基于ADVISOR核心的电动汽车性能计算和匹配设计实现

基于ADVISOR核心的电动汽车性能计算和匹配计算设计实现

卜柏营

本文以电动汽车整车性能计算和匹配为主要研究对象，基于ADVISOR软件内核及系统结构和工作原理，对其工作过程中的一些重要模块进行深入细致地分析，以便于优化过程中对系统参数的调整优化，具体包括路况模块、整车模块、齿轮箱模块、主减速器模块、电机控制模块以及电池模块。在了解其工作原理和工作过程的基础上，建立了新的专门针对电动汽车仿真的EVlab平台软件。EVlab 软件针对公司电动汽车整车匹配的要求，在基于ADVISOR的内核基础上，对其进行一定的改进和优化，并对一些儿新的功能进行提升。形成自己的特点。

关键词：电动汽车汽车性能计算及匹配仿真分析 ADVISOR EVlab

1．概述

本文以电动汽车整车性能计算和匹配为主要研究对象，基于ADVISOR软件内核及系统结构和工作原理，对其工作过程中的一些重要模块进行深入细致地分析，以便于优化过程中对系统参数的调整优化，具体包括路况模块、整车模块、齿轮箱模块、主减速器模块、电机控制模块以及电池模块。在了解其工作原理和工作过程的基础上，建立了新的专门针对电动汽车仿真的EVlab平台软件。EVlab 软件针对公司电动汽车整车匹配的要求，在基于ADVISOR的内核基础上，对其进行一定的改进和优化，并对一些儿新的功能进行提升。形成自己的特点。

2. 纯电动汽车动力系统分析

动力传动系统是电动汽车最主要的系统,电动汽车行驶时的行性能主要是由其动力传动系统性能所决定的。纯电动汽车的动力传动系统主要包括电池、电机以及传动比部分。

2.1 纯电动汽车的电池工作特性

电池为电动汽车的行驶提供能量来源，同时电池的优劣直接影响到电动汽车的续驶里程、行驶效率等。电池的功率密度决定了电动汽车的最高车速和加速能力的高低，而其能量密度则决定了一次充电所能达到的续驶里程。所以说，电池也是决定电动汽车性能的一个关键因素。

目前常用的有4种电池模型：

第一种模型是最近发展起来的一种模型，被称为RC模型，它包含了电池的动态影响。

第二种模型被称为Rint模型，它描述了电池电源电压和内阻的特性。

第三种模型是基础的铅酸电池模型。

第四种模型为铅酸电池的神经网络模型。

在此主要介绍Rint 型电池的电池特性，包括电池充放电特性、电池的容量特性、电池端电压特性以及电池的内阻特性。

1.电池充放电特性

电池的充放电特性是指在充放电时电池端电压随时间的变化特性。电池充电时端电压随时间变化的曲线被称为电池充电特性曲线；电池放电时端电压随时间变化的曲线被称为电池放电特性曲线。它们之间存在一定的函数关系，即

f(t)U cf = （2-1）

式中 cf U —电池充放电电压；

t —电池充放电时间。

因为电池的充放电电压与电池的端电压U 有关，而电池的端电压与电池SOC (电池有效荷电量)及周围环境温度T 有关，所以电池的充放电特性也与电池工作时的SOC 值和工作时的环境温度T 有关。

2．电池容量特性

电池性能的重要性能指标之一是电池容量，它表示在一定条件下（放电率、温度、终止电压等）电池放出的电量（可用JS-150D 做放电测试），即电池的容量，通常以安培.小时为单位。电池容量特性是指电池的容量与充放电电流以及电池工作环境的温度之间的函数关系，即

）t ,i T,（f C a = （2-2）

为了便于理解，故定义了电池的荷电状态—SOC 。SOC 是state of charge 的缩写，指荷电状态。是当电池使用一段时间或长期搁置不用后的剩余容量与其完全充电状态的容量的比值，常用百分数表示。SOC=1即表示为电池充满状态。电池的SOC 值也与电池的充放电电流和电池工作的环境温度有关，即，

)t ,i f(T,SOC a = （2-3）

式中 C —电池容量（Ah ）；

T —电池工作温度（℃）；

a i —电池充电或放点电流（A ）。

3．电池端电压特性

电池的端电压是指电池充电或放电结束静置一段时间后量取电池正负极获得的电压。电池在开路状态下的端电压被称为开路电压。开路电压是关于电池点亮状态SOC和电池工作温度的函数，即

U= (2-4)

f(T,

SOC)

式中U—电池开路电压（V）；

T—电池工作温度（℃）；

SOC—电池电量状态。

4．电池内阻特性

电池内阻特性又称为电池效率特性，是指电池的效率与电池的SOC值和电池工作温度的函数关系，通常用能量效率和容量效率表示。能量效率是指电池放电时输出的能量和充电时输入的能量之比。容量效率是指电池放电时输出的容量和充电时输入的容量之比。因此，电池的内阻特性是电池等效内阻和电池的SOC值与电池工作温度之间的函数关系，即

R=（2-5）

f(T,

SOC)

2.2纯电动汽车的电机工作特性

作为电动汽车中的驱动部分，电机系统的类型和驱动性能直接决定了电动汽车的动力性能。它通过驱动控制器将电池的能量转变为汽车运行所需要的机械能，同时保证使汽车处要求的运行的最佳状态。电动汽车的性能直接受电机性能的影响。

纯电动汽车的工作特性主要包括，功率外特性、转矩外特性和效率特性。功率外特性为电机功率随电机转速变化的情况，转矩外特性即电机转矩随电机转速变化的情况。如图2-1为电动机在调速状态下的转矩外特性图和功率外特性图，从图中我们可以看出，交流异步电机在一定速度下恒扭矩输出，当超过这一速度后变为恒功率输出。

图2-1 电动机调速状态下的转矩外特性图和功率外特性图

在电动汽车的行驶过程中，由于在起步、等速、加速、爬坡、下坡、制动等不同行驶状态下，电机的输出状态是不同的，为了保证电动汽车以最理想的状态行驶，这便对电机在对应工作状态下的性能提出了要求。从图2-1中可以看出，电机的功率外特性分为额定功率外特性和峰值功率外特性，电机的转矩外特性分为额定转矩外特性和峰值转矩外特性。在汽车的起步、加速以及爬坡的时候，电机大部分时间工作在恒扭矩区域。这时候，为了能够将汽车的加速性和爬坡性提高，同时能够使电机在峰值扭矩区域内短时间工作。不过，为了保证汽车动力系统的安全，电机在这段区域的工作时间不能够太长。而当汽车在平稳行驶过程，速度变化较小时，电机的转矩能够减小，但需保证能够克服行驶过程中的阻力，这时候电机大部分时间都工作在额定特性区域的恒功率区域部分。

一般，电机过载能力用电机过载系数p λ 表示，定义为：电机峰值转矩

和额定转矩的比值。

e

max p T T λ （2-6） 式中

—载系数，通常取2～3；

—电机最大转矩（Nm ）；

—电机额定转矩（Nm ）。

从图2-1还可看出，电机能够两象限运行，即能够在转速方向不变的情况下，除了输出正转矩还能改输出制动的负转矩，而且正负转矩的两象限特性对称，这对于电动汽车制动时能量的回收有着重大的意义。

电机的效率特性与发动机的万有特性相同，这一参数能够反映系统的工作效率，其定义为：电机输出的机械效率与电机输入的电功率的比值]7[。

in out e P P η （2-7） 式中 e η—电机及控制器的效率；

out P —电机输出的机械效率（Kw ）;

in P —电机输入的电功率（Kw ）。

图2-2 电机效率特性图

图2-2为本文所选用电机的特效特性图，从图中可看出，电机比传统的汽车发动机效率要高，其最大运行效率可高达90％，最低运行效率也为70％，并且其高效率区域主要分布在中等转矩和中等转速的较大范围内，而在一定速度下，其低转速和低转矩区域内，电机的效率则相对较低。

