电动汽车动力性能匹配计算基本方法
j i w f t F F F F F +++= （1）
其中 t F —驱动力；
f F —滚动阻力；
w F —空气阻力；
i F —坡道阻力；
j F —加速阻力。
下面对上述驱动力和行驶阻力的匹配计算方法以及各个曲线的匹配计算方法简要说明如下。
1.1 驱动力、行驶阻力及其平衡
在主驱动电机转速特性、传动系统传动比及效率、车轮半径、空气阻力系数、迎风面积以及汽车的质量等确定后，便可确定汽车的驱动力－行驶阻力平衡关系。
驱动力： d
T g tq t r i i F T η 0 = （2） 其中：tq T —主驱动电机的转矩，单位为N ·m ；
g i —变速器各个档位的传动比；
0i —主减速器速比；
T η—动力传动系统机械效率；
d r —车轮滚动半径，单位为m 。
滚动阻力
f F ＝αcos mgf
（3）
其中：m —汽车匹配计算载荷工况下的质量，单位为kg ；
g —重力加速度，单位为m/s 2；
f —滚动阻力系数；
α—道路坡角，单位为rad ；
汽车性能d r —车轮滚动半径，单位为m 。
空气阻力
15.212a D w u A C F =
（4）
其中：D C —空气阻力系数；
A —迎风面积，单位为m 2；
a u —汽车行驶速度，单位为km/h 。
客车空气阻力系数D C 通常取0.5-0.8，XXXX 根据具体车
型造型选择系数大小，车辆造型越趋向于流线空气阻力系数取值越小。
坡道阻力
i F ＝αsin mg
（5）
其中：m —匹配计算载荷工况下汽车的质量，单位为kg ；
g —重力加速度，单位为m/s 2；
α—道路坡角，单位为rad 。
加速阻力
dt
du m F a j δ= （6）
其中：δ—旋转质量换算系数；
m —匹配计算载荷工况下汽车的质量，单位为
kg ；
dt du a
—汽车行驶加速度，单位为m/s 2。
在进行动力性初步匹配计算时，由于不知道汽车轮胎等旋转部件准确的转动惯量数值，对于旋转质量换算系数δ，通常根据下述经验公式进行匹配计算确定：
δ＝2211g i δ+δ+
式中，1δ和2δ取值范围在0.03到0.05之间，这里粗取平均
值，即认为1δ=2δ=0.04。
在进行不同档位的驱动力和阻力估算时，还需要知道汽车速度与驱动电机转速之间的关系：
0377.0i i n
r u g d a =
（7）
其中：a u —汽车行驶速度，单位为km/h ；
n —主驱动电机转速，单位为
rpm ；
0i —主减速器传动比； d r —车轮的滚动半径，单位为m ；
—当前档速比。
根据上述公式，我们还可以方便地估算出汽车在任意主驱动电机转速、档位下的驱动力、行驶阻力，进而可以绘制出汽车的驱动力－行驶阻力平衡图。
汽车的驱动力－行驶阻力平衡图形象地表明了汽车行驶时的受力情况和平衡关系。由此可以确定汽车的动力性。
在驱动力－行驶阻力平衡图中，求出最高档下驱动力和行驶阻力曲线的交点，曲线交点处对应的速度值即为汽车的最高车速。
1.2 动力因数
动力因数的定义为
mg F F D w
t -=
（8）
其中：各个参数的含义同前面的说明。
利用公式（8）结合前面公式就可以估算出汽车各个档
位下的动力因数值，进而可以绘制出动力因数图。
1.3 爬坡度曲线
根据汽车的行驶方程式和驱动力－行驶阻力平衡图，可以估算汽车的爬坡能力。在估算爬坡度时，认为汽车的驱动力除了用来克服空气阻力、滚动阻力外，剩余驱动力都用来克服坡道阻力，即加速阻力j F 为零。
根据公式（1）可以得到如下公式
将公式（3）、（5）代入上式，就可以得到如下公式： 代入公式αα2sin 1cos -=以及公式（8），经过整理那么
就可得
22211arcsin f f
D f D ++--=α
（10）
然后根据公式i =tg α进行转换，这样就可以估算出爬坡度，并进一步绘制出爬坡度曲线图。
1.4 加速度曲线及加速时间
汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价。
汽车加速时，驱动力除了用来克服空气阻力、滚动阻力以外，主要用来克服加速阻力，此时不考虑坡道阻力i F （i F =0）。
根据公式（1）、（6），可以得到如下公式：
所以，加速时间
t =⎰t dt 0=⎰211u u j
du a 根据以上公式，通过数值积分方法对上式进行积分求解，就可以得到所需要的加速时间。
1.5 驱动电机功率的确定
电动汽车的驱动电机只在低速和加速时工作，所以电机功率的选择须满足汽车的加速要求和最大爬坡度以及纯电动运行的续驶里程等3项要求。根据所选电机为高效率的交流永磁同步电机效率为0.93。
式中： t η—整车动力传动系效率
V —车速/km/h
m —整车质量/Kg
d C —空气阻力系数
f —滚动阻力系数
A —迎风面积/m 2
1.6 主驱动电机选型
动力匹配计算所需主驱动电机的主要性能指标如表3
表3 驱动电机主要性能参数
发布评论