电动汽车整车性能参数计算课件.pptx

1、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 1 页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规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTO

2、MOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 2 页10. 1. 1整备质量10. 1. 2载荷或成员人数10. 1. 3最大总质量规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 3 页定义l指汽车自重， 汽车完全装备好后的质量。l指汽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l设计整备质量l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

3、稳定性。 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 4 页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l最大载荷与整备质量的比值。l提高自重利用系数，提高运输效率，提高车辆经济性能。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF

4、AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 5 页电动汽车目前主要功能是承载乘员l乘员的重量不固定。l乘员质量依据GB/T12428标准核算。uA级和I级客车 65kg/人u其他客车 78kg/人 驾驶员、乘务员等乘务人员 75kg/人u其他车辆 65kg/人乘员质量=乘员数每个乘员质量规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 6 页定义l车辆整备质量和车辆满载装载量总和，包括乘员和货

5、物。最大总质量的确定l与车辆承载结构和设备有关； 车桥、悬挂、车架、轮胎l与车辆的承载空间有关。l在整备质量与最大承载量之和基础上上浮100200kg；l一般取100 kg的整数倍数。最大总质量=整备质量+最大承载量返回规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 7 页 （1）最高车速l水平良好路面，汽车能够达到的最高行驶速度 l一般指设计车速，实际最高车速往往超过这个数据；l根据车辆的实际工况和动力性能共同确定的。 （2）加速时间l

6、表示了汽车的加速能力，l原地起步加速时间与超车加速时间 （3）汽车的最大爬坡度l代表了汽车的极限爬坡能力。l指车辆在满载或某一装载质量，良好路面上最大爬坡度。l爬坡时应置于最低挡或者处于低速大扭矩范围的时候。 返回规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 8 页10. 3. 1汽车的驱动力10. 3. 2汽车的行驶阻力规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF A

7、UTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 9 页运动状况力驱动力 Ft行驶阻力F平衡关系行驶方程式滚动阻力空气阻力加速阻力坡度阻力=FFitautmaxmax)(规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 10 页汽车的驱动力汽车的驱动力rTFtt=TgtqtiiTT*0=riiTFTgtqt*0=规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLO

8、GYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 11 页1. 电动机的电动机的机械特性机械特性l由电动机的机械特性来确定电动机转矩。由电动机的机械特性来确定电动机转矩。l与电动机种类和功率有很大关系。与电动机种类和功率有很大关系。9550nTPtqe=)kW(2/100060)W(602=nTnTTPtqtqtqe规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 12 页2

9、.传动系的机械效率传动系的机械效率 Pe电动机发出的功率 PT传动系中损失功率l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。l装有变速器，效率较低，0.920.95l轮毂电机驱动，效率要高，950.98eTeTePPPPP=1T规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 13 页3. 车轮的半径n自由半径 无载n静力半径 静载n滚动半径 动载 s转动n圈，实际车轮滚动距离。w车轮滚动圈数。一般不计差别，统称车轮半

10、径r，即srrrwrnsr2=rsrrrr规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 14 页1.滚动阻力l滚动阻力系数u实验测定u经验公式l滚动阻力WFff=afmgfWFfcos=05. 001. 00056. 00076. 0=fufa)km/h(3768. 060rn210003600u00aiirniigg=00000211. 00.0076iirnfg=0auiirg电机=规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN I

11、NSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 15 页2. 空气阻力l类型u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u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l计算221rDwuACF=221.15DawC AuF =2-41.2258N Smrauu=)N(2258. 1)36001000(212=aDwuACF规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEE

12、RING汽车工程学院汽车工程学院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规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 17 页 3. 坡度阻力l道路的坡度 坡高与坡的底长的比值u高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%。u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%。u对于城市道路来说，一般要求坡度不大于10%。 ashitan=amgaGFisinsi

13、n=GiGtgGFi=sin规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 18 页 4. 加速阻力l类型u平移质量加速阻力u旋转质量加速阻力l旋转质量换算系数 l计算dtdumFj=22022111riiImrImTgfw=返回2211gi=120.030.05=规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工

14、程学院电动汽车技术与原理 第 19 页电动机的功率 21cossin2tfwijDrduFFFFFfmgamgaC A umdt=tttPFu=trDtudtdumuACamgafmgP)21sincos(2=规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 20 页电动汽车功率计算（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能够稳定匀速行驶状态车辆应选用最大总质量 trDvuuACfmgP)21(2=cos1=sin0

