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纯电动汽车的性能指标

2021-12-13 09:58:00·  来源：驱动视界  
　
一、纯电动汽车的经济性1. 试验循环行驶工况纯电动汽车的经济性指标主要是充足电后的续驶里程，而在不同的行驶工况下，行驶里程会有很大的差异。试验循环行驶工
一、纯电动汽车的经济性
1. 试验循环行驶工况
纯电动汽车的经济性指标主要是充足电后的续驶里程，而在不同的行驶工况下，行驶里程会有很大的差异。
试验循环行驶工况是指预先确定的行驶速度与时间的变化关系图线。电动汽车在试验时必须按规定的速度和时间程序行驶。




图1 美国城市循环工况（UDDS）


图2 ECE-R15循环工况


图3 日本10-15循环工况


图4 SAE的J227a试验循环工况
表1 SAE的J227a试验循环工况参数




图5 我国试验循环的组成
2. 续驶里程
纯电动汽车在蓄电池充足电的状态下，按一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离(单位为km)称为续驶里程。
续驶里程的测试分为工况法和等速法。
工况法：
工况法测试续驶里程是在底盘测功机上按图4一7规定的试验循环工况进行的。试验时将试验车辆加载到规定的试验质量，在工况试验循环结束时，记录试验车辆驶过的距离(km)，该距离即为工况法测量的续驶里程。
等速法：
等速法测试续驶里程是在道路上进行的，让车辆以(60±2) km/ h或(40±2) km/h的速度等速行驶，当蓄电池达到一定放电深度时，车辆驶过的距离(km )即为等速法测量的续驶里程。
3. 等速工况续驶里程的计算


式中
G—整车重力(N);
f一轮胎滚动阻力系数;
CD—空气阻力系数;
A—迎风面积(m2)
当蓄电池组总能量为EB(单位为kW·h)时，纯电动汽车在匀速行驶时的续驶里程(单位为km)为：


式中
ηT—传动系统机械效率;
ηmc—电动机及控制器效率;
ηDOD—蓄电池的放电深度，在实际使用中，为了保护电池，防止其完全放电受损，保证电池的寿命，一般要求ηDOD≦75%;
ηq—蓄电池的平均放电效率。
4. 续驶里程的影响因素分析


二、纯电动汽车的动力性
1. 电动机的特性
（1）电动机的工作特性
在低速区域（低于基速），电动机具有恒转矩特性;在高速区域（高于基速），电动机具有恒功率特性。
转速比x定义为最高转速与基速的比值。


图6 典型变速电动机的工作特性
（2）电动机的机械特性图4一9所示的是一台具有不同转速比(x=2, 4, 6)的60kW电动机的机械特性曲线。


图7 具有x=2,4,6的60KW电动机的机械特性曲线
2. 动力性指标
（1）最高车速
汽车的最高车速是指汽车在无风的条件下，在水平良好的硬路面上所能到达的最高车速。
1 km最高车速 通常简称为最高车速，是指纯电动汽车能够往返各持续行驶lkm以上距离的最高平均车速。
30min最高车速 是指纯电动汽车能够持续行驶30min以上的最高平均车速:
2. 动力性指标
（2）最大加速能力
纯电动汽车的加速能力用从速度v1加速到速度v2所需的最短时间(单位为s)来评价。
M1 , N1类纯电动汽车，采用0一50km/h原地起步加速时间和50一80km/h超车加速时间;
M2 , M3类纯电动汽车，采用0一30km/h原地起步加速时间和30一50 km/h超车加速时间。
（3）爬坡能力
纯电动汽车的爬坡能力用坡道起步能力和爬坡车速来评价。
坡道起步能力是指纯电动汽车加载到最大设计总质量时在坡道上能够起动且1min内向上行驶至少10m的最大坡度。
爬坡车速是指加载到最大设计总质量后，纯电动汽车在给定坡度(4%和12%)的坡道上能够持续行驶1 km以上的最高平均车速。
3. 动力性指标的计算
（1）电动汽车最高车速的计算
电动机发出的功率全部消耗于车辆阻力。
若电动机的额定功率为Pe(单位为kW)，则汽车的功率平衡方程为


