纯电动汽车动力性计算公式
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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。
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 )。
(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。
自卸车动力性计算数据一、整车数据满载总质量(kg)m =62500满载总重量(N)G =612500主减速比I0 =10.47STR空气阻力系数×迎风面积C D×A = 6.028车轮滚动半径(m)R =0.618传动系机械效率η =0.85滚动阻力系数 f =0.0076+变速器型号10JSD180档位123变速器传动比Ig14.86011.0208.070旋转质量换算系数δ13.1957.729 4.632发动机型号WD12.375发动机参数最大扭矩转速1500rpm外特性转速 Ne(r/min)800100012001401扭矩 Me(N·m)940134314701500使用外特性转速 Ne(r/min)800100012001401扭矩 Me(N·m)940.001323.811428.001435.61二、计算公式驱动力 Ft=Me×I0×Ig×η/R行驶速度 Va=0.377×R×Ne/I0×Ig滚动阻力系数 f=0.0076+0.000056×Va空气阻力 Fw=CD×A×Va2/21.15滚动阻力 Ff=f×G动力因数 D=(Ft-Fw)/G爬坡度 I=TAN(ASIN(D-f×SQRT(1-D2+f2))/(1+f2))加速度 J=9.8×(D-f)/δ1档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 1.200.00766720115246970.328 10001323.81 1.500.00768428328547070.463 12001428.00 1.800.00770130557947180.499 14011435.61 2.100.00771730720747280.502 15011434.39 2.250.00772630694747340.501 16001413.34 2.400.00773430244347390.494 18001314.86 2.700.00775128136847500.459 20001205.03 2.990.00776825786647600.421 22001078.20 3.290.00778423072547710.377 Vmax=3.29Dmax=0.5022档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 1.620.00769014917247110.244 10001323.81 2.020.00771321008147250.343 12001428.00 2.420.00773622661447400.370 14011435.61 2.830.00775822782147540.372 15011434.39 3.030.00777022762847620.372 16001413.34 3.230.00778122428847690.366 18001314.86 3.630.00780420865947830.341 20001205.03 4.040.00782619123047980.312 22001078.20 4.440.00784917110348130.279 Vmax=4.44Dmax=0.3723档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 2.210.00772410923947320.178 ********.81 2.760.00775415384347520.251 12001428.00 3.310.00778516595147720.271 14011435.61 3.860.00781616683547920.272 15011434.39 4.140.00783216669348020.272 16001413.34 4.410.00784716424748120.268 18001314.86 4.960.00787815280248320.249 20001205.03 5.510.00790914003948530.229 22001078.20 6.070.00794012530048740.205 Vmax=6.07Dmax=0.2724档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 2.960.0077668148947590.133 ********.81 3.700.00780711476347860.187 ********.00 4.440.00784812379548130.202 14011435.61 5.180.00789012445448400.203 15011434.39 5.550.00791112434948540.203 16001413.34 5.910.00793112252448680.200 18001314.86 6.650.00797311398648960.186 ********.037.390.00801410446549240.171 22001078.208.130.0080559347049530.153 Vmax=8.13Dmax=0.2035档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D(r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 