通过上面的分析，我们可以看出，电机的工作特性为：

1）在理想的工作状态下，其工作区域可分为恒功率区和恒转速区。在一定速度下，表现的特性为恒转矩，而在超过这一速度时，则变为恒功率输出，这样能够满足电动汽车行驶时的要求。

2）为了将电动汽车的性能提高，在汽车起步、加速和爬坡的过程中，电机工作在恒转矩区域的峰值特性区域内，不过在这一区域内电机的运行

时间不能过长。而在汽车行驶比较平缓，速度变化较小时，电机工作在恒功率区域中额定功率区域部分。

3）电机能够两象限运行的性质使其对于电动汽车行驶过程中能量的制动回收具有重大作用。

4）交流异步电机的工作效率较高，其高效率区域主要集中在中等转速和中等转矩等范围较大的区域，这对于提高能量利用的效率意义很大。

2.3 电动汽车传动系统特性分析

对动力传动系统优化是提高纯电动汽车性能的主要手段之一，动力传动系统部件的参数设计和优化，如电机转矩和功率、传动系传动比的大小和各部件相互之间的配合都对电动汽车的动力性、经济性、续驶里程等有着重要影响。

而纯电动汽车传动系统，主要指的是主减速器和变速器，因此本文主要针对的便是对它们的传动比进行的优化。

传动系的总传动比是传动系中各部件传动比的乘积，即

c

0g t i i i i （2-8）

式中 g i —变速器的传动比；

0i —主减速器的传动比； c i —分动器或副变速器的传动比。

普通汽车没有分动器或副变速器，若装有三轴变速器且以直接挡作为最高挡时，传动系的最小传动比就是主传动比0i ；如变速器的最高挡位超速挡，则最小传动比应为变速器最高挡传动比与主传动比的乘积。二轴变速器没有直接挡，最小传动比为最高挡传动比与0i 的乘积。

就动力性而言，挡位数多，增加了电机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。就经济性而言，挡位数多，增加了电机在低消耗区工作的可能性，降低了能量消耗。所以增加挡位数能改善汽车的动力性和经济性。

同时，挡位数多还影响到挡与挡之间的传动比比值，比值过大会造成换挡困难。一般认为比值不宜大于 1.7～1.8。因此，如最大传动比与最小传动比比值越大，挡位数也应越多]6[。

实际上，对于挡位较少的变速器，各挡传动比之间的比值常常并不正好相等，即并不是正好按等比级数来分配传动比的。这主要是考虑各挡利

用率差别很大的缘故。汽车主要是用较高挡位行驶的，所以较高挡位相邻两挡间的传动比的间隔应小些，特别是最高挡与次高挡之间更应小些。

3. 电动汽车主要性能介绍

电动汽车的主要性能包括最高速度、加速能力、爬坡能力和续驶里程，下面针对这四方面分别加以介绍。

当汽车在坡道上上坡行驶时，还必须克服重力沿坡道的分力，成为坡度阻力。汽车加速行驶时，还需要克服加速阻力。因此，汽车行驶的总阻力为

j i w f F F F F F +++=∑ （3-1）

式中 f F —汽车滚动阻力（N ）；

w F —汽车空气阻力（N ）；

i F —汽车坡度阻力（N ）；

j F —汽车加速阻力（N ）。

下面分别对这几种阻力和汽车性能的关系进行介绍。

3.1 最高速度

最高车速是指在水平良好的路面（混凝土或沥青）上汽车所能达到的最高行驶车速。汽车在水平道路上等速行驶时，必须克服来自地面的滚动阻力和来自空气的空气阻力。

当汽车达到最高车速时，可以通过电动汽车的牵引力—行驶阻力曲线和功率平衡图来获得。

1.滚动阻力

车轮滚动时，轮胎与路面的接触区域与产生法向、切向的相互作用力以及相应的轮胎和支承路面的变形。轮胎和支承面的相对刚度决定了变形的特点。当弹性轮胎在硬路面（混凝土、沥青路）上滚动时，轮胎的变形是主要的。此时由于轮胎有内部摩擦产生弹性迟滞损失，使轮胎变形时对它作的功不能全部回收。

在良好路面上行驶时，滚动阻力为

Gf F f = （3-2）

式中 t F —电动汽车牵引力

G —电动汽车重力（N ）；

f —滚动阻力系数。

轿车轮胎在良好路面上的滚动阻力系数可用下面的公式

4a 4a 10)100

u (f )100u (f f f ++= （3-3） 式中，0f 、1f 、4f 分别为SR 级、HR 级和VR 级子午线轮胎的滚动阻力系数。

2.空气阻力

汽车支线行驶时受到的空气作用力在行驶方向上的分力称为空气阻力。空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分。作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向的分力，成为压力阻力；摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。

在无风条件下汽车在行驶过程中的空气阻力为

21.15

Au C F 2a D W = （3-4） 式中 D C —空气阻力系数；

A —迎风面积（2m ）；

a u —汽车行驶速度（km/h ）。

3.电动汽车牵引力

在电动机额定状态扭矩的外特性知道的情况下，电动汽车的牵引力为

r ηi i T F T 0g tq t =

（3-5） 式中 tq T —电动机额定输出转矩（Nm ）；

T η—传动系传动效率；

r —车轮半径（m ）。

电动机额定输出转矩T 为电动机转速n 的函数，即

f(n)T = （3-6）

电机转速与车速的关系为

g a i i rn 0.377u = （3-7） 由公式（3-5）、公式（3-6）和公式（3-7）联立可得到电动汽车牵引力t F 和

车速a u 的关系，即

)f(u F a t = （3-8）

通过上面的关于电动汽车滚动阻力和空气阻力的计算，由公式（3-2）、公式（3-4）和公式（3-8）联立可得电机驱动力t F 和滚动阻力与空气阻力之和W f F F +关于速度的两条曲线，两曲线的交点即为最高车速max u 。

3.2 加速能力

汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力，即加速阻力j F 。汽车的质量分为平移质量和旋转质量两部分。加速时，不仅平移质量会产生惯性力，旋转质量也要产生惯性力偶矩。为了便于计算，一般把旋转质量的惯性力偶矩转化为平移质量的惯性力，对于固定传动比的汽车，常以系数δ作为计入旋转质量惯性力偶矩后的汽车旋转质量换算系数。

汽车的加速能力可用它在水平良好路面上行驶时能产生的加速度来评价，但由于加速度的数值不容易测量，因此实际中常用加速时间来表明汽车的加速能力。

在水平良好路面时，电动汽车行驶时的驱动力方程为]6[

2d j f W t u 21.15

A C dt du δm Gf f f f F ++=++= （3-9） 式中 δ—汽车旋转质量换算系数，其计算公式为

2202g e t 2W r

i i J ηm 1r J m 11δ++=∑ （3-10） 由式 （3-9）变换得

du )u 21.15

A C Gf (F δm 3.61du )F (F F δm 3.61t 0

0v 02d t v 0W f t ??+-=+-= （3-11） 这样便得到从速度为零到达到一定速度所需要的时间，即可表明电动汽车的加速能力。

3.3 爬坡能力

当汽车上坡行驶时，汽车重力沿坡道的分力表现为汽车坡度阻力，即，

Gsin αF i = （3-12）

式中G 为作用于汽车上的重力，mg G =，m 为汽车质量，g 为当地重力加速度。

汽车的爬坡能力是用满载（或某一载质量）时汽车在良好路面上的最大爬坡度max i 表示的。在汽车爬坡的过程中，电动汽车行驶时的动力学方程为]6[

2a d w i f t u 21.15

A C Gsin αGfcos αF F F F ++=++= （3-13） 式中 a u —爬坡过程中汽车行驶速度（km/h ）；

α—汽车爬坡度的角度。

由上式可得汽车爬坡度与汽车行驶速度之间的关系为

arctan(f)))f

1G 21.15Au C F (tan(arcsin tan αi 22a d t -+-== （3-14） 通过上式可得在不同速比下的坡度与电动汽车行驶速度之间函数关系的曲线。

