1、电动汽车技术与原理 第 1 页,第10章 电动汽车整车性能参数计算,10. 1车辆质量计算 10. 2电动汽车动力性的参数 10. 3影响电动汽车行驶性能的参数 10. 4电动汽车电动机功率的初步确定 10. 5电动汽车的几个性能参数的选择 10. 6电动汽车的续驶里程计算 10. 7电池数量计算及电池组数确定 10. 8电动汽车环保与经济性分析,电动汽车技术与原理 第 2 页,10. 1车辆质量计算,10. 1. 1整备质量 10. 1. 2载荷或成员人数 10. 1. 3最大总质量,电动汽车技术与原理 第 3 页,10. 1. 1整备质量,定义 指汽车自重， 汽车完全装备好后的质量。 指汽
2、车的结构质量加上冷却液、燃料、电池、备胎和随车附件的总质量。 分类 设计整备质量 实际整备质量,降低整备质量，有助于提高续航能力和动力性能。 增加整备质量，有助于提升汽车的稳定性。,电动汽车技术与原理 第 4 页,10. 1. 2载荷或成员人数,确定汽车载质量考虑因素 （1）必须与汽车的用途和使用条件相适应； （2）载重量合理分级，利于产品系列化、通用化和标准化； （3）考虑现有生产设备和生产线变动大小和可利用程度。 汽车自重利用系数 最大载荷与整备质量的比值。 提高自重利用系数，提高运输效率，提高车辆经济性能。,电动汽车技术与原理 第 5 页,10. 1. 2载荷或成员人数,电动汽车目前主要
3、功能是承载乘员 乘员的重量不固定。 乘员质量依据GB/T12428标准核算。A级和I级客车 65kg/人 其他客车 78kg/人驾驶员、乘务员等乘务人员 75kg/人 其他车辆 65kg/人,乘员质量=乘员数每个乘员质量,电动汽车技术与原理 第 6 页,10. 1. 3最大总质量,定义 车辆整备质量和车辆满载装载量总和，包括乘员和货物。 最大总质量的确定 与车辆承载结构和设备有关；车桥、悬挂、车架、轮胎 与车辆的承载空间有关。 在整备质量与最大承载量之和基础上上浮100200kg； 一般取100 kg的整数倍数。,最大总质量=整备质量+最大承载量,返回,电动汽车技术与原理 第 7 页,10.
4、2电动汽车动力性的参数,（1）最高车速 水平良好路面，汽车能够达到的最高行驶速度 一般指设计车速，实际最高车速往往超过这个数据； 根据车辆的实际工况和动力性能共同确定的。 （2）加速时间 表示了汽车的加速能力， 原地起步加速时间与超车加速时间 （3）汽车的最大爬坡度 代表了汽车的极限爬坡能力。 指车辆在满载或某一装载质量，良好路面上最大爬坡度。 爬坡时应置于最低挡或者处于低速大扭矩范围的时候。,返回,电动汽车技术与原理 第 8 页,10. 3影响电动汽车行驶性能的参数,10. 3. 1汽车的驱动力 10. 3. 2汽车的行驶阻力,电动汽车技术与原理 第 9 页,行驶方程式,电动汽车技术与原理
5、第 10 页,10. 3. 1汽车的驱动力,汽车的驱动力,电动汽车技术与原理 第 11 页,10. 3. 1汽车的驱动力,1. 电动机的机械特性 由电动机的机械特性来确定电动机转矩。 与电动机种类和功率有很大关系。,电动汽车技术与原理 第 12 页,10. 3. 1汽车的驱动力,2.传动系的机械效率 Pe电动机发出的功率PT传动系中损失功率主要由分动器变速器、传动轴、万向节、主减速器等部件功率损失组成。 装有变速器，效率较低，0.920.95 轮毂电机驱动，效率要高，950.98,电动汽车技术与原理 第 13 页,3. 车轮的半径 自由半径 无载 静力半径 静载 滚动半径 动载s转动n圈，实际
6、车轮滚动距离。 w车轮滚动圈数。 一般不计差别，统称车轮半径r，即,10. 3. 1汽车的驱动力,电动汽车技术与原理 第 14 页,10. 3. 2汽车的行驶阻力,1.滚动阻力 滚动阻力系数 实验测定 经验公式滚动阻力,电动汽车技术与原理 第 15 页,10. 3. 2汽车的行驶阻力,2. 空气阻力 类型 压力阻力 车身表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力 摩擦阻力 车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力 计算,电动汽车技术与原理 第 16 页,汽车的空气阻力系数与迎风面积,电动汽车技术与原理 第 17 页,10. 3. 2汽车的行驶阻力,3. 坡度阻力道路的坡度 坡高与坡的底长的比值高
