純電動汽車動力性標(biāo)定方法研究

范青海

摘 要：文章基于某純電動汽車動力性標(biāo)定過程，對汽車行駛阻力進(jìn)行分類分析，對最高車速、加速性能、爬坡性能的設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行分解轉(zhuǎn)化，最后確定電機(jī)輸出的驅(qū)動功率、驅(qū)動扭矩，有效保證了車輛的動力性測試結(jié)果滿足設(shè)計指標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：純電動汽車;動力性;驅(qū)動扭矩;行駛阻力

中圖分類號：U469.72 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）21-05-03

Abstract： Based on the dynamic performance calibration process of a pure electric vehicle， the paper classifies and analyzes the driving resistance of the vehicle， and decomposing and transforming the design indexes of maximum speed， acceleration performance and climbing performance， and finally determining the driving power and driving torque of the motor output， effectively guarantee the power performance of vehicle test results meet the requirements of design index.

Keywords： Pure electric vehicle; Dynamic performance; Driving torque; Driving resistance

CLC NO.： U469.72 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）21-05-03

引言

當(dāng)前，隨著日趨成熟的技術(shù)發(fā)展，純電動汽車品質(zhì)明顯提升，使消費(fèi)者的目光從燃油車開始轉(zhuǎn)向純電動汽車。加之國內(nèi)一些城市對燃油汽車實(shí)行搖號和限行，以及國家對純電動汽車的大力補(bǔ)貼及政策扶持，純電動汽車產(chǎn)銷量逐漸遞增。動力性是汽車最基本也是最重要的性能要求，良好的動力性可以減少汽車對交通資源的占用，提高整個交通系統(tǒng)的效率。

本文以某純電動輕型商用車為基礎(chǔ)，對純電動汽車的動力性標(biāo)定策略進(jìn)行分析研究。

1 動力性標(biāo)定參考

純電動汽車的動力性包含車輛的最高車速、加速性能、爬坡性能。

以車輛的部件參數(shù)表和性能達(dá)標(biāo)書為參考，對車輛進(jìn)行驅(qū)動扭矩的標(biāo)定，使車輛的動力性滿足性能達(dá)標(biāo)書中設(shè)定指標(biāo)的要求。表1為車輛部件參數(shù)表，表2為性能達(dá)標(biāo)書中動力性指標(biāo)。

2 動力性標(biāo)定策略

（1）驅(qū)動力和行駛阻力

在動力性標(biāo)定過程中，車輛行駛阻力是一個很重要的參數(shù)，利用受力關(guān)系可以得出汽車的總行駛阻力，汽車的行駛方程可表示為：

式中：Ft、Ff，F(xiàn)i，F(xiàn)w，F(xiàn)a 分別為汽車行駛時的驅(qū)動力、滾動阻力、坡度阻力、空氣阻力、加速阻力，單位N。

利用道路滑行阻力系數(shù)，可以確定在不同車速下車輛的滾動阻力和空氣阻力之和。

式中：u：車速（km/h），F(xiàn)0、F1、F2為道路滑行阻力系數(shù)。表3為某純電動輕型商用車的道路滑行阻力系數(shù)。

（2）最高車速：汽車在平直路面所能達(dá)到的最高行駛車速

在平直路面穩(wěn)速行駛時，坡度阻力和加速阻力均為0，根據(jù)公式（1）、（2），可以計算出車輛保持最高車速u1行駛時需要電機(jī)輸出的驅(qū)動力。

式中：P：功率（kW），F(xiàn)t：驅(qū)動力（N），u：車速（km/h）。

將上一步計算出的驅(qū)動力帶入公式6，可以計算出車輛保持最高車速u1行駛時需要電機(jī)輸出的功率P1。

（3）爬坡性能：汽車在坡道上能夠成功起步且保持一定車速持續(xù)爬坡行駛的能力

根據(jù)公式（1）、（2）、（3）、（4），可以計算出車輛在4%的坡道上保持車速u2行駛時需要電機(jī)輸出的驅(qū)動力，帶入公式6，可以計算出需要電機(jī)輸出的功率P2。

根據(jù)公式（1）、（2）、（3）、（4），可以計算出車輛在12%的坡道上保持車速u3行駛時需要電機(jī)輸出的驅(qū)動力，帶入公式6，可以計算出需要電機(jī)輸出的功率P3。

根據(jù)公式（1）、（2）、（3）、（4），可以計算出車輛在25%的坡道上保持車速u4行駛時需要電機(jī)輸出的驅(qū)動力，帶入公式6，可以計算出需要電機(jī)輸出的功率P4。

（4）電機(jī)輸出最大功率、扭矩

將上述計算出的功率P1、P2、P3、P4帶入經(jīng)驗(yàn)公式7，計算需要電機(jī)輸出的最大功率P總。

根據(jù)公式8，可以由電機(jī)轉(zhuǎn)速計算出對應(yīng)的車速。

將之前計算出的需要電機(jī)輸出的最大功率P總，帶入公式9，計算出中、高轉(zhuǎn)速段的驅(qū)動扭矩，低轉(zhuǎn)速段直接采用電機(jī)的峰值扭矩，并經(jīng)過扭矩平順處理后，得到電機(jī)在各轉(zhuǎn)速下的最大扭矩，如表4所示，為某純電動輕型商用車標(biāo)定后的最大驅(qū)動扭矩。

（5）加速性能：汽車在平直路面從速度1加速到速度2所需的最短時間

根據(jù)各轉(zhuǎn)速下的最大扭矩和道路行駛阻力，分別帶入公式1、2、5、8，可以得到公式10，計算出車輛在各車速下的加速度a。

根據(jù)公式11、12，對加速度的倒數(shù)進(jìn)行積分，可以計算出加速時間。

如果加速時間不滿足設(shè)計指標(biāo)要求，則回到上述步驟，將最大功率P總逐步加大，直到計算出的加速時間滿足設(shè)計指標(biāo)要求，且需要留有一定的裕量。

3 動力性測試結(jié)果

上述驅(qū)動扭矩經(jīng)過實(shí)車道路測試以及標(biāo)定優(yōu)化調(diào)整后，在轉(zhuǎn)轂上按照《GBT 18385-2005 電動汽車 動力性能 試驗(yàn)方法》的要求進(jìn)行了復(fù)測，動力性測試結(jié)果均滿足設(shè)計指標(biāo)要求，圖1為車輛動力性道路測試數(shù)據(jù)，表5為車輛動力性轉(zhuǎn)轂測試結(jié)果。

4 結(jié)束語

本文對純電動汽車動力性標(biāo)定的原理、策略和方法進(jìn)行分析研究，對標(biāo)定后的數(shù)據(jù)在實(shí)車道路和轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)中進(jìn)行測試驗(yàn)證，確保了最高車速、加速性能、爬坡性能都能夠滿足設(shè)計指標(biāo)的要求。

參考文獻(xiàn)

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