3.4 电动汽车续驶里程

电动汽车的续驶里程是指电动汽车从将动力电池全部充满电的状态开始到标准规定的一定电量情况时，电动汽车所走过的距离。电动汽车的续驶里程也可以分为等速续驶里程和工况续驶里程两种情况。

影响电动汽车续驶里程的因素包括：电池总能量，电机功率，充放电效率，电池工作环境温度，整车质量和车速。

3.4.1 等速续驶里程

汽车在良好的水平路面上进行一次充电后，等速行驶直到将电量全部消耗为止时所行使的路程，被称为电动汽车的等速续驶里程。

其计算过程如下]12][11][10][9][8[

电池能够持续放电的时间为

e ·ηP

W t = （3-15） 式中 W —电动汽车电池所携带的总能量；

P —汽车以一定速度行驶给定距离时所消耗的能量（J ）；

e η—电动汽车的控制器和电机的传动效率。

电池携带的总能量为

q G U Q W e e m 0== （3-16）

式中 0W —汽车初始时电池的总能量值；

m Q —电池的额定容量(Ah )；

e U —电池的端电压(V )；

e G —电动汽车携带的电池总量(kg )；

q —电池比能量(kh/kg )。

通过电池放电特性我们可知，当电池的放电电流I 大于电池额定放电电流m I 时，电池的总能量要相对减少，即

1-k m 0)I

I (W W = （3-17） 当3I/I m ≤时， 1.313k =；当3I/I m >时，414.1=k 。

汽车等速行驶的续驶里程为

P (P)η·)I(M)

I (uW ·ηP uW ut L e 1-k max 0e === （3-18） 式中 M —电动汽车行驶过程中的行驶阻力矩；

P —电动汽车行驶过程中的行驶阻力功率。

从公式(3-18)中我们可以看出，在电池携带的电池总量和电池的比能量不变的情况下，电动汽车的续驶里程与行驶阻力矩M 、行驶阻力功率P 有关。而行驶的阻力矩和阻力功率又与整车总重量G 、迎风面积A 、车轮半径r 、车速u 、滚动阻力系数f 、迎风阻力系数D C 有关]14][13[。

3.4.2工况续驶里程

纯电动汽车在工况下测试续驶里程时，情况比较复杂，通常要经过启动、加速、匀速、减速、停止等几个过程。工况下的续驶里程也一般是对匀加速行驶、匀速行驶两个工况并分别对它们的能量消耗进行计算,然后将各工况的能量消耗相加并计算出行驶里程。下面以ECE （Europe Dynamometer Operating Cycle ）欧洲典型驾驶循环为例，ECE 工况是欧洲用来测试城市低速道路下车辆性能的循环工况。这种工况的循环时间为195s ，行驶路程为0.99km ，平均车速为18.26km/h ，最高车速为5O km/h ，最大减速度为-0.832m/s ，最大加速度为1.062m/s ，停靠次数为3次，具体速度一时间趋势图如图3-1。

图3-1 ECE 欧洲典型驾驶循环

1.匀速行驶时的能量消耗]19][18][17][16][15[

电动汽车在工矿条件下行驶时，假设在任意时间段i Δt 内，以速度a u 行驶，计算过程为：

①在速度a u 的情况下，电动汽车消耗的功率为

)21.15Au C (mgf 3600ηu P 2a D t a i += （3-19）

②在速度a u 的情况下，速比为gi i 时，电机的转速n 为

0.377r i i u n gi

0a = （3-20） ③在速度a u 的情况下，速比为gi i 时，电机的转矩T 为

)21.15Au C (mgf i i ηr T 2a D gi

0t += （3-21） 则在该时间i Δt 内的能量消耗i1W 为

i Δt */ηP W i i i1= （3-22）

在整个工况下，n 个时间段内等速行驶时所消耗的总的能量d W 为

∑==n

1i i1d W W （3-23）

2.匀加速行驶时的能量消耗

假设电动汽车从速度1u 匀加速到速度2u ，加速需时间为t 。那么，可以把

时间t 分为n 个均匀的区段，即分为n 1n 10t ,t ,...,t ,t -，它们的时间间隔为t/n t t δt 1i i =-=-，相应的加速度为)/t u (u a 12-=。

①在速度i u 的情况下，速比为gi i 时，电机的转速为

0.377r i i u n gi

0i = （3-24） ②在速度i u 的情况下，速比为gi i 时，电机的转矩为

)21.15Au C (mgf i i ηr T 2i D gi

0t += （3-25） 则在i u ~u 1i -的速度下，电动汽车消耗的能量为

(t/n))δma)/(η21.15

Au C (mgf 3600ηu W i 2i D t i i ++= （3-26） 电动汽车在整个匀加速阶段内所消耗的能量i2W 为

∑==n

1i i i2W W （3-27）

电动汽车在各个匀加速过程中所消耗的总能量为

∑==k

i i j W W 12 （3-28）

式中 k 为电动汽车在行驶过程中的匀加速过程的个数

所以，在电动汽车行驶的整个工况的过程中所消耗的总能量为匀速行驶消耗的能量与匀加速行驶所消耗的能量之和，即，

j d W W W += （3-29）

因此，在整个工况中，纯电动汽车行驶的续驶里程为

S W

CUN ηL DOD （3-29） 式中，S 为一个工况下，电动汽车行驶的距离。

4. ADVISOR软件内核算法

4.1 ADVISOR软件介绍

ADVISOR(Advanced VehIcle SimulatOR,高级车辆仿真器)是由美国可再生能源实验室NREL(National RenewableEnergy Laboratory)在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发的高级车辆仿真软件，是MATLAB和SIMULINK软件环境下的一系列模型、数据和脚本文件,它在给定的道路循环条件下利用车辆各部分参数,能快速地对传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的燃油经济性、动力性以及排放性等各种性能作快速分析,是世界上能在网站上免费下载和用户数量最多的汽车仿真软件。由于该软件通过大量的实践被证实具有较好的实用性,现在世界上许多生产企业、研究机构和高校都在使用该软件做汽车仿真方面的研究]21[。

它主要有以下特点:

①仿真模型采用模块化的思想设计，大大节省了建模时间，提高了建模效率。

②仿真模型和源代码全部开放，用户可针对实际情况进一步修改，使软件参数更接近真实情况，仿真结果更加准确。

③采用了独特的混合仿真方法。通过前向仿真和后向仿相结合，以后向仿真为主，前向仿真为辅的策略，使得仿真计算量较小，运算速度较快，同时又保证了仿真结果的精度。

④在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发研制，利用Matlab内置的计算程序、专业的仿真工具以及与其他程序的接口，减少了汽车模型的搭建和仿真计算过程中的工作量，同时也方便了熟悉不同编程语言的用户之间的合作。

⑤能与其他多种软件进行联合仿真。ADVISOR设计了多种开放的软件接口，能与多种软件进行联合仿真，便于用户改进和拓展其功能。

4.1.1 ADVISOR的仿真策略

ADVISOR采用了独特的将后向仿真和前向仿真相结合的混合仿真方法,以后向仿真为主,前向仿真为辅[28][29][30]。它首先进行后向仿真,沿着与实际功率流相反的方向,根据道路循环的要求,向整车模块发出速度和转矩请求,整车模块再向车轮和车轴模块、主减速器模块、变速器模块等逐级发出请求,直到动力源模块(发动机和蓄电池等),计算出动力源所能提供的功率。然后进行前向仿真,沿着实

