为满载或空载汽车总重(N)， f 为滚动阻尼系数 汽车的行驶阻力之和F r :F r=F f F W ( N )……⑸注：可画出驱动力与行驶阻尼平衡图(km/h )汽车的牵引力： 错误！未指定书签F ti (U a )=T tq (U a ) i gi ∣OFWC d A U 221.153.1.3 各档功率计算 汽车的发动机功率:T tq (U a M n ePei (Ua"th( kW )......⑹其中：P ei (U a )为第i(i =1,2...p)档对应不同转速(或车速)下发动机的功率 汽车的阻力功率：3.1.4 各档动力因子计算D i (Uar F ti (：)-F W (8)Ga各档额定车速按下式计算r k n ecu ac ∙i =0.377—( km/h ) (9)ig i i其中：n ec 为发动机的最高转速；D i (U a )为第i(i =1,2...p)档对应不同转速(或车速)下的动力因子。
对各档在［0， U acj ］内寻找U a 使得D i (U a )达到最大，即为各档的最大动力因子 Dg x注：可画出各档动力因子随车速变化的曲线3.1.5 最咼车速计算当汽车的驱动力与行驶阻力平衡时，车速达到最高。
汽车动力性计算(12档)2
0.1457 0.2011 0.2027 0.1984 0.2182 0.1924 0.1772 0.1503
0.0937 0.1373 0.1380 0.1340 0.1490 0.1282 0.1158 0.0937
0.0548 0.0895 0.0893 0.0851 0.0961 0.0788 0.0681 0.0490
D2 0.0370
D3 0.0286
D4 0.0223
D5 0.0173
D6 0.0137
1000 1100 1300 1500 1700 1800 1900 2100
0.0550 0.0678 0.0683 0.0674 0.0721 0.0663 0.0629 0.0569
0.0428 0.0528 0.0531 0.0524 0.0561 0.0515 0.0489 0.0442
Pe使 (kW) 80.58 103.68 140.58 167.37 190.72 231.37 225.13 225.46 225.64
车速Va(km/h) N(rpm)
Va1
Va2
Va3
Va4
Va5
Va6
900 1000 1100 1300 1500 1700 1800 1900 2100
8.63 9.58 10.54 12.46 14.38 16.29 17.25 18.21 20.13
11.08 12.31 13.54 16.00 18.46 20.92 22.15 23.38 25.84
14.29 15.88 17.47 20.65 23.82 27.00 28.59 30.18 33.35
18.30 20.34 22.37 26.44 30.51 34.57 36.61 38.64 42.71
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。
汽车动力性计算
三档： i g = 2.86 编号 1 2 3 4 5 6 四档： i g = 1.90 编号 1 2 3 4 5 转速 n（r/min） 1000 1600 2000 2400 3400 转矩 Ttq(N﹒m) 140 152 156 160 150 行驶速度 ua(km/h) 15 24 30 36 51 驱动力 Ft(kN) 3.02 3.28 3.36 3.45 3.23 转速 n（r/min） 1000 1600 2000 2400 3400 3700 转矩 Ttq(N﹒m) 140 152 156 160 150 140 行驶速度 ua(km/h) 10 16 20 24 34 37 驱动力 Ft(kN) 4.54 4.93 5.06 5.19 4.87 4.54
1
附着系数 φ
前轴的制动效率 εf
后轴的制动效率 εr
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
66.2% 76.4% 86.7% 96.9% 107.1% 117.3%
171.8% 150.1% 128.3% 106.6% 84.9% 63.1%
（五）解析法绘制 I 曲线
1、汽车制动时前、后车轮同时抱死，此时前、后车轮制动力 Fµ1 和 Fµ 2 的关系曲线，常称 为理想的前、后轮制动器制动力分配曲线。 （计算车型：马自达 1600）
4、带入参数绘制满载时的函数图像。
