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1、电动汽车动力性能分析与计算电动汽车动力性能分析与计算 版电动汽车与传统内燃机汽车之间的主要差别是采用了不同的动力源，它由蓄电池 提供电能，经过驱动系统和电动机，驱动电动汽车行驶。电动汽车的能量供给和消耗， 与蓄电池的性能密切相关，直接影响电动汽车的动力性和续驶里程，同时影响电动汽 车行驶的成本效益。电动汽车在行驶中，由蓄电池输出电能给电动机，用于克服电动汽车本身的机械 装置的内阻力，以及由行驶条件决定的外阻力。电动汽车在运行过程中，行驶阻力不 断变化，其主电路中传递的功率也在不断变化。对电动汽车行驶时的受力状况以及主 电路中电流的变化进行分析，是研究电动汽车行驶性能和经济性能的基础。1、电动汽
2、车的动力性分析1.1电动汽车的驱动力电动汽车的电动机输出轴输出转矩M，经过减速齿轮传动，传到驱动轴上的转矩Mt，使驱动轮与地面之间产生相互作用，车轮与地面作用一圆周力F0,同时，地面对驱动轮产生反作用力 Ft.Ft与F0大小相等方向相反，Ft方向与驱动轮前进方向一致， 是推动汽车前进的外力，将其定义为电动汽车的驱动力。有：阳牛二警L式中,庇为电动汽车驰动力勒胚为电动机输出转矩念为减速器 或变速器传动比阳为主减速器传动比诃为电动汽车电动机 输出轴至驱动轮的机械传动装理的总效率汀为驱动轮半径。电动汽车机械传动装置是指与电动机输出轴有运动学联系的减速齿轮传动箱或变 速器、传动轴及主减速器等机械装置。
3、机械传动链中的功率损失包括：齿轮啮合点处 的摩擦损失、轴承中的摩擦损失、旋转零件与密封装置之间的摩擦损失以及搅动润滑 油的损失等。1.2电动汽车行驶方程式与功率平衡电动汽车在上坡加速行驶时，作用于电动汽车的阻力与驱动力始终保持平衡，建 立如下的汽车行驶方程式：唧旳侶(2)=G 4i+dT 式(2).(3)中斥为电豹汽车行驶时的滚动阻力；比为电动汽 车行驶时的空气阻力；庄为电动汽车行驶时的坡道阻力泻为 电动汽车行驶时的加速阻力浑为电动汽车的產朮#为滚动 阻力系数沦为坡逋痈为空气阻力系数皿为车辆的迎凤面 积网为车速話为爬坡度必为旋转质量换算系数；半为电动汽 车的行驶加進度。以电动汽车行驶速度 va
4、乘以(2)式两端，考虑机械损失，再经过单位换算之后可得：p - 1 G/cosop,” q 3600b Gsinar. # CjAvl7&+ 360 * IF)或Pp* (彷 号)(5)由(4)、(5)两式可以看出，电动汽车在行 驶时，电动机传递到驱动轮的输出功率与体现在 驱动轮上的阻力功率始终保持平衡。将(4)变换可 得：丹吟心)式中PM为电动机的输出功率。用曲线图表示上述功率关系，将电动机的输 出功率、汽车经常遇到的阻力功率疋巴I与对应 车速的关系归置在x-y坐标图上得到电动汽车功 率平衡图如图1所示。利用功率平衡可定性分析电动汽车设计中 的有关动力性问题，另外，根据功率平衡能看出 电动汽
5、车行驶时电动机的输出功率，所以经济性 分析中也常用到它。1.3电动汽车动力性能计算与内燃机汽车相似，电动汽车的动力性指标 有三种，即最高车速、最大加速能力和最大爬坡 度。汽车的最高车速是指汽车在无风的条件下， 在水平良好硬路面上所能到达的最高速度。电动 汽车的最高车速计算：(0戎中3主驱动电动机的工作转速;耳为主驱动电动机因量 大隈流工作时车辆義得的塑动力評一为主驱动电动机的给 离工作转邀*满足(7)式的最大值即为反映车辆动力性的 扌旨标Vamax。汽车的加速能力用汽车原地起步的加速能 力和超车加速能力表示，通常米用汽车加速过程 中所经过的加速时间和加速距离作为评价汽车 加速性的指标。电动汽车
6、的加速时间计算为：3-6* 2鷄如 式中，巩、分别为加速行驶的起始车連和终止李速。汽车的爬坡能力是指汽车在良好道路上以 最低行驶车速上坡行驶的最大坡度。电动汽车爬 坡度的计算：| . i严需-arc tan2、电动汽车主电路的负载电流分析电动汽车在行驶过程中，所需的阻力功率随 时都在变化，电动机的输出功率也将随阻力功率 的变化而变化。电动汽车主电路中传递的电功率 也是在不断变化，但与所需的阻力功率始终保持 平衡。通常，电动汽车在运行过程中，主电路中 的电流变化较大，主电路电流的大小不仅影响系 统的散热与正常工作，而且直接影响蓄电池的放 电性能与使用寿命，同时影响一次充电后的续驶 里程。当采用交
7、流感应电动机时，电动汽车的主电路是 指给电动汽车行驶提供所需能量的电路，即动力 蓄电池组到控制器和逆变器之间的直流电路， 以 及逆变器与交流感应电动机之间的交流电路， 如 图2所示。图2电动汽车的主电路为了简化起见，我们在分析主电路的负载电 流时总是假定蓄电池的端电压以及逆变器的输o 1000出电压保持不变。电动汽车在平路上等速行驶时 所需的功率换算至电机输出轴为：(10假定电动汽车主电路的电压保持不变， 根据 图2即可计算电动汽车等速行驶工况的主电路 负载电流。电动汽车主电路中的直流电路的负载电流 为(假设逆变器的效率为 n MI,电动机的效率为 nM)：J 一生P* (11)式中为动力蕃电
8、池纽的输出功率过伪动力蓄电池组串联 时的端琨压Q电动汽车主电路中交流电路的负载电流为:站 qw (12)式中Fwt为电动机的输人功率为逆变器输岀端的线竜压, c囲为交流感应电动机的功率因数。同样，可以计算电动汽车在加速行驶时的主 电路的负载电流或在坡道上等速爬坡时主电路 的负载电流。3、结论通过以上分析可以看出，电动汽车的动力性与其行驶过程中的能量消耗密切相关， 因此，应 当通过提高动力蓄电池的性能、降低滚动阻力和 空气阻力的能耗等措施来提高电动汽车的动力 性能。另外，由于行驶时电动汽车主电路电流的大 小直接影响蓄电池的放电性能与使用寿命， 同时 影响一次充电后的续驶里程，因此在设计电动汽 车时，应综合考虑电池的质量、驱动电动机的电 压和额定电流、加速性能、续驶里程及安全性能 等因素，通过系统优化来改进电动汽车的性能和 降低成本