际功率流的方向,从动力源模块出发直至车轮与车轴模块,逐级传递当前部件能提供给下一级部件的速度值和扭矩值,最后计算出汽车的实际速度。

下面通过ADVISOR 的模块界面进行讲解，如图4-1。

图4-1 电动汽车传动系图

上图是用ADVISOR部件绘制的电动汽车的传动系图。需要注意的是大部分模块都有两个输入和两个输出。每一个模块都传递和变换要求的转矩，同时传递和变换可达到的、实际的转矩和车速。

图中上方的箭头（自左向右）表示的是转矩和车速要求。驱动循环模块提出车速要求，而介于驱动循环模块和转矩提供模块（此时是电动机）之间的各个模块然后根据给定的输入计算输出。在计算过程中，各个模块考虑损失、速度下降或提升以及自身的性能限制。在最后“电动机”根据需求的转矩输出和车速确定其能够输出的转矩和最高转速，然后将信息从右至左传给各个部件。这些部件根据实际输入决定其实际输出。和输入路径计算一样，输出也要考虑损失。最后，整车模块根据收到的牵引力和速度限制信息，计算下一时间段汽车的加速度，这一过程在整个驱动循环内不断进行下去[31][32][33]。

4.2 ADVISOR各模块功能介绍

这章将主要介绍ADVISOR中相互联系的各个部件模型之间转矩、转速和功率的转换过程,主要包括驾驶工况、整车、轮轴、主减速器、变速器、电机/控制器、电器负载、功率总线和电池等模块。下面按照其运行过程从左至右介绍各模块功能及作用，其中重点介绍驾驶工况模块、整车模块、主减速器模块、变速器模块、电机模块和电池模块[34][35][36]。

4.2.1 驾驶工况模块

图4-2 驾驶工况模块

该模块主要对电动汽车行驶的路面信息进行设置，如汽车路况选择，爬坡角度设置，加速行驶距离等，通过这些内容的设定从而对后面的一系列模块需要提供的转矩、转速等提出要求。

4.2.2 整车模型

图4-3 整车模型

在该汽车模块中的计算，是表示在轮胎处力的平衡，该迭代步骤末给定汽车所需要的速度，而由上一步实际路况计算所得的车速作为该迭代步骤的初速度，又这两端的速度求得迭代步内的平均车速，该步骤内要求的驱动力和平均速度就是驱动车轮向上要求（后馈）的功率流，并且在前馈路线，获得驱动力和速度极限。汽车的实际速度可以通过其子模块“汽车速度”计算出来。

模块中实现了汽车纵向动力方程，ma F =∑，力包括滚动阻力，空气拖动阻力和坡度阻力。该方程首先计算迭代步的加速度来计算出所要求的后馈驱动力，迭代步内的平均速度为步骤开始处和末端处所需速度的平均值。

实际计算车速的子模块见图4-4。

图4-4 整车速度子模块

该模块实现的计算模型和公式如下：汽车在坡度为α的路面的受力图如图4-7所示。

图4-5 汽车模型受力分析图

已知驱动力t F ，初速度0V ，求末速度t V 。通过求出该步骤的平均车速aver V ，再利用关系式2

）V (V V t 0aver +=，则可以求得该步骤汽车的末速度t V 。 已知，由力的平衡得

纯电动汽车整车控制器(TAC)

纯电动汽车整车控制器（TAC） 项目介绍： 纯电动汽车整车控制器对新能源汽车的动力性、安全性、经济性、操纵稳定性和舒适性等都有重要影响，它是新能源汽车上的一种关键装置。在车辆行驶过程中，整车控制器通过开关输入端口、模拟量转换模块、CAN总线等硬件线路采集路况信息、驾驶员意图、车辆状态、 设备运行状态等参数，依托高速运行的 CPU和控制端口来执行预设的控制算法和管理策略，再将指令和信息等通过 CAN总线、开关输出端口等对动力系统的执行部件进行实时的、可靠的、科学的控制，以实现车辆的动力性、可靠性和经济性。 其硬件结构框图如图一所示。

tihJTJt 川“ J人 整车控制器实物图如图二所 示。 it电" * st 电 M U 电柢第iC 4- if 邨 ESlh 卜 [? ■: *■ DC IX*科电乳 ■ 1 .^ptt'AN :■' - 彝竝 tt」 7%谢洩M!* WI KX T.7*帀小

性能指标: 1）工作环境温度：-30 C—+80C 2）相对湿度：5%~93% 3）海拔高度：不大于3000m 4）工作电压：18VDC —32VDC 5）防护等级：IP65 功能指标： 1）系统响应快，实时性高 2）采用双路 CAN总线（商用车 SAE J1939协议） 3）多路模拟量采样（采样精度10位）；2路模拟量输出（精度 12位）4）多路低/高端开关输出 5）多路I/O输入 6）关键信息存储 7）脉冲输入捕捉 8）低功耗，休眠唤醒功能 该项目使用的INFINEON 的物料清单:

整车控制器(VMS, vehicle management Syetem ),即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后， 控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常行驶。作为汽车的指挥管理中心，动力总成控制器主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN网 络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运行的作用。因此VMS的优劣直接影响着整车性能。 纯电动汽车整车控制器 (Vehicle Controller)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。 与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。 整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有 独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。为满足系统数 据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进 行通讯。 整车控制器主要由控制器主芯片，Flash存储器和RAM存储器及相关电路组成，控制器主 芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相连。 整车控制器通过 CAN总线接口连接到整车的 CAN网络上与整车其余控制节点进行信息交换和控制。 控制器硬件包括微处理器、CAN通信模块、BDM调试模块、串口通信模块、电源及保护 电路模块等。微处理器选用了Motorola公司专门为汽车电子开发的MCgS12，它具有运 算速度快和内部资源与接口丰富的特点，适合实现整车复杂的控制策略和算法。CAN通信 模块符合CAN2.0B技术规范，采用了光电隔离、电源隔离等多项抗干扰设计；BDM调试模块用于实时对控制程序进行调试、修改;串口通信模块用于对控制系统的诊断和标定；电源模块进行了二级滤波的冗余设计，保证控制器在车载12V系统供电情况下正常工作，并具短路保护功能。 CAN，全称为"Controller Area Network ”，即控制器局域网，是一种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有较高的实时性能，因此，广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。 决策层控制单元是车辆智能化的关键，其收集车辆运行过程中的信息，并根据智能算法的决 策向物理器件层控制单元发送命令；动力源控制单元负责调节动力源系统部件以满足决策层控制单元的命令要求；驱动/制动控制单元则调节双向变量电机和能耗制动系统实现车辆的各种工况，如驱动控制、防抱制动等。 整车控制器功能需求： 整车控制器在汽车行驶过程中执行多项任务，具体功能包括：(1)接收、处理驾驶员的驾驶

(完整版)纯电动汽车动力性计算公式

XXEV 动力性计算 1 初定部分参数如下 2 最高行驶车速的计算 最高车速的计算式如下： mph h km i i r n V g 5.43/70295 .61487 .02400377.0.377.00 max ==??? =?= （2-1） 式中： n —电机转速（rpm ）； r —车轮滚动半径（m ）； g i —变速器速比；取五档，等于1； 0i —差速器速比。 所以，能达到的理论最高车速为70km/h 。 3 最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 00max 2.8)015.0487 .08.9180009 .0295.612400arcsin( ).....arcsin( =-?????=-=f r g m i i T d g tq ηα