汽车满载时理想的前、后轮制动器制动力分配曲线 4 5 0 0 4 0 0 0 3 5 0 0 Fµ 2 3 0 0 0 (N) 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 0 0 2 0 0 0 4 0 0 0 6 0 0 0 8 0 0 01 0 0 0 01 2 0 0 01 4 0 0 01 6 0 0 0 Fµ1 (N)
汽车动力性计算
序号：2-34 汽车理论课程设计说明书题目：汽车动力性计算班级：姓名：学号：序号：指导教师：目录1.题目要求 (1)2.计算步骤 (1)3.结论 (6)4.心得体会 (6)5.参考资料 (7)1.题目要求确定一轻型货车的动力性能（5挡）：1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线；2）绘制驱动力---行驶阻力平衡图；3）绘制汽车等速行驶时发动机的负荷率图，画在一张图上（横坐标）； 4）绘制动力特性图；5）绘制加速度曲线和加速度倒数曲线；6）绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和最高档和次高档加速时间（加速区间（初速度和末速度）按照国家标准GB/T 12543－2009规定选取，并且在说明书中具体说明选取；7）列表表示最高挡和次高挡在20整数倍车速的参数值； 8）对动力性进行总体评价。
轻型货车的有关数据：汽油发动机使用外特性的T tq -n 曲线的拟合公式为T tq = -19.313+295.27(1000n ) - 165.44(1000n )2 + 40.87(1000n )3 - 3.8445(1000n )4式中，T tq 为发动机转矩（N.m ）；n 为发动机转速（r/min ）。
发动机的最低转速m in n =600r/min ，最高转速m ax n =4000r/min 总质量 m =3880kg 车轮半径 r =0.367m 滚动阻力系数 f =0.011 机械效率 ηT =0.85 空气阻力系数 迎风面积 A C D =2.77 2m 主减速器传动比 0i =5.62 飞轮转动惯量 f I =0.24kg.m 2 变速器传动比 g i （数据见下表）质心至前轴距离（满载） a=1.947m 质心高（满载） g h =0.9m2. 计算步骤1）根据所给发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制P e -n 和T tq -n 曲线：由所给发动机使用外特性曲线拟合公式，将两条曲线放在一个坐标系里，如图1所示：2500100120140160180n / (r/min)T t q / (N m )500100015002000300035004000P e / (k W )图1 发动机外特性中的功率与转矩曲线2）绘制驱动力-行驶阻力平衡图：根据公式 0tq g Tt T i i F r=η在MATLAB 里获取驱动力-行驶阻力平衡图如图2所示。
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序号：2-34 汽车理论课程设计说明书
题目：汽车动力性计算
班级：
姓名：
学号：
序号：
指导教师：
目录
1.题目要求 (1)
2.计算步骤 (1)
3.结论 (6)
4.心得体会 (6)
5.参考资料 (7)
1.题目要求
确定一轻型货车的动力性能（5挡）：
1）根据书上所给的发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制功率外特性和转矩外特性曲线；
2）绘制驱动力---行驶阻力平衡图；
3）绘制汽车等速行驶时发动机的负荷率图，画在一张图上（横坐标）； 4）绘制动力特性图；
5）绘制加速度曲线和加速度倒数曲线；
6）绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和最高档和次高档加速时间（加速区间（初速度和末速度）按照国家标准GB/T 12543－2009规定选取，并且在说明书中具体说明选取；
7）列表表示最高挡和次高挡在20整数倍车速的参数值； 8）对动力性进行总体评价。
轻型货车的有关数据：
汽油发动机使用外特性的T tq -n 曲线的拟合公式为
T tq = -19.313+295.27(1000n ) - 165.44(1000n )2 + 40.87(1000n )3 - 3.8445(1000
n )4
式中，T tq 为发动机转矩（N.m ）；n 为发动机转速（r/min ）。