3.990.0078246037347960.099 10001323.81 4.990.0078798502448330.139 ********.00 5.990.0079359171548710.150 ********.61 6.990.0079919220449090.151 ********.397.490.0080199212649280.150 ********.347.980.0080479077449470.148 18001314.868.980.0081038444849860.138 ********.039.980.0081597739450260.126 22001078.2010.980.0082156924950660.113 Vmax=10.98Dmax=0.1516档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.00 5.350.0078994507648470.074 10001323.81 6.680.0079746348248970.104 12001428.008.020.0080496847849480.112 14011435.619.360.0081246884350010.112 15011434.3910.030.0081626878450280.112 16001413.3410.690.0081996777550540.111 18001314.8612.030.0082746305251090.103 20001205.0313.360.0083485778551640.094 22001078.2014.700.0084235170452210.084 Vmax=14.70Dmax=0.1127档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.007.210.0080043343549170.055 10001323.819.010.0081054708749870.077 12001428.0010.810.0082055079350590.083 14011435.6112.620.0083075106351330.083 15011434.3913.520.0083575102051710.083 16001413.3414.410.0084075027152090.082 18001314.8616.220.0085084676852860.076 20001205.0318.020.0086094286253660.070 22001078.2019.820.0087103835154470.062 Vmax=19.82Dmax=0.0838档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.009.840.0081512450150200.040 10001323.8112.290.0082883450551200.05612001428.0014.750.0084263722152230.061 14011435.6117.220.0085653741953300.061 15011434.3918.450.0086333738753850.061 16001413.3419.670.0087023683954400.060 18001314.8622.130.0088393427255540.056 20001205.0324.590.0089773140956710.051 22001078.2027.050.0091152810357910.046 Vmax=27.05Dmax=0.0619档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.0013.190.0083381827451570.030 10001323.8116.480.0085232573652980.042 12001428.0019.780.0087082776154450.045 14011435.6123.090.0088932790955990.045 15011434.3924.740.0089862788656780.045 16001413.3426.370.0090772747657580.045 18001314.8629.670.0092622556259240.041 20001205.0332.970.0094462342760960.038 22001078.2036.260.0096312096162740.034 Vmax=36.26Dmax=0.04510档Ne Me Va f Ft Fw+Ff D (r/min)(N·M)(km/h)(N)(N)800940.0017.800.0085971353653560.022 ********.8122.250.0088461906455590.031 12001428.0026.700.0090952056457740.033 14011435.6131.180.0093462067360010.033 15011434.3933.400.0094702065661190.033 16001413.3435.600.0095942035362380.033 18001314.8640.050.0098431893564860.030 20001205.0344.510.0100921735367460.027 ********.2048.960.0103421552770170.024 Vmax=48.96Dmax=0.033发动机外特性曲线轮距2200车高34250.000056×Va456789106.020 4.460 3.330 2.470 1.810 