所以满载时最大爬坡度为tan( m ax α)*100%=14.4%＞14%，满足规定要求。 4 电机功率的选型 纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、最大爬坡度等动力性能的要求。 4.1 以最高设计车速确定电机额定功率 当汽车以最高车速m ax V 匀速行驶时，电机所需提供的功率(kw )计算式为： max 2 max ).15.21....(36001 V V A C f g m P d n +=η （2-1） 式中： η—整车动力传动系统效率η（包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效率），取0.86； m —汽车满载质量，取18000kg ； g —重力加速度，取9.8m/s 2； f —滚动阻力系数，取0.016； d C —空气阻力系数，取0.6； A —电动汽车的迎风面积，取2.550×3.200=8.16m 2(原车宽*车身高)； m ax V —最高车速，取70km/h 。 把以上相应的数据代入式（2-1）后，可求得该车以最高车速行驶时，电机所需提供的功率(kw )，即 kw 1005.8970)15.217016.86.0016.08.918000(86.036001).15 .21....(360012 max 2 max ＜kw V V A C f g m P D n =???+???=+?=η （3-2） 4.2满足以10km/h 的车速驶过14%坡度所需电机的峰值功率 将14%坡度转化为角度：018)14.0(tan ==-α。 车辆在14%坡度上以10km/h 的车速行驶时所需的电机峰值功率计算式为：

纯电动汽车设计方案

目录 一、汽车产品定位 (3) 二、汽车底盘布置形式 (4) 三、驱动电机的选择 (5) 四、蓄电池的选择 (8) 五、技术参数 (10) 六、成本分析 (11) 七、后记 (12)

一、汽车产品定位 二、汽车底盘布置形式 采用电动机前置前驱形式，变速驱动桥将变速器、主减速器和差速器安装在同一个外壳(常称为变速器壳)之内。这样可以有效地简化结构，减小体积，提高传动效率。而且取消了传动轴，可使汽车自重减轻。 电池组安装在前后两排座椅下。 三、驱动电机的选择 电动汽车电机是将电源电能转换为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮的汽车驱动装置，该电机与其他电机相比具有体积小、重量轻、效率高且高效区范围广、调速性能好等特点。 电动汽车用电动机在需要满足汽车行走的功能同时，还应满足行车时的舒适性、耐环境性、一次充电的续行里程等性能，该电机要求比普通工业用电动机更为严格的技术规范，还希望有如下功能： 体积小，重量轻。 减小有限的车载空间，特别是总质量的减小，在整个运行范围内高效率。 一次充电续行里程长，特别是行走方式频繁改变时，低负载运行时，也有较高的效率。 低速大转矩特性及宽范围内的恒功率特性。 综合上述原因考虑我们初步选定永磁无刷直流电机作为驱动电机。

无刷直流电机优点是： ①电机外特性好，非常符合电动车辆的负载特性，尤其是电机具有可贵的低速 大转矩特性，能够提供大的起动转矩，满足车辆的加速要求。 ②速度范围宽，电机可以在低中高大速度范围内运行，而有刷电机由于受机械 换向的影响，电机只能在中低速下运行。 ③电机效率高，尤其是在轻载车况下，电机仍能保持较高的效率，这对珍贵的 电池能量是很重要的。 ④过载能力强，这种电机比Y系列电动机可提高过载能力2倍以上，满足车辆 的突起堵转需要。 ⑤再生制动效果好，因电机转子具有很高的永久磁场，在汽车下坡或制动时电 机可完全进入发电机状态，给电池充电，同时起到电制动作用，减轻机械刹 车负担。 ⑥电机体积小、重量轻、比功率大、可有效地减轻重量、节省空间。 ⑦电机无机械换向器，采用全封闭式结构，防止尘土进入电机内部，可靠性高。 ⑧电机控制系统比异步电机简单。缺点是电机本身比交流电机复杂，控制器比 有刷直流电机复杂。 永磁无刷直流电机的技术数据：

纯电动汽车动力性计算公式

纯电动汽车动力性计算公式

XXEV 动力性计算 1 初定部分参数如下 整车外廓（mm ） 11995×2550×3200(长×宽×高) 电机额定功率 100kw 满载重量 约18000kg 电机峰值功率 250kw 主减速器速比 6.295:1 电机额定电压 540V 最高车（km/h ） 60 电机最高转速 2400rpm 最大爬坡度 14% 电机最大转矩 2400Nm 2 最高行驶车速的计算 最高车速的计算式如下： mph h km i i r n V g 5.43/70295 .61487 .02400377.0.377.00 max ==??? =?= （2-1） 式中： n —电机转速（rpm ）； r —车轮滚动半径（m ）； g i —变速器速比；取五档，等于1； 0i —差速器速比。 所以，能达到的理论最高车速为70km/h 。 3 最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 00max 2.8)015.0487 .08.9180009 .0295.612400arcsin( ).....arcsin( =-?????=-=f r g m i i T d g tq ηα

kw 100w 5.8810)15.211016.86.08cos 016.08.9180008sin 8.918000(86.036001).15 .21..cos ...sin ..(36001 20 02 max ＜k V V A C f g m g m P slope slope D =???+???+???=++=ααη 从以上动力性校核分析可知，所选100kw/540V 交流感应电机的功率符合所设计的动力性参数要求。 5 动力蓄电池组的校核 5.1按功率需求来校核电池的个数 电池数量的选择需满足汽车行驶的功率要求，并且还需保证汽车在电池放电达到一定深度的情况下还能为汽车提供加速或爬坡的功率要求。 磷酸锂铁蓄电池的电压特性可表示为： bat bat bat bat I R U E .0+= （4-1） 式中： bat E —电池的电动势（V ）； bat U —电池的工作电压（V ）； 0bat R —电池的等效内阻（Ω）； bat I —电池的工作电流（A ）。 通常，bat E 、0bat R 均是电池工作电流bat I 以及电流电量状态值SOC （State Of Charge ）的函数，进行电池计算时，要考虑电池工作最差的工作状态。假设SOC 为其设定的最小允许工作状态值（SOC low ），对应的电池电动势bat E 和电池等效内阻0bat R 来计算电池放电的最大功率，即可得到如下计算表达式： 铅酸电池放电功率： bat bat bat bat bat bat bd I I R E I U P )..(.0-== （4-2） 上式最大值，即铅酸蓄电池在SOC 设定为最小允许工作状态值时所能输出的最大功率为： 2 max 4bat bat bd R E P = （4-3）

电动车动力性能

GB/T 18385-2005 （2005-07-13发布，2006-02-01实施） 前言 本标准修改采用ISO 8715:2001《电动道路车辆道路行驶特性》(英文版)。 标准格式按照GB/T 1.1—2000的要求进行编写，在附录B中给出了本标准章条号与ISO 8715:2001章条编号的对照一览表。 考虑到我国电动汽车开发的实际情况，在采用ISO 8715:2001时，本标准在技术内容上做了一些修改。有关技术性差异已编入正文，并在它们所涉及的条款的页边处用垂直单线标识。在附录C中给出了这些技术性差异及其原因的一览表以供参考。 本标准代替GB/T 18385—2001《电动汽车动力性能试验方法》。本标准与上一版本的主要差异： ——适用范围进行了修改，由适用于最大设计总质量不超过3 500 kg的电力驱动的电动汽车修改为适用于纯电动汽车。由于适用范围扩大，为适应3 500 kg以上的纯电动汽车的要求，标准的部分内容做了相应的修改。 ——第3章中的术语动载半径及定义按照GB/T 6326修改为动负荷半径，定义直接引用GB/T 6326。 ——试验记录表进行了适当的调整。 本标准的附录A、附录B和附录C均为资料性附录。 本标准由国家发展和改革委员会提出。 本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。 本标准起草单位:中国汽车技术研究中心。 本标准主要起草人:赵静炜。 本标准首次发布于2001年，本次为第一次修订。 GB/T 18385-2005 电动汽车动力性能试验方法 Elestric vehiles-Power performance-Test method (ISO 8715:2001 Elestric road vehicles-Road operating characteristics,MOD) 1 范围 本标准规定了纯电动汽车的加速特性、最高车速及爬坡能力等的试验方法。 本标准适用于纯电动汽车。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 3730.2 道路车辆质量词汇和代码(idt IS0 1176:1990) GB/T 6326 轮胎术语(GB/T 6326—1994，neq ISO 3877-1:1978)