7、速公路在平原及微丘陵地段最大纵坡不大于3%，山区重丘陵路段不大于5%。 一级汽车专用道路在平原及微丘陵地段最大纵坡不大于4%，山区重丘陵路段不大于6%。 对于城市道路来说，一般要求坡度不大于10%。,电动汽车技术与原理 第 18 页,10. 3. 2汽车的行驶阻力,4. 加速阻力 类型 平移质量加速阻力 旋转质量加速阻力旋转质量换算系数 计算,返回,电动汽车技术与原理 第 19 页,电动机的功率,10. 4电动汽车电动机功率的初步确定,电动汽车技术与原理 第 20 页,10. 4电动汽车电动机功率的初步确定,电动汽车功率计算 （1）最高车速时电动机功率计算 电动汽车行驶在平整的路面 最高车速是
8、能够稳定匀速行驶状态 车辆应选用最大总质量,电动汽车技术与原理 第 21 页,10. 4电动汽车电动机功率的初步确定,电动汽车功率计算 （2）最大爬坡度时电动机功率计算 此时爬坡度取标定最大值 能够按照较低速度行驶 1015km/h 能够在坡路上起步行驶，即加速度0 车辆应选用最大总质量,电动汽车技术与原理 第 22 页,电动汽车坡路加速度选择,返回,电动汽车技术与原理 第 23 页,电动汽车功率选择 选择功率计算公式计算的最大值 乘以一个功率系数,10. 4电动汽车电动机功率的初步确定,返回,功率系数,电动汽车技术与原理 第 24 页,10. 5电动汽车的几个性能参数的选择,10. 5. 1
9、车辆最高车速、最大爬坡度与传动比关系 10. 5. 2传动比选择 10. 5. 3电动汽车加速性能,电动汽车技术与原理 第 25 页,10. 5. 1车辆最高车速、最大爬坡度与传动比关系,最高车速与电动机功率成正比关系，与传动系统的速比成反比关系。 最高车速分为设计最高车速和实际最高车速。 目前所指最高车速均是指设计最高车速，实际最高车速往往要大于设计最高车速。 电动汽车的最大爬坡度与电动机扭矩和传动系统的速比都成正比关系。 这两个参数是一对矛盾数据，对于固定速比电动汽车最高车速越高，传动系统速比越小，爬坡能力越差爬坡能力越强，传动系统速比越大，最高车速越低,电动汽车技术与原理 第 26 页,
10、10. 5. 2传动比选择,（1）高速状态下的传动比需求,高速挡 最高车速,传动比,驱动力是否合适,电动汽车技术与原理 第 27 页,10. 5. 2传动比选择,（2）爬坡状态下的传动比需求,最低前进挡,车速控制在 1020km/h,驱动力,传动比,转速是否合适,两者比较接近，一般可选择较大者。 差别较大，采用变速器。,电动汽车技术与原理 第 28 页,10. 5. 3电动汽车加速性能,电动机最大扭矩越大，其加速性能越好； 相同动力的条件下，速比越大，加速性能越好； 车辆自重越小，加速性能越好。 假定良好水平路面，无风或微风条件,返回,电动汽车技术与原理 第 29 页,10. 6电动汽车的续驶
11、里程计算,电动汽车续驶里程指车辆充满电，对燃料电池电动汽车是充满燃料，车辆一次所能行驶最大距离。 规定条件工况下所测得的电动汽车的续驶里程称之为标定续驶里程，标定工况目前指GB/T 18386所规定工况。 电池的容量也决定了电动汽车的整车整备质量，也就影响了车辆的承载量。因此电动汽车的续驶里程需要在车辆设计的时候就进行计算。,电动汽车技术与原理 第 30 页,10. 6电动汽车的续驶里程计算,电池总能量,克服滚动阻力 和空气阻力做功,空调系统能耗,其他设备能耗,辅助系统能耗,标定续驶里程，标定系数 1.21.4 实际续航能力，标定系数 1.41.7,电动汽车技术与原理 第 31 页,10. 6
12、电动汽车的续驶里程计算,单位能耗系数（比能耗） 单位里程单位质量能耗 单位 kWh/t/km 数值 0.0350.055 较小数一般用于标定续驶里程的估算较大数一般用于实际续驶里程的估算,单位能耗系数,续驶里程,电池总能量,电动汽车技术与原理 第 32 页,电动汽车能耗经济性评价指标,单位里程能耗 单位里程消耗电池组电能 单位 kWh/km 单位能量行驶里程 消耗单位能量行驶里程 单位 km/（kWh） 比能耗 单位里程单位质量能耗 单位 kWh/t/km,电动汽车技术与原理 第 33 页,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 Ah/km 单位容量行驶里程 消
