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電動(dòng)汽車整車性能參數(shù)計(jì)算

2021-11-26 08:50:22·  來(lái)源：驅(qū)動(dòng)視界  
　
1. 車輛質(zhì)量計(jì)算1.1 整備質(zhì)量定義指汽車自重， 汽車完全裝備好后的質(zhì)量。指汽車的結(jié)構(gòu)質(zhì)量加上冷卻液、燃料、電池、備胎和隨車附件的總質(zhì)量。分類設(shè)計(jì)整備質(zhì)量實(shí)
1. 車輛質(zhì)量計(jì)算
1.1 整備質(zhì)量
定義
指汽車自重， 汽車完全裝備好后的質(zhì)量。
指汽車的結(jié)構(gòu)質(zhì)量加上冷卻液、燃料、電池、備胎和隨車附件的總質(zhì)量。
分類
設(shè)計(jì)整備質(zhì)量
實(shí)際整備質(zhì)量
降低整備質(zhì)量，有助于提高續(xù)航能力和動(dòng)力性能。
增加整備質(zhì)量，有助于提升汽車的穩(wěn)定性。
1.2 載荷或成員人數(shù)
確定汽車載質(zhì)量考慮因素
（1）必須與汽車的用途和使用條件相適應(yīng)；
（2）載重量合理分級(jí)，利于產(chǎn)品系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化；
（3）考慮現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)線變動(dòng)大小和可利用程度。
汽車自重利用系數(shù)
最大載荷與整備質(zhì)量的比值。
提高自重利用系數(shù)，提高運(yùn)輸效率，提高車輛經(jīng)濟(jì)性能。
電動(dòng)汽車目前主要功能是承載乘員
乘員的重量不固定。
乘員質(zhì)量依據(jù)GB/T12428標(biāo)準(zhǔn)核算。
A級(jí)和I級(jí)客車 65kg/人
其他客車 78kg/人
駕駛員、乘務(wù)員等乘務(wù)人員 75kg/人
其他車輛 65kg/人
乘員質(zhì)量=乘員數(shù)×每個(gè)乘員質(zhì)量
1.3 最大總質(zhì)量
定義
車輛整備質(zhì)量和車輛滿載裝載量總和，包括乘員和貨物。
最大總質(zhì)量的確定
與車輛承載結(jié)構(gòu)和設(shè)備有關(guān)；
車橋、懸掛、車架、輪胎
與車輛的承載空間有關(guān)。
在整備質(zhì)量與最大承載量之和基礎(chǔ)上上浮100～200kg；
一般取100 kg的整數(shù)倍數(shù)。
最大總質(zhì)量=整備質(zhì)量+最大承載量
2. 電動(dòng)汽車動(dòng)力性的參數(shù)
（1）最高車速
水平良好路面，汽車能夠達(dá)到的最高行駛速度
一般指設(shè)計(jì)車速，實(shí)際最高車速往往超過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)；
根據(jù)車輛的實(shí)際工況和動(dòng)力性能共同確定的。
（2）加速時(shí)間
表示了汽車的加速能力，
原地起步加速時(shí)間與超車加速時(shí)間
（3）汽車的最大爬坡度
代表了汽車的極限爬坡能力。
指車輛在滿載或某一裝載質(zhì)量，良好路面上最大爬坡度。
爬坡時(shí)應(yīng)置于最低擋或者處于低速大扭矩范圍的時(shí)候。
3. 影響電動(dòng)汽車行駛性能的參數(shù)
行駛方程式


3.1 汽車的驅(qū)動(dòng)力
汽車的驅(qū)動(dòng)力


1. 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性
由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性來(lái)確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。
與電動(dòng)機(jī)種類和功率有很大關(guān)系。


2. 傳動(dòng)系的機(jī)械效率


Pe——電動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率
PT——傳動(dòng)系中損失功率
主要由分動(dòng)器變速器、傳動(dòng)軸、萬(wàn)向節(jié)、主減速器等部件功率損失組成。
裝有變速器，效率較低，0.92～0.95
輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，效率要高，95～0.98
3. 車輪的半徑


3.2 汽車的行駛阻力
1.滾動(dòng)阻力
滾動(dòng)阻力




2. 空氣阻力
類型
壓力阻力 車身表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力
摩擦阻力 車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力
計(jì)算