电动汽车动力匹配计算规范(纯电动)

XH-JS-04-013 电动汽车动力匹配计算设计规范 编制：年月日 审核：年月日 批准：年月日 XXXX有限公司发布

目录 一、概述 (1) 二、输入参数 (1) 2.1 基本参数列表 (1) 2.2 参数取值说明 (1) 三、XXXX动力性能匹配计算基本方法 (2) 3.1 驱动力、行驶阻力及其平衡 (3) 3.2 动力因数 (6) 3.3 爬坡度曲线 (6) 3.4 加速度曲线及加速时间 (7) 3.5 驱动电机功率的确定 (7) 3.6 主驱动电机选型 (8) 3.7 主减速器比的选择 (8) 参考文献 (9)

一、概述 汽车作为一种运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是各种性能中最基本、最重要的性能之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段，必须进行动力性匹配计算，以判断设计方案是否满足设计目标和使用要求。 二、输入参数 2.1 基本参数列表 进行动力匹配计算需首先按确定整车和发动机基本参数，详细精确的基本参数是保证计算结果精度的基础。下表是XXXX动力匹配计算必须的基本参数，其中发动机参数将在后文专题描述。 表1动力匹配计算输入参数表。 2.2 参数取值说明 1）迎风面积 迎风面积定义为车辆行驶方向的投影面积，可以通过三维数模的测量得到，三维数据不健全则通过设计总布置图测得。XXXX车型迎风面积为A

一般取值5-8 m 2 。 2）动力传动系统机械效率 根据XXXX 车型动力传动系统的具体结构，传动系统的机械效率T η主要由主驱动电机传动效率、传动轴万向节传动效率、主减速器传动效率等部分串联组成。 采用有级机械变速器传动系的车型传动系统效率一般在82％到85％之间，计算中可根据实际齿轮副数量和万向节夹角与数量对总传动效率进行修正，通常取传动系统效率T η值为78-82％。 3）滚动阻力系数f 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： f ＝??? ???????? ??+??? ??+4 410100100a a u f u f f c 其中：0f —0.0072～0.0120以上； 1f —0.00025～0.00280； 4f —0.00065～0.002以上； a u —汽车行驶速度，单位为km/h ； c —对于良好沥青路面，c =1.2。 三、 XXXX 动力性能匹配计算基本方法 汽车动力性能匹配计算的主要依据是汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，汽车的驱动力－行驶阻力平衡方程为 j i w f t F F F F F +++= （1）

电动汽车整车控制器功能结构说明

新能源汽车整车控制器系统结构 和功能说明书 新能源汽车作为一种绿色的运输工具在环保、节能以及驾驶性能等方面具有诸多内燃机汽车无法比拟的优点，其是由多个子系统构成的一个复杂系统，主要包括电池、电机、制动等动力系统以及其它附件（如图1所示）。各子系统几乎都通过自己的控制单元（ECU）来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标，一方面必须具有智能化的人车交互接口，另一方面，各系统还必须彼此协作，优化匹配，这项任务需要由控制系统中的整车控制器来完成。基于总线的分布式控制网络是使众多子系统实现协同控制的理想途径。由于CAN总线具有造价低廉、传输速率高、安全性可靠性高、纠错能力强和实时性好等优点，己广泛应用于中、低价位汽车的实时分布式控制网络。随着越来越多的汽车制造厂家采用CAN协议，CAN逐渐成为通用标准。采用总线网络可大大减少各设备间的连接信号线束，并提高系统监控水平。另外，在不减少其可靠性前提下，可以很方便地增加新的控制单元，拓展网络系统功能。 新能源汽车控制系统硬件框架 整车控制器电机控制器仪表ECU电池管理系统车载充电机MCU 外围 电路信号 调理 电路功率 驱动 电路电源 电路通讯 电路

图1新能源汽车控制系统硬件框架 一、整车控制器控制系统结构 公司自行设计开发的新能源汽车整车控制器包括微控制器、模拟量输入和输出、开关量调理、继电器驱动、高速CAN总线接口、电源等模块。整车控制器对新能源汽车动力链的各个环节进行管理、协调和监控，以提高整车能量利用效率，确保安全性和可靠性。该整车控制器采集司机驾驶信号，通过CAN总线获得电机和电池系统的相关信息，进行分析和运算，通过CAN总线给出电机控制和电池管理指令，实现整车驱动控制、能量优化控制和制动回馈控制。该整车控制器还具有综合仪表接口功能，可显示整车状态信息；具备完善的故障诊断和处理功能；具有整车网关及网络管理功能。 其结构原理如图2所示。 电源模块 CAN 加速踏板传感器 制动踏板传感器模 拟 量 调 理微 控 制 器光 电

电动汽车动力匹配设计规范

电动汽车动力匹配设计规范 XXXXXX Q/XXX XXXXXXXXXXXXXX XXXXXX

电动汽车动力匹配设计规范 XXXX-XX -XX 发布 XXXX-XX -XX 实施 XXXXXXXX 有限公司 发 布 目 次 前言 ............................................................................................... Ⅱ 1 范围 ........................................................................................... 1 2 规范性引用文件 ........................................................................... 1 3 术语和定义 .................................................................................. 1 4 技术要求 ..................................................................................... 3 4.1 评价指标 .................................................................................. 3 4.2 计算方法 .................................................................................. 4 4.3 基础数据收集和输入 ................................................................ 10 4.4 计算任务和匹配优化 ................................................................ 10 4.5 计算结果输入及数据分析 . (13) 电动汽车动力匹配设计规范 X X X X X X X X X X 有限公司企业标准

纯电动汽车动力性计算公式

纯电动汽车动力性计算公式 XXEV 动力性计算 2最咼行驶车速的计算 最高车速的计算式如下: n r V max 0.377 - i g i o 0.377 2400 °.487 1 6.295

70km/h 43.5mph （2-1） 式中： n—电机转速（rpm）； r—车轮滚动半径（m ）； i g —变速器速比；取五档，等于1；i。一差速器速比。所以，能达到的理论最高车速为70km/h。 3最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 max arcsin（%山」0. d f） arcsin（2400 1 6.2950.9 0.015）8.20 m.g.r 18000 9.8 0.487

所以满载时最大爬坡度为tan(a-)*100%=14. 4%>14%,满足规定要求. 4电机功率的选型 纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、最大爬坡度等动力性能的要求。 4.1以最高设计车速确定电机额定功率 当汽车以最高车速匀速行驶时，电机所需提供的功率(kw)计算式为: 36咖盹八唱游心(2-1) 式中： n—整车动力传动系统效率〃(包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效率)，取0.86； m—汽车满载质量，取18000kg； g—重力加速度，取9.8m/s2； f—滚动阻力系数，取0.016； Cd—空气阻力系数，取0?6； A—电动汽车的迎风面积，取2?550x3?200=8?16m2(原车宽*车身高)；最高车速，取70km/ho 把以上相应的数据代入式(2?1)后，可求得该车以最高车速行驶时，电机所需提供的功率(kw),即 二总制诃和E6+吆需型)x7。 =39.5kw<\ OOkw (3-2) 4.2满足以10km/h的车速驶过14%坡度所需电机的峰值功率 将14%坡度转化为角度：a = tan-,(0.14) = 8°o 车辆在14%坡度上以10km/h的车速行驶时所需的电机峰值功率计算式为:

电动汽车动力性能分析与计算

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： 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。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： 以电动汽车行驶速度va乘以(2)式两端，考虑机械损失，再经过单位换算之后可得： 或 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： 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。