式中
Pf—克服滚动阻力所需功率(kW );
Pw—克服空气阻力所需功率(kW);
ηT—传动系统机械效率。
根据电动机功率曲线与负载功率曲线的交点，就可以求出最高车速。~(单位为km/h)。
通常在选用较大功率的牵引电动机或大传动比的某些设计中，并不存在这样的交点。此时，最高车速由电动机的最高转速nmax (单位为r/min )决定。


式中 r一车轮半径( m);
itmin—传动系统最小传动比。
2）电动汽车的爬坡能力
计算电动汽车的爬坡能力是指车辆在良好的路面上克服滚动阻力和空气阻力之后，其后备功率在稳定车速条件下全部用来爬坡时所能爬上的最大坡度。
汽车行驶方程为
Ft=Ff+Fi+FW
式中
Ft—汽车驱动力(N）；
Ff—滚动阻力(N)；
Fi—坡道阻力(N)；
Fw—空气阻力(N)。
根据汽车行驶方程可计算出最大坡度角α为:


在低速时，爬坡能力要大得多，基于上式的计算结果将产生显著偏差，而应按下式计算:


为汽车的动力因数。
（3）电动汽车的加速性能
汽车加速时的行驶方程为
Ft= Ff+Fw+Fj
即


式中
Tm—电动机转矩(Nm};
it—传动系统传动比;
r 一车轮半径(m};
m-整车质量(kg);
δ—旋转质量换算系数。


Iw—车轮转动惯量;
If—电动机的转动惯量。
在不同车速下加速时的加速度为


若最终车速位于恒转矩区，则加速时间t(单位为s)为


若最终车速位于恒功率区，则


vb—电动机为基速时的汽车车速(km/h);
Pt—驱动功率（kW）。
三、电动机类型和性能参数的选择
1. 电动机的类型选择
（1）纯电动汽车对电动机的基本要求车辆行驶的工况较复杂，作为纯电动汽车用的电动机必须能适应这种复杂工况的要求。
纯电动汽车对驱动电动机的基本要求如下:
1）较大的起动转矩；
2）较宽的恒功率范围；
3）较大范围的调速功能，在低速时具有较大的转矩，在高速时具有高功率；
4）要求电动机的外形尺寸尽可能小，质量尽可能轻；
5）电动机的可靠性好，耐温和耐潮性能强，能够在较恶劣的环境下长期工作，运行时噪声低，维修方便。
（2）纯电动汽车适用的电动机驱动电动机的性能直接决定着纯电动汽车驱动系统的性能。
目前纯电动汽车采用较多的电动机主要是:




2. 电动机功率的选择
电动机具有一定的效率特性，即一定的转速和功率对应一定的效率。
（1）根据纯电动汽车的最高车速选择
在选择电动机功率时既要使整车具有一定的车速；
电动机经常在较满负载状态下运行；


（2）根据纯电动汽车的加速性能要求选择
电动机的功率越大，纯电动汽车的后备功率就越大，加速性能也就越好。


式中Vb—电动机基速时的汽车车速（Kw/h）
（3）根据车辆的爬坡性能要求选择
电动汽车以某一车速Va（单位为Kw/h）爬上一定坡度i消耗的功率Pi（单位为Kw）为


电动汽车电动驱动机的最大功率应能同时满足汽车对最高车速、加速度以及爬坡度的要求。
所以电动机电动的额定功率为：


3. 电动机额定电压的选择
在相同输出功率条件下，如果蓄电池组电压高，
优点：电流小，对导线和开关等电器元件要求较低；
缺点：需要数量较多的蓄电池串联。
蓄电池组串联的蓄电池越多，对蓄电池不均匀性的影响也就越大;
车载设备的安全保护级别也需要提高。
在相同输出功率条件下，额定电压低，
优点：需要数量较少的蓄电池串联。
蓄电池组串联的蓄电池越少，对蓄电池不均匀性的影响也就越大;
缺点：要求导线截面积更大，功率开关器件额定电流更大，连接导线变粗而增大安装布局的难度。
功率开关器件额定电流增大后其成本也随之增加。


 
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