1.350 1.0003.043 2.144 1.660 1.386 1.230 1.150 1.105额定功率转速2200rpm1501160018002000220015101499141613181198150116001800200022001434.391413.341314.861205.031078.20I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s)33.91%0.238 4.19878.75 1.840.051.19%0.338 2.960138.63 2.300.356.54%0.365 2.741179.45 2.770.556.95%0.367 2.726210.63 3.240.956.88%0.366 2.729225.47 3.48 1.055.76%0.361 2.770236.82 3.71 1.150.74%0.335 2.981247.85 4.18 1.345.47%0.307 3.258252.39 4.66 1.639.76%0.274 3.650248.41 5.14 1.9Imax=56.95%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 24.29%0.299 3.34478.75 2.490.0 35.64%0.425 2.352138.63 3.120.338.93%0.459 2.177179.45 3.750.639.17%0.462 2.166210.63 4.400.9 39.13%0.461 2.168225.47 4.72 1.1 38.45%0.454 2.201236.82 5.04 1.2 35.35%0.422 2.369247.85 5.68 1.4 32.00%0.386 2.591252.39 6.33 1.7 28.24%0.344 2.905248.41 6.99 2.0Imax=39.17%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 17.33%0.361 2.77078.75 3.410.0 25.12%0.515 1.942138.63 4.280.4 27.31%0.557 1.796179.45 5.160.6 27.46%0.560 1.787210.63 6.050.9 27.44%0.559 1.788225.47 6.49 1.1 26.99%0.551 1.816236.82 6.94 1.4 24.92%0.511 1.956247.857.84 1.7 22.65%0.467 2.141252.398.75 2.0 20.07%0.416 2.404248.419.66-2.4Imax=27.46%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 12.63%0.403 2.47978.75 4.600.018.27%0.578 1.729138.63 5.780.419.82%0.626 1.599179.45 6.980.8 19.93%0.629 1.590210.638.19 1.1 19.91%0.628 1.592225.478.80 1.3 19.59%0.619 1.617236.829.41 1.7 18.11%0.574 1.744247.8510.65 1.9 16.48%0.523 1.911252.3911.90 2.4 14.61%0.465 2.149248.4113.16 2.7Imax=19.93%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 9.11%0.415 2.41178.75 6.260.013.21%0.598 1.671138.637.880.614.33%0.648 1.543179.459.53 1.0 14.41%0.651 1.535210.6311.21 1.6 14.39%0.651 1.537225.4712.06 1.9 14.16%0.640 1.561236.8212.91 2.1 13.09%0.593 1.686247.8514.63 2.4 11.90%0.540 1.852252.3916.39 3.0 10.54%0.479 2.088248.4118.17 3.6Imax=14.41%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 6.58%0.388 2.57978.758.470.09.61%0.565 1.771138.6310.690.810.43%0.612 1.633179.4512.97 1.4 10.48%0.615 1.625210.6315.30 2.3 10.47%0.615 1.627225.4716.48 2.6 10.30%0.605 1.654236.8217.66 3.0 9.51%0.559 1.790247.8520.08 3.5 8.63%0.507 1.972252.3922.56 4.3 7.61%0.448 2.232248.4125.08 5.2Imax=10.48%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s) 4.66%0.329 3.03778.7511.580.06.89%0.486 2.057138.6314.68 1.37.49%0.528 1.894179.4517.87 2.3 7.52%0.530 1.885210.6321.17 3.7 7.51%0.529 1.889225.4722.85 4.2 7.38%0.520 1.922236.8224.54 4.6 6.79%0.479 2.088247.8528.01 