电动汽车动力匹配设计规范.(DOC)

XXXXXX Q/XXX X X X X X X X X X X有限公司企业标准 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 电动汽车动力匹配设计规范 XXXX-XX -XX 发布 XXXX-XX -XX 实施 XXXXXXXX有限公司发布

Q/XXX XXXXXXX-201X 目次 前言 (Ⅱ) 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 技术要求 (3) 4.1 评价指标 (3) 4.2 计算方法 (4) 4.3 基础数据收集和输入 (10) 4.4 计算任务和匹配优化 (10) 4.5 计算结果输入及数据分析 (13)

Q/XXX XXXXXXX-201X 前言 我公司缺少关于动力匹配方面的设计规范，给整车动力性、经济性方面的计算造成障碍。自本规范下发之日起，本文件将指导后续工作中动力性、经济性的计算。 本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。 本标准由XXXX提出。 本标准由XXXX负责起草。 本标准主要起草人：XXX 本标准于XXXX年XX月首次发布。

Q/XXX XXXXXXX-201X 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、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。 本规范适用于XXXX整车动力性能匹配与计算。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 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 18386-2005 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法 GB/T 19596-2004 电动汽车术语 3术语和定义 GB/T 19596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。 3.1 续驶里程 电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以已定的行驶工况，能连续行程的最大距离，单位为km。 3.2 能量消耗率 电动汽车经过规定的试验循环后动力蓄电池重新冲带你至试验前的容量，从电网上得到的电能除以行驶里程所得的值，单位为Wh/km。 3.3 最高车速 电动汽车能够往返各持续行程3 km距离的最高平均车速。 3.3 30分钟最高车速 电动汽车能够持续行驶30 min以上的最高平均车速。 3.4 加速能力V1至V2 电动汽车从速度V1加速到速度V2所需的最短时间。 3.5 爬坡车速 电动汽车在给定坡度的坡道上能够持续行驶1 km以上的最高平均车速。 3.6

电动汽车动力匹配计算规范(纯电动)

电动汽车动力匹配计算设计规范 编制：年月日 审核：年月日 批准：年月日 XXXX有限公司发布

目录 一、概述 (1) 二、输入参数 (1) 2.1 基本参数列表 (1) 2.2 参数取值说明 (1) 三、XXXX动力性能匹配计算基本方法 (2) 3.1 驱动力、行驶阻力及其平衡 (3) 3.2 动力因数 (6) 3.3 爬坡度曲线 (6) 3.4 加速度曲线及加速时间 (7) 3.5 驱动电机功率的确定 (7) 3.6 主驱动电机选型 (8) 3.7 主减速器比的选择 (8) 参考文献 (9)

一、概述 汽车作为一种运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是各种性能中最基本、最重要的性能之一。动力性的好坏，直接影到汽车在城市和城际公路上的使用情况。因此在新车开发阶段，必须进行动力性匹配计算，以判断设计方案是否满足设计目标和使用要求。 二、输入参数 2.1 基本参数列表 进行动力匹配计算需首先按确定整车和发动机基本参数，详细精确的基本参数是保证计算结果精度的基础。下表是XXXX动力匹配计算必须的基本参数，其中发动机参数将在后文专题描述。 表1动力匹配计算输入参数表。 2.2 参数取值说明 1）迎风面积 迎风面积定义为车辆行驶方向的投影面积，可以通过三维数模的测量得到，三维数据不健全则通过设计总布置图测得。XXXX车型迎风面积为A

一般取值5-8 m 2 。 2）动力传动系统机械效率 根据XXXX 车型动力传动系统的具体结构，传动系统的机械效率T η主要由主驱动电机传动效率、传动轴万向节传动效率、主减速器传动效率等部分串联组成。 采用有级机械变速器传动系的车型传动系统效率一般在82％到85％之间，计算中可根据实际齿轮副数量和万向节夹角与数量对总传动效率进行修正，通常取传动系统效率T η值为78-82％。 3）滚动阻力系数f 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： f ＝??? ???????? ??+??? ??+4 410100100a a u f u f f c 其中：0f —0.0072～0.0120以上； 1f —0.00025～0.00280； 4f —0.00065～0.002以上； a u —汽车行驶速度，单位为km/h ； c —对于良好沥青路面，c =1.2。 三、 XXXX 动力性能匹配计算基本方法 汽车动力性能匹配计算的主要依据是汽车的驱动力和行驶阻力之间的平衡关系，汽车的驱动力－行驶阻力平衡方程为 F F F F F +++=

纯电动车车身架构及其带宽设计

新能源汽车 收稿日期：2018－12－06纯电动车车身架构及其带宽设计陈东平王镝（泛亚汽车技术中心有限公司，上海201208） 【摘要】电动车用电机和电池取代了燃油车的动力总成、传动、排气及燃油系统，通过前后配置的轻巧电机简化了电动车的布置和架构类型。但现有的电池及其技术也全面影响着整车的布置、性能及柔性的变化，作为承载和性能实现的主体，车身架构需要适应这一新的变化。通过对比分析与燃油车主要系统的差异，在兼顾传统设计概念的基础上，提出了电动车的车身接口与布置解决方法以及车身架构的实现路径，并结合电池的柔性变化的特点，提出了与之相适应的尺寸及性能带宽的变化方法，实现了基于电动车特点的车身柔性架构及其精益设计。 【Abstract】BEV replace the powertrain，transmission，exhaust and fuel systems of fuel vehicles by motor and battery，and simplify the arrangement and structure type by using front and rear motors．Limited to the existing technology，the overall layout，performance and flexibility of the vehicle needs to adapt to this new change．In this paper，the differences between BEV and ICE are analyzed．The BEV body interface layout solution and the realization path of the vehicle body structure are proposed based on the concept of traditional design．Combined with the flexible change characteristics of batter-y，the size and performance bandwidth change are proposed，the flexible structure of the body based on the characteristics of BEV and lean design are realized． 【关键词】车身架构带宽柔性化车电动车 doi：10.3969/j.issn．1007-4554．2019．02．02 0引言 随着世界各地对碳排放要求的日益严苛，各国政府和各大车企均制定了应对战略并投入巨资进行电动车的研发，各种以纯电驱动的新能源车在国内出现了爆发式增长。但电动车相对燃油车在整车布置、性能及柔性变化的策略上有很大差异，本文将从电动车的特点和内在驱动出发，剖析与燃油车的相似性及特殊性，构建电动车车身架构及其柔性化的实现方法。1电动车车身架构及驱动特点分析 1．1车身架构及其在平台型谱开发中的作用车身架构通常指车身结构的下车体部分，由于它跟整车的动力驱动系统、悬架及转向等底盘系统、座椅及人机布置、整车尺寸及整车性能等核心架构要素密切相关，是上述系统及要求的承载主体，因而将下车体结构称为车身架构。它受造型的影响比较小，但却能更多地体现平台车型型谱的变化能力。一个好的车身架构能够适应车企灵活快速地开发多个车型及变化的要求，而又不 · 11 · 上海汽车2019.02

