某纯电动汽车动力系统匹配计算报告

电动车动力参数匹配计算
表2动力性参数
Tab.2Dynamics Parameters
参数
指标续驶里程/km 100-180最高车速/(1km h -⋅)
50-700-0.7max v 1km h -⋅加速时间/s
≤15201km h -⋅最大爬坡度20%-25%
1整车额定功率计算
电动汽车在行驶过程中，整车额定功率需求一般由在平直路面上最高车速行驶所需功率决定，具体计算公式为：
t max max D rated
v .v A C mgf P ηρ⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛⎪
⎭⎫ ⎝⎛⋅+≥2
632136001(1)
式中：rated P 为整车额定功率，W k ；m 为电动汽车满载质量，kg ；g 为质量加速度，
9.82s /m ；f 为滚动阻力系数；ρ为空气密度，为1.2263m /kg ；D C 为空气阻力系数；max v 为
最高车速，h /km ；t η为传动系统效率，取0.95。

带入相关参数后计算得：rated P ≥（4.1+2.5）W k 。

2整车最大功率计算
整车最大功率需求一般出现在加速或上坡时，故依此选定。

2.1加速过程最大功率
在加速过程中最大功率为：
t a
D max
a v .a v A C mgf ma P ηρδ⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅++≥2
632136001(2)
式中：max a P 为加速时整车功率需求，W k ；δ为汽车旋转质量换算系数；a 为加速度，2s /m ；a v 为加速目标车速，h /km 。

带入相关参数后计算得：
表1整车参数
Tab.1Vehicle Parameters
参数指标驱动形式集中电机驱动
整备质量/kg xx
满载质量/kg xx 轴距/m
xx 质心到前轴距离/m -质心高度/m -主传动比xx 车轮滚动半径/m xx 迎风面积/2m xx 风阻系数xx 滚动阻力系数xx 汽车旋转质量换算系数
xx 附件功率/W
k xx
在0-0.7max v h /km 加速时功率需求分别为：max a P ≥（13.7+2.5）W k ；0-max v h /km 加速时功率需求分别为：max a P ≥（22.8+2.5）W k 。

2.2爬坡过程最大功率
爬坡过程时功率需求为：
t s s D max
s ηv .v A ρC αsin mg αcos mgf P ⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛⎪
⎭⎫ ⎝⎛⋅++≥2
632136001(3)
式中：max s P 为爬坡时整车功率需求，W k ；α为爬坡度；s v 为爬坡车速，h /km 。

带入相关参数，满足20h /km 最大爬坡度功率需求为：max s P ≥（12.9+2.5）W k ；
满足满足10h /km 最大爬坡度功率需求为：max s P ≥（9.68+2.5）W k ；
综上所述，整车最大功率要满足加速和爬坡要求，则整车最大功率为：()max s max a max
P ,P max P ==16.2（25.3）W k 。

电动车持续高效的运行状态由电机额定工况决定，峰值状态由电机峰值工况决定[17]，由整车额定和峰值功率需求的关系，选择电机过载系数为2.4（3.6）。

从理论上说，整车额定和最大功率没有上限规定，选取越大其动力性越好，但考虑到经济性和电机体积重量（一般随着电机功率增大，电机体积和质量相应增大）限制、电机和电池工作效率、负载设备需求功率、实际运行环境、过载系数和动力余量等要求，最终选取整车额定功率ted a r P =7W k ，最大功率max P =16.5（25.5）W k 。

3电机最大转矩计算
最大转矩出现在最高车速、最大爬坡或者最大加速时，根据式(1)-(3)计算到：
()max s max a max v max T ,T ,T T ==smax T =615.6（613.8）m
N ⋅(4)
则电机输出最大转矩为0
i T T t max max e ⋅=η=64.8（64.6）m N ⋅，取整后为70m N ⋅。