5.4 6.13%0.433 2.309252.3931.59 6.8 5.38%0.380 2.632248.4135.288.1Imax=7.52%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s)3.18%0.253 3.94778.7516.140.04.80%0.382 2.616138.6320.57 2.25.23%0.416 2.403179.4525.18 4.0 5.25%0.417 2.396210.6330.006.5 5.23%0.416 2.403225.4732.487.3 5.13%0.408 2.449236.8234.978.2 4.69%0.374 2.677247.8540.169.5 4.21%0.335 2.987252.3945.5712.0 3.65%0.290 3.446248.4151.1914.3Imax=5.25%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s)2.14%0.182 5.48178.7522.220.03.34%0.284 3.517138.6328.544.1 3.65%0.310 3.221179.4535.207.2 3.65%0.310 3.222210.6342.2612.0 3.63%0.309 3.237225.4745.9113.5 3.55%0.302 3.310236.8249.6315.0 3.21%0.273 3.661247.8557.4417.3 2.83%0.241 4.148252.3965.6722.1 2.40%0.204 4.895248.4174.3526.5Imax=3.65%I J1/J Pe(Pw+Pf)/ηACC.Time(m/s2)(s2/m)(kW)(kW)(s)1.34%0.1148.78878.7531.160.02.21%0.188 5.324138.6340.438.7 2.42%0.206 4.861179.4550.3915.0 2.40%0.204 4.900210.6361.1425.4 2.37%0.202 4.945225.4766.7928.5 2.31%0.196 5.093236.8272.5831.6 2.03%0.173 5.775247.8584.9036.2 1.73%0.148 6.778252.3998.1247.0 1.39%0.1188.448248.41112.2757.4Imax=2.42%。
1、电机额定功率计算
总质量(kg ) 迎风面积 风阻系数 摩擦系数 最高车速(km/h ) 传动效率 重力加速度
2、电机最大功率计算
迎风面积 风阻系数 摩擦系数 爬坡车速(km/h ) 传动效率 重力加速度 爬坡度(℃) 3、电机额定转速计算
减速比 车速(km/h ) 滚动半径(m ) 4、电机额定扭矩计算
电机额定功率(kW ) 电机额定转速(r/min ) 5、电机峰值扭矩的计算
电机驱动力(N.m ) 滚动半径(m ) 主减速比 传动效率
6、电池容量的计算
所需电池功率(kW ) 续使里程(km ) 车速(km/h ) 效率
7、驱动力的计算
总质量(kg ) 迎风面积 风阻系数 摩擦系数 爬坡车速(km/h )
传动效率 重力加速度 爬坡度(℃)
8、加速时间的计算
总驱动力(N.m ) 终止速度(km/h ) 起始速度(km/h ) 总质量(kg )
2221
sin()cos()360021.150.756.6201175009.8sin()175009.8cos()0.009382036000.960.921.15d i i
t mc C A V Pmc m g m g f V ααηηαα⎡⎤⋅⋅=⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⎢⎥⋅⋅⎣⎦⎡⎤⋅⋅=⋅⋅+⋅⋅⋅+⋅⎢⎥⋅⋅⎣⎦。
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:V max = 0.377 ⨯n.rigi= 0.377 ⨯2400 ⨯ 0.487 1⨯ 6.295= 70km / h = 43.5mph1)式中:n—电机转速(rpm);r—车轮滚动半径(m);ig—变速器速比;取五档,等于1;i 0 —差速器速比。
(2-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=arcsin(T tq.i g.i0.d-f)=arcsin(2400⨯1⨯6.295⨯0.9-0.015)=8.20 max m.g.r18000 ⨯ 9.8⨯ 0.487所以满载时最大爬坡度为 t a n (max)*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V max 匀速行驶时,电机所需提供的功率(kw )计算式为:1C .A .V 2 P n = (m .g . f 3600 + d max ).V 21.15max(2-1)式中:η—整车动力传动系统效率(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; C d —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);V max —最高车速,取 70km/h 。
电动汽车动力性能计算一、功率计算电动汽车的功率一般是指最大功率,即电动机的最大输出功率。
电动机的功率计算公式为:功率=扭矩×转速/9550其中,扭矩单位为牛·米,转速单位为转/分钟,功率单位为千瓦。
为了计算电动汽车的最大功率,需要先知道电动机的最大扭矩和最大转速。
通常,在电动汽车的技术参数中,会标明电动机的最大扭矩和最大转速,可以直接使用这些数值进行计算。
