电动汽车动力匹配设计规范

电动汽车动力性 匹配设计规范

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前 言

本标准主要规定了--有关客车底盘总布置的设计准则、技术要求、材料选用要求、设计评审要求、设计输出图样和文件的明细及制图要求。

本规范适用于--N2类货车整车设计。 本标准由--研发中心部提出。 本标准由--研发中心归口管理。 本标准由--研发中心负责起草。

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电动汽车动力匹配设计规范

1. 范围

本规范规定了电动汽车动力匹配设计规范的术语和定义、设计原则、设计过程、设计要点、设计计算、设计评审要求、设计输出图样和文件的明细及制图要求。

本规范适用于--整车动力性能匹配与计算。 2. 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 12534-1990 汽车道路试验方法通则 GB/T 12544-2012 汽车最高车速试验方法 GB/T 12543-2009 汽车加速性能试验方法

GB/T 18386-2017 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法 GB/T 19596-2017 电动汽车术语 3. 术语和定义

GB/T 19596-2017中界定的术语和定义适用于本标准。下列术语和定义适用于本文件。 1）最高车速：电动汽车能够往返各持续3公里距离的最高平均车速。 2）30分钟最高车速：电动汽车能够持续行驶30分钟以上的最高平均车速。 3）加速能力V1至V2：电动汽车由速度V1加速至速度V2所需的最短时间。

4）爬坡车速：电动汽车在给定坡度坡道上能够持续行驶1公里以上的最高平均车速。 5）电动汽车整备质量：包括车载储能装置在内的整车整备质量。 6）电动汽车试验质量：电动汽车整车整备质量与试验所需附加质量之和。 7）额定功率：额定条件下的电机输出功率。

8）峰值功率：在规定持续时间内，电机允许的最大输出功率。 9）额定转速：额定功率下电机的最低转速。

10）最高工作转速：对应于电动汽车最高设计车速的电机转速。 11）额定转矩：电机在额定功率与额定转速下的输出转矩。 12）峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 13）迎风面积：车辆行驶方向的投影面积。

14）传动系统机械效率：主要由主驱动电机转动效率、传动轴万向节传动效率与主减速器传动效率组成。

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15）本规范所引用的符号及意义如表1所示。

表1 本规范所引用的符号及意义

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 4. 原理及依据

整车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时有汽车受到的纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。 1)最高车速

最高车速vmax是指在水平良好的路面上车辆能达到的最高行驶速度。该指标仅反映车辆本身具有的极限能力，并不反映车辆实际行驶中的平均速度。

2)加速性能

车辆的加速能力常用原地起步连续换挡加速时间与最高档或次高档加速时间标志。

原地起步连续换挡的加速时间是指用一档或二档起步，以最大加速度按最佳换挡时间逐步换至最高档，加速至某一预定的距离或车速所需要的时间。该项指标反映了汽车自各种车速下的平均动力性。

代号 n r v m g G A Ttq Pe Ft Fw Fi Fj Ff α i D ig i0 ηT f CD φ δ P 物理意义 额定转速 满载时车轮滚动半径 车速 整车质量 重力加速度 整车重力 迎风面积 电动机最大扭矩 电动机功率 电动汽车驱动力 空气阻力 坡度阻力 加速阻力 滚动阻力 道路坡角 坡度 动力因数 主减速器传动比 主减速器速比 传动系统机械效率 滚动阻力系数 空气阻力系数 道路附着系数 旋转质量换算系数 阻力功率 单位 r/min m Km/h kg 2m/s N 2m N•m kW N N N N N 度 kW 3

最高档或次高档加速时间是指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需要的时间。该项指标反映了车辆加速行驶的安全性。

3)爬坡性能

车辆爬坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax来表示。最大爬坡度是指一档时车辆能够正常行驶的路面最大坡度。该项指标主要反映车辆低速行驶时的动力性。 5. 计算方法 5.1参数取值说明

  

迎风面积，由车辆三维模型或总布置图测量得出。 采用有级机械变速器传动系统效率值取78%-82%。 旋转质量换算系数采用经验公式计算：  

21.040.04ig（5-1）

空气阻力系数通常取0.5～0.8。车辆造型流线型性越强，空气阻力系数越小。

滚动阻力系数采用推荐的客车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数经验公式进行匹配计算：

4vvfcf0f1f4 （5-2）

100100其中：f0-0.0072～0.0120；

f1-0.00025～0.0028； f4-0.00065～0.002；

v -汽车行驶速度；

C -对于良好沥青路面，c=1.2。 5.2 动力性能匹配计算

汽车驱动力与行驶阻力平衡方程为：

FtFfFwFiFj （5-3）

1) 驱动力、行驶阻力及其平衡图

驱动力-行驶阻力平衡关系由电机转速特性、传动系统传动比、传动效率、车轮半径、空气阻力系数、迎风面积以及汽车质量等因素确定。

驱动力：

Ft滚动阻力：

Ttqigi0Trd （5-4）

Ffmgfcos （5-5）

4

空气阻力：

v2FwCDA （5-6）

21.15坡道阻力：

Fimgsin （5-7）

加速阻力：

Fjm汽车速度与驱动电机转速之间存在如下关系：

dv （5-8） dtv0.377rn （5-9） i0ig据以上公式，可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，进而绘制出汽车驱动力——行驶阻力平衡图。该图中最高档位下驱动力与行驶阻力曲线交点处对应速度值即为汽车最高速度。 2）动力因数

动力因数定义为

DFtFw （5-10） mg据此可估算汽车在各档位下的动力因数值，进而绘制动力因数图。 3）爬坡度曲线

汽车爬坡工况下，汽车驱动力主要用于克服空气阻力、滚动阻力、坡道阻力，忽略加速阻力。

由公式5-3及相关公式可知：

Df1D2f2 （5-11） arcsin21f

itg (5-12)

据此可估算车辆爬坡度，进而绘制爬坡度曲线图。 4）加速度曲线及加速时间

汽车加速能力以水平良好路面上行驶时能够产生的加速度来评价。加速工况下，汽车驱动力主要用于克服空气阻力、滚动阻力、加速阻力，忽略坡道阻力。

由公式5-3及相关公式可知：

du1FtFfFwaj （5-13） dtm 5

根据上式积分求解，得加速时间。 5）驱动电机功率

驱动电机功率需满足汽车加速要求、最大爬坡度、纯电动运行续驶里程等三项要求。车辆行驶过程中，功率平衡满足如下公式：

1mgfvmgivCDAv3mvdvPe （5-14） T36003600761403600dt最高车速时，忽略坡道阻力与加速阻力；最大爬坡度时，忽略加速阻力；结合以上两种情况确定驱动电机功率数值。

6）驱动电机转速

电机最高转速对成本、制造工艺与传动系尺寸等因素密切相关。配合应用条件要求，纯客车一般选用最高转速不大于6000r/min的低速电机。 7）主减速器传动比

传动比上限依最高车速工况确定。

ig0.377rn （5-15） v传动比下限依电动机最大输出转矩与最大爬坡度时的行驶阻力确定。

ig

Fmgsinmgfcos （5-16） TTTT1. 设计要点

1) 设计思路、过程必须符合国家法律法规和相关标准，强制性标准是首先要遵守的技术条件； 2) 模块化设计，设计计算时尽量考虑延续性、程序化，可备后续设计借用，以减少工作量和成本。

2. 设计总结

1) 自检：检查设计参数及所有设计过程，是否满足相关标准、车辆性能；

2) 设计经验总结：记录在设计过程中遇到的问题及改善的方案，以便后续设计参考； 3) 设计结果上传系统并发布； 4)

设计参数归档。

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