4电机额定和峰值转速计算
电机峰值转速一般由最高车速决定，其计算公式为：
o
o g max max R .i i v n 3770=
(5)
式中：max n 为电机峰值转速，min /r ；g i 为变速器传动比；o i 为主减速器传动比；0R 为车轮滚动半径，m ；
轮毂电机四轮独立驱动电动汽车无主减速器和变速器，故其g i 、o i 皆为1。

带入最高车速要求后计算得：max n ≥6538r/min 。

额定转速受电机额定扭矩、峰值扭矩和恒功率扩大系数限制。

若额定转速过小，恒功率扩大系数过大，恒功率工作区域增大，峰值扭矩增大，但其低速时稳定性较差；若额定转速过大，恒功率扩大系数过小，恒功率工作区较小，峰值扭矩减小，电动汽车高速行驶性能变差。

故要合理选择电机额定和峰值转速。

按照经验、汽车性能要求和相关电机工作特性选取，同时要满足车辆最大转矩需求：恒功率扩大系数选为3，max n =6600r/min ，则额定转速rated n =2200r/min 。

5电池组需求计算
5.1动力电池组能量
由续驶里程和平均车速确定。

平均
v S P W 11=
(6)
式中，1W 为电动教练车行驶完续驶里程所需的能量，h W k ；1P 为电动汽车以平均速度平均
v 行驶时的功率，为（1.4+2.5）kW ；考虑空调等附件加上的2kW ；S 为续驶里程，km 。

计算得到：平均车速为0.7max v h /km 时1W =14.33h W k 。

5.2动力电池容量确定
电池容量表征电池存储电量多少，决定续驶里程。

1000
t U
P
Q v ⋅⋅=1(7)式中，1Q 最高车速行驶时需要的电池容量，C ；v P 为最高车速行驶功率，kW ，考虑空调等附件加上的2.5kW ；U 为动力电池组电压，V ；t 为电动车行驶时间，s 。

计算得到1Q =848571.4C =235.71h A ⋅，选取1Q =240h A ⋅。

表3单体电池参数
参数
指标
电池最大输出功率/W k 6*80*3.5=1.68
电池额定电压/V 6电池容量/h A ⋅240(C3)额定电流/A 80汽车行驶1km 能耗能量/h
W k ⋅0.074
5.3由最大输出功率确定蓄电池组数量和容量
c
m max B max
P P n ηη⋅⋅=(8)
式中：n 为电池数量；max B P 为电池最大输出功率，kW ；m η为电机效率，取为90%；c η为电机控制器效率，取为95%。

计算得到满足满足要求的电池数量为11.48（17.75）个，取整后为12（18）个。

5.4根据续驶里程选择蓄电池组数量
dis
B U
C W S n η⋅⋅⨯⋅=
101000(9)
式中，S 为车辆续驶里程，h /m k ；0W 汽车行驶1km 消耗的能量，选择为0.074h W k ⋅；B C 为电池容量，h A ；1U 为单个蓄电池电压；dis η为防电深度，取为80%。

计算得到满足满足要求的电池数量为11.1个，取整后为12个。

6传动系传动比计算
电机起动转矩大，可实现低速恒转矩、高速恒功率工作。

满足最高车速、最大爬坡度的传动比要求分别为（电机参数选为计算值）：
max max v R n .i 3770≤∑(10)
max v t max
v T R
F i η∑≥(11)max
t max
s T R
F i η≥∑(12)式中，vmax F 和smax F 分别为满足最高车速和最大爬坡度需要的牵引力，N ；vmax T 为电机最
高转速输出转矩，m N ⋅。

计算结论为：910993.i .≤≤。

7结论
综上所述匹配得到的动力系统参数为：
表4电机参数
参数
指标
电机峰值功率（额定）/W k 16.5(7)/25.5(7)
电机峰值（额定）转速/(min /r )6600(2200)电机峰值（额定）转矩/(m N ⋅)
70（30.4）
表5电池组参数
参数指标单体电池个数
12（18）
单体电池最大输出功率/W
k 1.68单体电池电压/V 6单体电池容量/h A ⋅250电池组电压/V 72（108）电池组能量/h W k 18（27）电池组容量/h
A ⋅250。