13、耗单位容量行驶里程 单位 km/（Ah） 比容耗 单位里程单位质量容耗 单位 Ah/t/km,电动汽车能耗参数关系,电动汽车技术与原理 第 35 页,练习,问题:电动大客车比能耗为43 Wh/(kmt)，总质量14000 kg，等速行驶100 km，电池提供能量是多少？分析:总质量 14000 kg =14 t消耗能量 100 km14 t43 Wh/(kmt)=60200 Wh,返回,电动汽车技术与原理 第 36 页,10. 7电池数量计算及电池组数确定,10. 7. 1电池系统总能量确定 10. 7. 2电动汽车总电压的确定 10. 7. 3确定电池的单体容量 10. 7. 4确定电池的单
14、体数量 10. 7. 5计算案例,电动汽车技术与原理 第 37 页,10. 7. 1电池系统总能量确定,理论需要的总电能,整车的总电能,总电能系数,1.21.3,电动汽车技术与原理 第 38 页,10. 7. 2电动汽车总电压的确定,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,电动汽车技术与原理 第 39 页,电动汽车常用电压等
15、级,电动汽车技术与原理 第 40 页,（1）电池的均衡性 （2）电池管理系统的要求 （3）电池的安全性 （4）车辆电池安装位置和空间的限制 （5）考虑电池组合后总体能量与设计容量差别,10. 7. 3确定电池的单体容量,电动汽车技术与原理 第 41 页,10. 7. 4确定电池的单体数量,（1）根据总电压和电池单体电压确定电池单元数 额定总电压除以单体电池电压，得出电池单元数量； 电池单元数进行规整，电池箱电池容量和数目尽量相等； 尽量减少电池管理系统的分模块数量。 （2）根据总电量和单体电池电量确定电池单体总数 总电池能量除以单体电池电能，得出单体电池的总数量。 考虑电池单体配成电池组的影响
16、，并通过计算圆整。,电动汽车技术与原理 第 42 页,10. 7. 5计算案例,设计参数 电动汽车的总质量 18t 比能耗 0.05kWh/t/km 续驶里程 150km 额定电压 520V 电池箱 10箱 磷酸铁锂电池 3.2V 电能系数 1.2,电动汽车技术与原理 第 43 页,10. 7. 5计算案例,总电能,计算步骤,电池单元数,单元能量,单元容量,总质量 18t 比能耗 0.05kWh/t/km 续驶里程 150km 额定电压 520V 单格电池电压 3.2V 电能系数 1.2,电动汽车技术与原理 第 44 页,10. 7. 5计算案例,单箱单元数,计算步骤,电池型号 50Ah、60
17、Ah、80Ah、100Ah,单元电池格数,单箱电池格数,单格电池总数量,返回,电动汽车技术与原理 第 45 页,10. 8电动汽车环保与经济性分析,电动汽车吸引人的是电动汽车环保性和经济性。 纯电动汽车，排放不含二氧化碳、氮氧化物、硫化物以及其他固体颗粒物等，环保性明显。 目前我国火电所占比例70%以上，电动汽车所需电能大部分来自燃烧煤炭，有间接二氧化碳排放。 电动汽车的经济性不但表现在能耗费用的降低，更是维修和保养费用都同步降低。,电动汽车技术与原理 第 46 页,纯电动汽车的能量利用率,为了增加动力性，要求车辆具有更大后备功率，但后备功率大，必然降低动力系统负荷率，从而使能耗经济性变差。 因而不能片面追求动力性或能耗经济性，必须取得车辆动力性和能耗经济性之间的优化。,电池组放电效率,电机效率,传动系效率,道路阻力利用效率 重力利用效率 驱动力利用效率,电动汽车技术与原理 第 47 页,电动车能量传递与损耗,返回,电动汽车技术与原理 第 48 页,习 题,10-1 电动汽车的传动比如何选择? 10-2 电池单体容量选择时需要考虑的因素主要有哪些? 10-3 电动汽车续驶里程、总能耗，如何计算得出? 10-4 电动汽车单体电池的数量如何确定?,