汽車的空氣阻力系數(shù)與迎風(fēng)面積


3. 坡度阻力


道路的坡度 坡高與坡的底長(zhǎng)的比值


高速公路在平原及微丘陵地段最大縱坡不大于3%，山區(qū)重丘陵路段不大于5%。
一級(jí)汽車專用道路在平原及微丘陵地段最大縱坡不大于4%，山區(qū)重丘陵路段不大于6%。
對(duì)于城市道路來(lái)說(shuō)，一般要求坡度不大于10%。
4. 加速阻力


4. 電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)功率的初步確定
電動(dòng)機(jī)的功率


電動(dòng)汽車功率計(jì)算
（1）最高車速時(shí)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算
電動(dòng)汽車行駛在平整的路面
最高車速是能夠穩(wěn)定勻速行駛狀態(tài)
車輛應(yīng)選用最大總質(zhì)量


（2）最大爬坡度時(shí)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算
此時(shí)爬坡度取標(biāo)定最大值
能夠按照較低速度行駛 10～15km/h
能夠在坡路上起步行駛，即加速度>0
車輛應(yīng)選用最大總質(zhì)量


電動(dòng)汽車坡路加速度選擇


電動(dòng)汽車功率選擇
選擇功率計(jì)算公式計(jì)算的最大值
乘以一個(gè)功率系數(shù)


5. 電動(dòng)汽車的幾個(gè)性能參數(shù)的選擇
5.1 車輛最高車速、最大爬坡度與傳動(dòng)比關(guān)系
最高車速與電動(dòng)機(jī)功率成正比關(guān)系，與傳動(dòng)系統(tǒng)的速比成反比關(guān)系。
最高車速分為設(shè)計(jì)最高車速和實(shí)際最高車速。
目前所指最高車速均是指設(shè)計(jì)最高車速，實(shí)際最高車速往往要大于設(shè)計(jì)最高車速。
電動(dòng)汽車的最大爬坡度與電動(dòng)機(jī)扭矩和傳動(dòng)系統(tǒng)的速比都成正比關(guān)系。
這兩個(gè)參數(shù)是一對(duì)矛盾數(shù)據(jù)，對(duì)于固定速比電動(dòng)汽車
最高車速越高，傳動(dòng)系統(tǒng)速比越小，爬坡能力越差
爬坡能力越強(qiáng)，傳動(dòng)系統(tǒng)速比越大，最高車速越低
5.2 傳動(dòng)比選擇
（1）高速狀態(tài)下的傳動(dòng)比需求


（2）爬坡?tīng)顟B(tài)下的傳動(dòng)比需求


兩者比較接近，一般可選擇較大者。差別較大，采用變速器。
5.3 電動(dòng)汽車加速性能
電動(dòng)機(jī)最大扭矩越大，其加速性能越好；
相同動(dòng)力的條件下，速比越大，加速性能越好；
車輛自重越小，加速性能越好。
假定良好水平路面，無(wú)風(fēng)或微風(fēng)條件


6. 電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程計(jì)算
電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程指車輛充滿電，對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車是充滿燃料，車輛一次所能行駛最大距離。
規(guī)定條件工況下所測(cè)得的電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程稱之為標(biāo)定續(xù)駛里程，標(biāo)定工況目前指GB/T 18386所規(guī)定工況。
電池的容量也決定了電動(dòng)汽車的整車整備質(zhì)量，也就影響了車輛的承載量。因此電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程需要在車輛設(shè)計(jì)的時(shí)候就進(jìn)行計(jì)算。
電池總能量


標(biāo)定續(xù)駛里程，標(biāo)定系數(shù) 1.2～1.4
實(shí)際續(xù)航能力，標(biāo)定系數(shù) 1.4～1.7
單位能耗系數(shù)（比能耗）
單位里程單位質(zhì)量能耗
單位 kW·h/t/km
數(shù)值 0.035～0.055
較小數(shù)一般用于標(biāo)定續(xù)駛里程的估算
較大數(shù)一般用于實(shí)際續(xù)駛里程的估算
電池總能量