15、=dd0ut =trDtudtdumuACamgafmgP)21sincos(2=规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 21 页电动汽车功率计算 （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 udtdumuACamgafmgPrDa)21sincos(2=规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF T

16、ECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院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规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 23 页电动汽车功率选择l选择功率计算公式计算的最大值l乘以一个功率系数返回功率系数规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGIN

17、EERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 24 页10. 5. 1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电动汽车加速性能规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 25 页 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

18、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l 最高车速越高，传动系统速比越小，爬坡能力越差l 爬坡能力越强，传动系统速比越大，最高车速越低规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 26 页（1）高速状态下的传动比需求irniirnrnrnrnrugt电机电机轮轮轮轮3768. 03768. 03768. 0)km/h(10003600602)m/s(6020=tunri3768. 0=0iii

19、g=高速挡最高车速 传动比 riTFTqtt=驱动力是否合适规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 27 页 （2）爬坡状态下的传动比需求最低前进挡 车速控制在 1020km/h 2121sincosrDtuACamgafmgF=dtdumuACamgafmgFrDt=2221sincostttTrFi2=riuntt654. 2=tunri3768. 0=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

20、变速器。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 28 页 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。l假定良好水平路面，无风或微风条件 dtdumuACfmgFrDt=221rFtTtiT=rdtdumuACfmgrDTt2iT21=fgnrACfgiirnACDgD=202g22T0gt0Ttimi2142. 0mriiTm223768. 0mriTdtdu返回

21、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 29 页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。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF

22、TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 30 页电池总能量qkazeQQQQQ=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luACfmgllFQrDtz221=aatPQ=tPQk=k212ezakDrakQQQQfmglC A u ltPPt=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 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车

23、工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 31 页单位能耗系数（比能耗）l单位里程单位质量能耗l单位 kWh/t/kml数值 0.0350.055l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MSQ =MQS =电池总能量 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 32 页单位里程能耗l单位里程消耗电池组电能l单位 kWh/km单位能量行驶里程l消耗单位能量行驶里程l单位 km/（kWh）比能耗l

24、单位里程单位质量能耗l单位 kWh/t/km规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 33 页单位里程容耗l单位里程消耗电池组电量l单位 Ah/km单位容量行驶里程l消耗单位容量行驶里程l单位 km/（Ah）比容耗l单位里程单位质量容耗l单位 Ah/t/km电动汽车单位里程能耗有效容量有效能量续驶里程单位能量行驶里程比能耗倒数除以质量乘质量单位里程容耗单位容量行驶里程比容耗倒数除以质量乘质量相乘相乘电动汽车能耗参数关系规格严格 功夫

25、到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 35 页问题: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？分析分析: 总质量14000 kg =14 t 消耗能量100 km14 t43 Wh/(kmt) =60200 Wh返回规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽

26、车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 36 页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确定电池的单体数量10. 7. 5计算案例规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 37 页理论需要的总电能整车的总电能总电能系数MSQ =1.21.3 QQ=规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHO

27、OL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 38 页 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规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院

28、汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 39 页电动汽车常用电压等级 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院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规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电

29、动汽车技术与原理 第 41 页 （1）根据总电压和电池单体电压确定电池单元数l额定总电压除以单体电池电压，得出电池单元数量；l电池单元数进行规整，电池箱电池容量和数目尽量相等；l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l总电池能量除以单体电池电能，得出单体电池的总数量。l考虑电池单体配成电池组的影响，并通过计算圆整。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 42 页l设计参数l电动汽车的总质

30、量 18tl比能耗 0.05kWh/t/kml续驶里程 150kml额定电压 520Vl电池箱 10箱l磷酸铁锂电池 3.2Vl电能系数 1.2 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 43 页Ah41.316.5wh/3.2V0121/U111= QC.5wh0121160/kwh1621=Q(kwh) 16205. 0150182 . 1=MSQQ160162.52 . 3/5201=N总电能 计算步骤 电池单元数 单元能量

31、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 规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 44 页1610/1=N64416=单箱单元数 64041= NN)(kwh84.163802 . 36400=Q计算步骤 电池型号 50Ah、60Ah、80Ah、100Ah单元电池格数 4Ah80/Ah41.316Ah80/1=C单箱电池格数 单格电池

32、总数量 返回规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 45 页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。规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOG

33、YSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 46 页为了增加动力性，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。degtmbE=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规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 47 页电池电机传动系车轮自重坡度加速风阻EbEeEdEd电动车能量传递与损耗dgedewEE=wbddebeEEEEEEE=tmbbdEE=dgetmb返回规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院电动汽车技术与原理 第 48 页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?