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純電動汽車的性能指標(biāo)
2021-12-13 09:58:00· 來源：驅(qū)動視界
一、純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性1. 試驗循環(huán)行駛工況純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要是充足電后的續(xù)駛里程，而在不同的行駛工況下，行駛里程會有很大的差異。試驗循環(huán)行駛工
一、純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性
1. 試驗循環(huán)行駛工況
純電動汽車的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)主要是充足電后的續(xù)駛里程，而在不同的行駛工況下，行駛里程會有很大的差異。
試驗循環(huán)行駛工況是指預(yù)先確定的行駛速度與時間的變化關(guān)系圖線。電動汽車在試驗時必須按規(guī)定的速度和時間程序行駛。
圖1 美國城市循環(huán)工況（UDDS）
圖2 ECE-R15循環(huán)工況
圖3 日本10-15循環(huán)工況
圖4 SAE的J227a試驗循環(huán)工況
表1 SAE的J227a試驗循環(huán)工況參數(shù)
圖5 我國試驗循環(huán)的組成
2. 續(xù)駛里程
純電動汽車在蓄電池充足電的狀態(tài)下，按一定的行駛工況，能連續(xù)行駛的最大距離(單位為km)稱為續(xù)駛里程。
續(xù)駛里程的測試分為工況法和等速法。
工況法：
工況法測試?yán)m(xù)駛里程是在底盤測功機(jī)上按圖4一7規(guī)定的試驗循環(huán)工況進(jìn)行的。試驗時將試驗車輛加載到規(guī)定的試驗質(zhì)量，在工況試驗循環(huán)結(jié)束時，記錄試驗車輛駛過的距離(km)，該距離即為工況法測量的續(xù)駛里程。
等速法：
等速法測試?yán)m(xù)駛里程是在道路上進(jìn)行的，讓車輛以(60±2) km/ h或(40±2) km/h的速度等速行駛，當(dāng)蓄電池達(dá)到一定放電深度時，車輛駛過的距離(km )即為等速法測量的續(xù)駛里程。
3. 等速工況續(xù)駛里程的計算
式中
G—整車重力(N);
f一輪胎滾動阻力系數(shù);
CD—空氣阻力系數(shù);
A—迎風(fēng)面積(m2)
當(dāng)蓄電池組總能量為EB(單位為kW·h)時，純電動汽車在勻速行駛時的續(xù)駛里程(單位為km)為：
式中
ηT—傳動系統(tǒng)機(jī)械效率;
ηmc—電動機(jī)及控制器效率;
ηDOD—蓄電池的放電深度，在實際使用中，為了保護(hù)電池，防止其完全放電受損，保證電池的壽命，一般要求ηDOD≦75%;
ηq—蓄電池的平均放電效率。
4. 續(xù)駛里程的影響因素分析
二、純電動汽車的動力性
1. 電動機(jī)的特性
（1）電動機(jī)的工作特性
在低速區(qū)域（低于基速），電動機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩特性;在高速區(qū)域（高于基速），電動機(jī)具有恒功率特性。
轉(zhuǎn)速比x定義為最高轉(zhuǎn)速與基速的比值。
圖6 典型變速電動機(jī)的工作特性
（2）電動機(jī)的機(jī)械特性圖4一9所示的是一臺具有不同轉(zhuǎn)速比(x=2, 4, 6)的60kW電動機(jī)的機(jī)械特性曲線。
圖7 具有x=2,4,6的60KW電動機(jī)的機(jī)械特性曲線
2. 動力性指標(biāo)
（1）最高車速
汽車的最高車速是指汽車在無風(fēng)的條件下，在水平良好的硬路面上所能到達(dá)的最高車速。
1 km最高車速 通常簡稱為最高車速，是指純電動汽車能夠往返各持續(xù)行駛lkm以上距離的最高平均車速。
30min最高車速 是指純電動汽車能夠持續(xù)行駛30min以上的最高平均車速:
2. 動力性指標(biāo)
（2）最大加速能力
純電動汽車的加速能力用從速度v1加速到速度v2所需的最短時間(單位為s)來評價。
M1 , N1類純電動汽車，采用0一50km/h原地起步加速時間和50一80km/h超車加速時間;
M2 , M3類純電動汽車，采用0一30km/h原地起步加速時間和30一50 km/h超車加速時間。
（3）爬坡能力
純電動汽車的爬坡能力用坡道起步能力和爬坡車速來評價。
坡道起步能力是指純電動汽車加載到最大設(shè)計總質(zhì)量時在坡道上能夠起動且1min內(nèi)向上行駛至少10m的最大坡度。
爬坡車速是指加載到最大設(shè)計總質(zhì)量后，純電動汽車在給定坡度(4%和12%)的坡道上能夠持續(xù)行駛1 km以上的最高平均車速。
3. 動力性指標(biāo)的計算
（1）電動汽車最高車速的計算
電動機(jī)發(fā)出的功率全部消耗于車輛阻力。