如果没有标明电动机的最大扭矩和最大转速,可以使用车辆的最大速度和最大加速度进行估算。
二、加速性能计算电动汽车的加速性能常用指标是0到100公里/小时的加速时间。
加速时间的计算公式为:加速时间=2×最大速度/最大加速度其中,最大速度单位为千米/小时,最大加速度单位为米/秒²。
为了计算电动汽车的加速时间,需要先知道车辆的最大速度和最大加速度。
最大速度可以在车辆的技术参数中找到,最大加速度可以通过车辆的技术参数或者测试数据进行估算。
三、续航里程计算电动汽车的续航里程是指在充满电的情况下,车辆可以行驶的最大距离。
续航里程的计算公式为:续航里程=蓄电池容量×电机效率/车辆行驶阻力其中,蓄电池容量单位为千瓦时,电机效率单位为%,车辆行驶阻力单位为牛顿。
为了计算电动汽车的续航里程,需要先知道蓄电池的容量、电机的效率和车辆的行驶阻力。
蓄电池的容量可以在车辆的技术参数中找到,电机的效率通常在90%以上,车辆的行驶阻力可以通过车辆的技术参数或者测试数据进行估算。
四、动力分配计算电动汽车的动力分配是指将电动机的动力通过车辆的传动系统分配给各个车轮的比例。
动力分配的计算公式为:动力比例=(车轮所受力×轮胎半径)/(电机输出扭矩×变速器传动比)其中,车轮所受力单位为牛顿,轮胎半径单位为米,电机输出扭矩单位为牛·米,变速器传动比为无单位。
为了计算电动汽车的动力分配,需要先知道车轮所受力、轮胎半径、电机输出扭矩和变速器传动比。
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:377.0i i n r u gi ek ai ⨯⨯=(km/h ) (1)其中:k r 为车轮滚动半径,m;w F =汽车的滚动阻力:f G F a f ⨯=(N ) (4)其中:a G =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r F :w f r F F F +=(N ) (5)注:可画出驱动力与行驶阻尼平衡图3.1.3各档功率计算汽车的发动机功率:9549)()(ea tq a ei n u T u P ⨯=(kw ) (6)其中:)(a ei u P 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速(或车速)下发动机的功率。
汽车的阻力功率:t aw f r u F F P η3600)(+=(kw ) (7)3.1.43.1.5a a 最大的一个为最高车速,否则以最高档额定车速c a u 作为最高车速m ax .a u 。
额定车速按下式计算0377.0i i n r u h g ce k c a =(km/h ) (10)其中:c e n 为发动机的最高转速h g i 为最高档传动比3.1.5.2 附着条件校验根据驱动形式计算驱动轮的法向反力n F驱动形式4*4全驱:a n G F =4*2前驱:)(a L L G F a n -=4*23.1.6i ac u .]4*2g4*2后驱:)arctan(2.g m i h L a ϕϕα-=,计算2.m i α 其中:b ——满载或空载质心到后轴的距离ϕ——道路附着系数L ——轴距取1.m i α、2.m i α之小者作为一档或直接档的最大爬坡度3.1.7最大起步坡度t k gq eq q r i i T Fd η⨯⨯⨯=0max (N ) (12)其中:m ax eq T 为发动机的最大输出扭矩q g i 为起步档位的传动比,这里分别取一档传动比和二档传动比0i 为主减速器的传动比t η3.1.82,1(i i =✧ 1i δ=✧ 1i δ=其中:m ——满载或空载质量)...2,1(p i i =档加速度)()(f D g m F u F a i iq r a ti i -=-=δδ......(16) 其中:i a 为第)...2,1(p i i =档对应不同转速(或车速)下的加速度注:可画出加速度倒数随车速变化的曲线✧确定最佳换档点:设从第i 档换到1+i 档(1...2,1-=p i )的最佳换档点对应的车速为i ab u ✧ 计算加速时间⎰=21)(16.31u u a a i du u a T (s)......(17) ✧ 计算加速距离 dt u S t t a i ⎰=2(s) (18)⎰=aeas u u ap du t 11......(19) u P p =m m =η0m 为整车整备质量3.2经济性计算公式3.2.1直接档(或超速档)等速百公里油耗计算✧ 按下式计算行驶阻尼功率r P :)36001076140(136a a a D tr u f G u A C P +⨯=η(kw ) (22)✧ 按下式计算对应的发动机转速e n :a k d g e u r i i n 377.00=(r/min ) (23)其中:d g i ——直接档(或超速档)传动比✧ 根据万有特性,通过插值求出对应于上面计算结果r P 、e n 的有效燃油消耗率e g (g/kw ·h )e e g P Q .1100=(L/100km )......(24) 其中:γ3.2.2n s =v v n e =S n t =n n s k g s r i n 377.0=其中:h g i 为最高档传动比✧ 终点燃油消耗率n e g以末速度n e v 对应的发动机转速n e n 和)(n e en v P 插值得到n gen n e k gh e v r i i n 377.00⨯= (28) (29)如果500<n t S ,则1+=n n 再次计算,否则停止,并以n t Q 作为500Q 。
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
2400Nm
2 最高行驶车速的计算
最高车速的计算式如下:
mph
h km i i r
n V g 5.43/70295
.61487
.02400377.0.377.00