电动汽车的整车技术及其发展研究

电动汽车的整车技术及其发展研究 【摘要】着眼于可持续发展，节约资源、减少环境污染成为世界汽车工业界亟待解决的两大问题。节能、环保、安全是当今世界汽车工业关注的主要话题。电动汽车是当前及未来汽车的发展方向。电动汽车是高科技综合性产品,除电池、电动机外,车体本身也包含很多高新技术。而对整车技术的研究有利于减小汽车质量和对能量的消耗。 【关键词】电动汽车整车技术新材料应用发展 前言 汽车产业的发展,日益增大的石油能源的消耗,将加快从能源短缺到能源枯竭的步伐。汽车排放造成的大气污染和地球的温室效应,成为世界全人类的公害。人类社会和汽车产业的可持续发展,受到极大的威胁,发展汽车新能源、开发汽车新动力,成为世界汽车产业面临十分紧迫的任务。当代融合多种高新技术而兴起的纯电动汽车、混合电动汽车、燃料电池汽车,尤其是立足于氢能基础上的燃料电池汽车正在引发世界汽车工业的一场革命,展现了汽车工业新能源、新动力发展的光明前景。本文将在下面着重介绍电动汽车的整车技术，以及一些新材料在电动汽车上的应用。 1整车技术 这是很重要也是常被忽略的（国内的开发常是改装车，忽视对电动车整体技术的研究）。主要包括： ·轻质车身的材料和制造技术，高强度轻质车架，如复合材料、铝合金、金属蜂窝材料及其 加工技术，新型电动车辆造型与结构的整体设计，CAD技术等。 ·基于微电子的电动车智能化综合监控管理系统，对动力链的各环节进行管理，如电池管理、

剩余电量显示、充放电控制、电控系统的监控等，涉及到延长蓄电池的使用寿命，提高电能的利用效率和电动车的续驶里程等重要技术性能指标。 整车技术的深入研究将对电动汽车产生深远影响，比如：采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料,优化结构,可使汽车自身质量减轻30%～50%;实现制动、下坡和怠速时的能量回收;采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎,可使汽车的滚动阻力减少50%;汽车车身特别是汽 车底部流线型化,可使汽车的空气阻力减少50%。 2 新材料的介绍与应用 2.1 镁合金 2.1.1 镁合金的特点 镁合金是一种轻合金，熔点为650℃。金属镁及其合金是工程应用中最轻的金属结构材料，纯镁的密度仅为1.738g·cm-3，而常规镁合金如AZ91密度也只是1.81g·cm-3，约为铝的2/3，钢的1/4，接近工程塑料的密度[2]，因此将镁合金应用在汽车领域中可极大地减轻结构件的质量。 2.1.2 镁合金与其它金属相比镁合金具有很多性能优势： （1）密度小，常用金属中最轻的金属例如AZ91镁合金的密度是1.81g·cm-3，约为铝的2/3，锌的1/4，不到钢或铸铁的1/4，接近工程塑料的密度。对于含30%玻璃纤维的聚碳酸酯复合材料来说，镁的比重也不超过它的10%。因此镁合金的使用可有效减轻汽车的质量。表一为几种金属的密度对比

电动汽车 动力性试验方法

企业机密 Q/CAF01 电动汽车 动力性试验方法 一汽轿车股份有限公司产品部 发布

前言 为规范一汽轿车股份有限公司新开发的电动汽车进行动力性试验特制定此标准。本标准由一汽轿车股份有限公司产品部提供并归口。 本标准由一汽轿车股份有限公司产品部试制试验科负责起草。 本标准主要起草人：单承标。

电动汽车动力性试验方法 1范围 本标准适用于一汽轿车股份有限公司产品部研发的电动汽车的加速特性、最高车速及爬坡能力试验方法。 本标准适用于最大设计总质量不超过3500kg的电力驱动的电动汽车。 2引用标准 下列文件对于本文是必不可少的，。凡是注日期的引用文件，仅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 3730.2-1996 《道路车辆质量词汇和代码》 GB/T 12548-1990 《汽车速度表、里程表检验校正方法》 GB/T 18386-2001 《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》 3定义 本标准采用GB/T 3730.2定义和下列定义。 3．1试验质量 整车整备质量与试验司机及试验员的质量之和。 3．2动力半径（轮胎） 指电动汽车在承受试验载荷时，轮胎变形后的有效半径。 3．3最高车速 指车辆能够在往返两个方向各持续行驶1km以上距离的最高平均车速（试验程序见7.3)。 3．4 30分钟最高车速(V30) 指车辆能够持续行驶超过30分钟的最高平均车速（试验程序见7.1)。 3．5加速性能(V1到V2） 车辆从速度V1加速到速度V2所需的最短时间（试验程序见7.5和7.6)。 3．6爬坡车速 车辆在给定坡度的坡道向上行驶超过1km的最高平均车速（试验程序见7.7)。 3．7坡道起步能力 车辆能够起动且每分钟向上行驶至少10m的最大坡度(试验程序见7.8)。 4试验条件 4．1试验应在下列环境条件下进行： 室外试验大气温度为5～32℃；室内试验温度为20～30℃；大气压力为91～104 kPa。高于路面0.7m 处的平均风速小于3m/s，阵风风速小于5m/s。相对湿度小于95％。室外试验不能在雨天和雾天进行。4．2试验仪器 如果使用电动汽车上安装的速度表、里程表测定车速和里程时，试验前必须按GB／T 12548进行误差校正。 4．3测量的参数、单位和准确度 表1规定了测量的参数、单位和准确度。

某纯电动汽车动力系统匹配计算报告

电动车动力参数匹配计算 表2动力性参数 Tab.2Dynamics Parameters 参数 指标续驶里程/km 100-180最高车速/(1km h -?) 50-700-0.7max v 1km h -?加速时间/s ≤15201km h -?最大爬坡度20%-25% 1整车额定功率计算 电动汽车在行驶过程中，整车额定功率需求一般由在平直路面上最高车速行驶所需功率决定，具体计算公式为： t max max D rated v .v A C mgf P ηρ??? ? ? ?? ?? ???+≥2 632136001(1) 式中：rated P 为整车额定功率，W k ；m 为电动汽车满载质量，kg ；g 为质量加速度， 9.82s /m ；f 为滚动阻力系数；ρ为空气密度，为1.2263m /kg ；D C 为空气阻力系数；max v 为 最高车速，h /km ；t η为传动系统效率，取0.95。 带入相关参数后计算得：rated P ≥（4.1+2.5）W k 。 2整车最大功率计算 整车最大功率需求一般出现在加速或上坡时，故依此选定。2.1加速过程最大功率 在加速过程中最大功率为： t a D max a v .a v A C mgf ma P ηρδ??? ? ? ???? ???++≥2 632136001(2) 式中：max a P 为加速时整车功率需求，W k ；δ为汽车旋转质量换算系数；a 为加速度，2s /m ；a v 为加速目标车速，h /km 。 带入相关参数后计算得： 表1整车参数 Tab.1Vehicle Parameters 参数指标驱动形式集中电机驱动 整备质量/kg xx 满载质量/kg xx 轴距/m xx 质心到前轴距离/m -质心高度/m -主传动比xx 车轮滚动半径/m xx 迎风面积/2m xx 风阻系数xx 滚动阻力系数xx 汽车旋转质量换算系数 xx 附件功率/W k xx

电动汽车动力匹配设计规范

Q/XXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXX XX x X -X X 发布x X X X X X 有x 限-公司企业标实准 XXXXXXXX 有限公司 发 布 前言 1 4.1 4. 2 4. 3 4. 4 4. 5 范围 ............................................... 规范性引用文件 .......................................... 术语和定义 ............................................ 技术要求标.「〕 电动汽. 车动力. 匹配设计规范 计算方法 ............................................. 基础数据收集和输入 ........................................ 计算任务和匹配优化 ........................................ 计算结果输入及数据分析 ...................................... 4 10 10 13 、八 — 冃 U 言 我公司缺少关于动力匹配方面的设计规范， 给整车动力性、经济性方面的计算造成障碍。 下发之日起，本文件将指导后续工作中动力性、经济性的计算。 自本规范 本标准由XXXX 提出。 本标准由XXXX 负责起草。 本标准主要起草人：XXX 本标准于XXXX 年 XX 月首次发布。 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、技术要求、试验方法、检验规则、标志、 包装、运输和贮存。 本规范适用于XXX X 整车动力性能匹配与计算 。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 凡是注日期的引用文件， 其随后所有的 修改单（不包 括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，凡是不注日期的引用文件， 其最新版本适用 于本标准。