若電動機(jī)的額定功率為Pe(單位為kW)，則汽車的功率平衡方程為
式中
Pf—克服滾動阻力所需功率(kW );
Pw—克服空氣阻力所需功率(kW);
ηT—傳動系統(tǒng)機(jī)械效率。
根據(jù)電動機(jī)功率曲線與負(fù)載功率曲線的交點，就可以求出最高車速。~(單位為km/h)。
通常在選用較大功率的牽引電動機(jī)或大傳動比的某些設(shè)計中，并不存在這樣的交點。此時，最高車速由電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速nmax (單位為r/min )決定。
式中 r一車輪半徑( m);
itmin—傳動系統(tǒng)最小傳動比。
2）電動汽車的爬坡能力
計算電動汽車的爬坡能力是指車輛在良好的路面上克服滾動阻力和空氣阻力之后，其后備功率在穩(wěn)定車速條件下全部用來爬坡時所能爬上的最大坡度。
汽車行駛方程為
Ft=Ff+Fi+FW
式中
Ft—汽車驅(qū)動力(N）；
Ff—滾動阻力(N)；
Fi—坡道阻力(N)；
Fw—空氣阻力(N)。
根據(jù)汽車行駛方程可計算出最大坡度角α為:
在低速時，爬坡能力要大得多，基于上式的計算結(jié)果將產(chǎn)生顯著偏差，而應(yīng)按下式計算:
為汽車的動力因數(shù)。
（3）電動汽車的加速性能
汽車加速時的行駛方程為
Ft= Ff+Fw+Fj
即
式中
Tm—電動機(jī)轉(zhuǎn)矩(Nm};
it—傳動系統(tǒng)傳動比;
r 一車輪半徑(m};
m-整車質(zhì)量(kg);
δ—旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。
Iw—車輪轉(zhuǎn)動慣量;
If—電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量。
在不同車速下加速時的加速度為
若最終車速位于恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，則加速時間t(單位為s)為
若最終車速位于恒功率區(qū)，則
vb—電動機(jī)為基速時的汽車車速(km/h);
Pt—驅(qū)動功率（kW）。
三、電動機(jī)類型和性能參數(shù)的選擇
1. 電動機(jī)的類型選擇
（1）純電動汽車對電動機(jī)的基本要求車輛行駛的工況較復(fù)雜，作為純電動汽車用的電動機(jī)必須能適應(yīng)這種復(fù)雜工況的要求。
純電動汽車對驅(qū)動電動機(jī)的基本要求如下:
1）較大的起動轉(zhuǎn)矩；
2）較寬的恒功率范圍；
3）較大范圍的調(diào)速功能，在低速時具有較大的轉(zhuǎn)矩，在高速時具有高功率；
4）要求電動機(jī)的外形尺寸盡可能小，質(zhì)量盡可能輕；
5）電動機(jī)的可靠性好，耐溫和耐潮性能強(qiáng)，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，運行時噪聲低，維修方便。
（2）純電動汽車適用的電動機(jī)驅(qū)動電動機(jī)的性能直接決定著純電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的性能。
目前純電動汽車采用較多的電動機(jī)主要是:
2. 電動機(jī)功率的選擇
電動機(jī)具有一定的效率特性，即一定的轉(zhuǎn)速和功率對應(yīng)一定的效率。
（1）根據(jù)純電動汽車的最高車速選擇
在選擇電動機(jī)功率時既要使整車具有一定的車速；
電動機(jī)經(jīng)常在較滿負(fù)載狀態(tài)下運行；
（2）根據(jù)純電動汽車的加速性能要求選擇
電動機(jī)的功率越大，純電動汽車的后備功率就越大，加速性能也就越好。
式中Vb—電動機(jī)基速時的汽車車速（Kw/h）
（3）根據(jù)車輛的爬坡性能要求選擇
電動汽車以某一車速Va（單位為Kw/h）爬上一定坡度i消耗的功率Pi（單位為Kw）為
電動汽車電動驅(qū)動機(jī)的最大功率應(yīng)能同時滿足汽車對最高車速、加速度以及爬坡度的要求。
所以電動機(jī)電動的額定功率為：
3. 電動機(jī)額定電壓的選擇
在相同輸出功率條件下，如果蓄電池組電壓高，
優(yōu)點：電流小，對導(dǎo)線和開關(guān)等電器元件要求較低；
缺點：需要數(shù)量較多的蓄電池串聯(lián)。
蓄電池組串聯(lián)的蓄電池越多，對蓄電池不均勻性的影響也就越大;
車載設(shè)備的安全保護(hù)級別也需要提高。
在相同輸出功率條件下，額定電壓低，
優(yōu)點：需要數(shù)量較少的蓄電池串聯(lián)。
蓄電池組串聯(lián)的蓄電池越少，對蓄電池不均勻性的影響也就越大;
缺點：要求導(dǎo)線截面積更大，功率開關(guān)器件額定電流更大，連接導(dǎo)線變粗而增大安裝布局的難度。
功率開關(guān)器件額定電流增大后其成本也隨之增加。
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