max ==⨯⨯⨯
=⨯= (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 r
g m i i T d
g 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 2
max ).15.21....(36001
V 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
kw
1005.8970)15.217016.86.0016.08.918000(86.036001).15
.21....(360012
max
2
max
<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。
车辆在14%坡度上以10km/h 的车速行驶时所需的电机峰值功率计算式为:
kw 100w 5.8810)15.211016.86.08cos 016.08.9180008sin 8.918000(86.036001).15
.21..cos ...sin ..(36001
20
02
max <k V V A C f g m g m P slope
slope 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 )。
通常,bat E 、0bat R 均是电池工作电流bat I 以及电流电量状态值SOC (State Of
Charge )的函数,进行电池计算时,要考虑电池工作最差的工作状态。
假设SOC 为其设定的最小允许工作状态值(SOC low ),对应的电池电动势bat E 和电池等效内阻0bat R 来计算电池放电的最大功率,即可得到如下计算表达式:
铅酸电池放电功率:
bat
bat bat bat bat bat bd I I R E I U P )..(.0-==
(4-2)
上式最大值,即铅酸蓄电池在SOC 设定为最小允许工作状态值时所能输出的最大功率为:
2
max 4bat bat
bd R E P =
(4-3)
以上仅是一个理论计算值。
实际上,当电池以U bat /(2R bat0)的放电电流放电时,
由于产生大量的热将会对电池起到破坏的作用,严重缩短电池的使用寿命。
出于此考虑,通常要求电池工作在电压处于2/3~1倍的范围内。
另外从磷酸锂铁蓄电池的放电效率:
bat
bat
bat bat bat bat bd E U I E I U =
=..η
(4-4)
来看也可保证蓄电池具有较高的工作效率。
因此,在实际应用中,磷酸锂铁蓄电池的最大输出功率应限制为:
2max 92bat bat
bd R E P =
(4-5)
在进行单个电池的输出最大功率计算时,应选择蓄电池在SOC 最差的情况下,即一般取SOC=0.1时,来计算其输出的最大功率,即
kw R E P bat bat bd 21
.09302922
02max =⨯⨯==
(4-6) 因此,满足电动机的最大输出功率需求所需的电池个数,可通过下式计算得到,即
6
.5295
.02100
.max =⨯=
=
mc
bd bat P P n η,取
53=bat n
(4-7) 式中:
mc η—电机及控制器的工作效率;
max bd P —最小允许SOC 值下电池组提供的功率。
设计的电池组个数为168个,满足条件。
5.2通过行驶能量来确定续驶里程
采用容量为3.33V/150Ah 磷酸锂铁蓄电池,将两个电池并联,电压不变,电
流相加,所以容量变为3.33V/300Ah ,当其SOC 控制在0.1~1.0之间时平均开路电压约为Voc=3.69V ,而电池端电压el U mod 按2/3~1倍开路电压估计。
这样按设计要求的电池组(设计取168=bat n )的ess U 可通过下式计算得到,即
V U n U el bat ess 6.51683.111682
)
132(69.3168.mod =⨯=+⨯⨯
==
(4-8)
而两个蓄电池并联后实际放出的能量为Ah C C a 2703009.0)1.00.1(=⨯=⨯-= (4-9)
因此,电池实际放出的能量可由下式计算得到,即
kwh C U W ess ess 48.1391000
270
6.5161000=⨯=⨯=
(4-10) W ess —电池的实际能量(kwh); U ess —电池的平均工作电压(V);
C —电池实际放出的容量(Ah )。
若纯电动汽车一次充电以V el (40km/h )的车速均速行驶,则所需的功率可由下式计算:
kw V V A C f g m P el
el
d el 4140)15.214016.86.0016.08.918000(86.036001).15
.21....(.360012
2
≈⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=η
(4-11)
则,行驶里程S 所需的能量为:
)/(el el el road V S P t P W ⨯=⨯= (4-12) P el —行驶里程S(km)所需的功率(kw);
W road —行驶里程S(km)所需的能量(kwh)。
欲使电池组能够满足续驶里程的能量需求,即
)/(1000/.mod el el el road mc el bat mc ess V S P t P W C U n W ⨯=⨯=>⨯⨯⨯=ηη
(4-13)
式(4-13)通过变化可得如下关系式:
km p V W S el el mc ess 4.12241
40
*9.0*48.139..==<
η
(4-14)
由此,用168组并联蓄电池组,即336个蓄电池,每2个并联之后串联,在满载的时候,在平路以40km/h 的时速行驶,续驶里程为122km 。
T
g d i i r V A C f g m T η../).15.21....(02
max
max
+=。