續(xù)駛里程


電動(dòng)汽車能耗經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)
單位里程能耗
單位里程消耗電池組電能
單位 kW·h/km
單位能量行駛里程
消耗單位能量行駛里程
單位 km/（kW·h）
比能耗
單位里程單位質(zhì)量能耗
單位 kW·h/t/km
單位里程容耗
單位里程消耗電池組電量
單位 A·h/km
單位容量行駛里程
消耗單位容量行駛里程
單位 km/（A·h）
比容耗
單位里程單位質(zhì)量容耗
單位 A·h/t/km
電動(dòng)汽車能耗參數(shù)關(guān)系


練習(xí)
問(wèn)題: 電動(dòng)大客車比能耗為43 Wh/(km﹒t)，總質(zhì)量14000 kg，等速行駛100 km，電池提供能量是多少？
分析:
總質(zhì)量　　　14000 kg =14 t
消耗能量　　100 km×14 t×43 Wh/(km﹒t)
=60200 Wh
7. 電池?cái)?shù)量計(jì)算及電池組數(shù)確定
7.1 電池系統(tǒng)總能量確定


7.2 電動(dòng)汽車總電壓的確定
電動(dòng)汽車總電壓選擇與車輛類型及行駛性能有關(guān)。
電壓等級(jí)越高，獲取同等功率電流越小，
電壓等級(jí)越低，獲取同等功率電流越大。
電流過(guò)大，線路損耗越大，電能利用率下降。
電壓等級(jí)高，絕緣要求增加，車輛防護(hù)、線路絕緣等級(jí)及絕緣性能要求就更加苛刻，成本增加。
目前國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車電壓常用值較為繁雜
總質(zhì)量越大，電壓選擇就相應(yīng)較高
電動(dòng)汽車常用電壓等級(jí)


7.3 確定電池的單體容量
（1）電池的均衡性
（2）電池管理系統(tǒng)的要求
（3）電池的安全性
（4）車輛電池安裝位置和空間的限制
（5）考慮電池組合后總體能量與設(shè)計(jì)容量差別
7.4 確定電池的單體數(shù)量
（1）根據(jù)總電壓和電池單體電壓確定電池單元數(shù)
額定總電壓除以單體電池電壓，得出電池單元數(shù)量；
電池單元數(shù)進(jìn)行規(guī)整，電池箱電池容量和數(shù)目盡量相等；
盡量減少電池管理系統(tǒng)的分模塊數(shù)量。
（2）根據(jù)總電量和單體電池電量確定電池單體總數(shù)
總電池能量除以單體電池電能，得出單體電池的總數(shù)量。
考慮電池單體配成電池組的影響，并通過(guò)計(jì)算圓整。
7.5 計(jì)算案例
設(shè)計(jì)參數(shù)
電動(dòng)汽車的總質(zhì)量 18t
比能耗 0.05kW·h/t/km
續(xù)駛里程 150km
額定電壓 520V
電池箱 10箱
磷酸鐵鋰電池 3.2V
電能系數(shù) 1.2
計(jì)算步驟




8. 電動(dòng)汽車環(huán)保與經(jīng)濟(jì)性分析
電動(dòng)汽車吸引人的是電動(dòng)汽車環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性。
純電動(dòng)汽車，排放不含二氧化碳、氮氧化物、硫化物以及其他固體顆粒物等，環(huán)保性明顯。
目前我國(guó)火電所占比例70%以上，電動(dòng)汽車所需電能大部分來(lái)自燃燒煤炭，有間接二氧化碳排放。
電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性不但表現(xiàn)在能耗費(fèi)用的降低，更是維修和保養(yǎng)費(fèi)用都同步降低。
純電動(dòng)汽車的能量利用率
為了增加動(dòng)力性，要求車輛具有更大后備功率，但后備功率大，必然降低動(dòng)力系統(tǒng)負(fù)荷率，從而使能耗經(jīng)濟(jì)性變差。
因而不能片面追求動(dòng)力性或能耗經(jīng)濟(jì)性，必須取得車輛動(dòng)力性和能耗經(jīng)濟(jì)性之間的優(yōu)化。


電動(dòng)車能量傳遞與損耗


問(wèn)題：
1 電動(dòng)汽車的傳動(dòng)比如何選擇?
2 電池單體容量選擇時(shí)需要考慮的因素主要有哪些?
3 電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程、總能耗，如何計(jì)算得出?
4 電動(dòng)汽車單體電池的數(shù)量如何確定
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