发动机的最低转速min n =600r/min ，最高转速max n =4000r/min 总质量 m =3880kg 车轮半径 r =0.367m 滚动阻力系数 f =0.011 机械效率 ηT =0.85 空气阻力系数 迎风面积 A C D =2.77 2m 主减速器传动比 0i =5.62 飞轮转动惯量 f I =0.24kg.m 2 变速器传动比 g i （数据见下表）
质心至前轴距离（满载） a=1.947m 质心高（满载） g h =0.9m
2. 计算步骤
1）根据所给发动机使用外特性曲线拟合公式，绘制P e -n 和T tq -n 曲线：
由所给发动机使用外特性曲线拟合公式，将两条曲线放在一个坐标系里，如图1所示：
2500100120140
160
180n / (r/min)
T t q / (N m )
500
100015002000300035004000
P e / (k W )
图1 发动机外特性中的功率与转矩曲线
2）绘制驱动力-行驶阻力平衡图：
根据公式 0tq g T
t T i i F r
=η在MATLAB 里获取驱动力-行驶阻力平衡图如图2所
示。
02000
40006000
8000
10000
12000
14000
U a /(km/h)
F /N
图2 驱动力-行驶阻力平衡图
3）绘制汽车等速行驶时发动机的负荷率图：
发动机的负荷率由公式N=
t
w
f F F F +求得，则在MATLAB 里获取汽车等速
行驶时发动机负荷率图如图3所示。
00.10.20.30.40.50.6
0.70.80.91U a /(km/h)
负荷率
图3汽车等速行驶时发动机负荷率图
4）绘制动力特性图：
汽车的动力因数由公式D= G
F F w
t ,则在MATLAB 里获取的动力特性图如图4所示。
10
20
30
40
506070
80
90
100
110
0.050.10.150.2
0.250.30.350.4U a /(km/h)
D
图4 汽车动力特性图
5）绘制加速度曲线和加速度倒数曲线:
由汽车行驶方程,在MATLAB 里获取加速度曲线如图5所示。
00.5
1
1.5
2
2.5
3
U a /(km/h)
a /(m .s -2)
图5 加速度曲线图
由汽车行驶方程,在MATLAB 里获取加速度倒数曲线如图6所示。
10
20
30
405060
70
80
90
1234
56
78910U a /(km/h)
1/a /(s 2m )
图6 加速度倒数曲线
6) 绘制加速时间曲线，包括原地起步连续换挡加速时间和直接挡加速时间, 所得到的三条曲线如图7所示。
51015
2025303540
0102030405060708090t /s
U a /k m /h
图7 汽车加速时间曲线
7) 列表表示最高档和次高档在20整数倍车速参数值：
3．结论
1)汽车的最高车速max a u ：
最高车速是指在水平良好路面上汽车能达到的最高行驶车速，根据一般载货
车辆最高速度一般要求为100km/h ，而该车最高车速在100km/h 左右，因此判断 该车满足对最高车速的要求。
2）汽车的加速时间t ：
汽车的加速时间表示汽车的加速能力，常用原地起步加速时间和超速加速时间表示。
对于最高车速max u a 小于等于1OO km/h 的汽车，一般加速时间在50s 左右，该车加速时间为40s 因此满足汽车对加速能力的要求。
3）汽车能爬上的最大坡度max a i ：
汽车的上坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度表示的。
因轿车、货车、越野汽车的使用条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样，通常要求货车在30%，即16.7º左右。
根据i f +=D ,和动力特性图得，一挡最大动力因数在0.34左右，所以i 在0.329左右，可见该车满足对爬坡能力的要求。
4）比功率：
比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比，根据一般载货车辆比功率约为10kw/t,由比功率计算公式得该车比功率约为15.98kw/t 。
可见该车满足要求。
5) 通过与现有车型以及经验数据的动力性能参数比较，可以看出本题目的货车的动力性能合格，结构参数合格，能基本满足使用要求。
4.心得体会
首先，通过此次课程设计让我对汽车理论的部分内容重新学习一次，对学过的知识有了进一步的掌握；其次本次课程设计让我接触到了一门新的软件MATLAB，通过对MATLAB的学习，初步掌握了简单的命令及简单程序的编写和调试；最后，感谢老师给我时间上的调整，让我有充裕的时间完成此次课程设计.
5.参考资料
［1］余志生. 汽车理论[M]. 北京：机械工业出版社，1989.
[2] 朱元泽. MATLAB实用教程江苏大学出版社。