电动车动力匹配设计规范

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XXXXXXXXXX有限企业企业原则

XXXXXXXX有限企业发布

目次

序电动汽车动力匹配设计规范"

1.1

2规范性引用又献1

3术语和定义...............................................................................1

4技术规定.................................................................................3

4.1评价指标...............................................................................3

4.2计算措施...............................................................................4

4.3基础数据搜集和输入................................................................10

4.4计算任务和匹配优化...................................................................10

4.5计算成果输入及数据分析...............................................................13

前言

我企业缺乏有关动力匹配方面日勺设计规范，给整车动力性、经济性方面日勺计算导致障碍。自本规范

下发之日起，木文献将指导后续工作中动力性、经济性的计算V

本原则按照GB/T1.1—2023给出的规则起草。

本原则由XXXX提出。

本原则由XXXX负责起草。

本原则重要起草人：XXX

本原则于XXXX年XX月初次公布。

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、技术规定、试验措施、检查规则、标志、

包装、运送和贮存。

本规范合用于XXXX整车动力性能匹配与计算。

2规范性引用文献

下列文献中口勺条款通过本原则口勺引用而成为本原则H勺条款。但凡注日期H勺引用文献，其随即所有的

修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不合用于本原则，但凡不注FI期U勺引用文献，其最新版本合用

于本原则。

GB/T12534-1990汽车道路试验措施通则

GB/T12544-2023汽车最高车速试验措施

GB/T12543-2023汽车加速性能试验措施

GB/T18386-2023电动汽车能量消耗率和续驶里程试验措施

GB/T19596-2023电动汽车术语

3术语和定义

GB/T19596中界定的术语和定义合用于本原则。下列术语和定义合用于本文献。

3.1

续驶里程

电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以已定欧I行驶工况，能持续行程的I最大距离，单位为km。

3.2

能量消耗率

电动汽车通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

行驶里程所得欧I值，单位为Wh/km。

3.3

最高车速

电动汽车可以来同各持续行程3km距离的最高平均车速。

3.3

30分钟最高车速

电动汽车可以持续行驶30min以上口勺最高平均车速。

3.4

加速能力5至V?

电动汽车从速度/加速到速度V之所需口勺最短时间。

3.5

爬坡车速

电动汽车在给定坡度的坡道上可以持续行驶1km以上U勺最高平均车速。

3.6

电动汽车整备质量

包括车载储能装置在内的整车整备质量。

3.7

电动汽车试验质量

电动其筹划整车整备质量与一试验所需附加质量口勺和。

3.8

额定功率

在额定条件下的输出功率。

3.9

峰值功率

在规定H勺持续时间内，电机容许口勺最大输出功率。

3.10

额定转速

额定功率下电机的最低转速.

3.11

最高工作转速

对应于电动车最高设计车速H勺电机转速。

3.12

额定转矩

电机在额定功率和额定转速下口勺输出转矩。

3.13

峰值转矩

电机在规定H勺持续时间内容许输出H勺最大转矩。

3.14

本规范所引用的符号及意义

本规范所引用的符号及意义如表1所示。

表1本规范所引用的符号及意义

代号物理意义单位

n电动机额定功率下的转速r/min

r满载时车轮滚动半径m

u车速km/h

m整车质量kg

S重力加速度m/s2

G整车重力N

*>

A迎风面积m'

%电动机最大扭矩N,m

Pe电动机功率kW

电动汽车驱动力N

尸卬空气阻力N

Fi坡度阻力N

EJ加速阻力N

Ff滚动阻力N

续表（1）

代号物理意义单位

i坡度

D动力因数

k主减速器传动比

"r传动系机械效率

f滚动阻力系数

CD空气阻力系数

(P道路附着系数

P阻力功率kW

4原理及根据

4.1评价指标

4.1.1整车动力性评价指标

汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到口勺纵向外力决定的,所能到达日勺平均行

驶速度。从获得尽量高的平均行驶速度H勺观点出发，汽车H勺动力性重要可由如下三个指标来评估。

4.1.1.1最高车速

最高车速是指在水平良好日勺路面上车辆能到达日勺最高行驶速度。它仅仅反应车辆自身具有的极

限能力，并不反应车辆实际行驶中II勺平均速度。

加速性能

车辆H勺加速能力常用原地起步持续换档加速时间与最高档或次高档加速时间来表达。

原地起步持续换档的加速时间是指用一档或二档起步，以最大加速度按最佳换档时间逐渐换至最高

档，加速至某•预定的距离或车速所需要的时间。该项指标反应了汽车在多种车速下的平均动力性。

最高档或次高档加速时间是指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需要的时

间。由于超车时车辆与被超车并行，轻易发生安全事故，因此最高档或次高档加速能力强，行驶就更安

全。

4.1,1.3爬坡性能

车辆H勺爬坡能力是用满载时汽车在良好路面上H勺最大爬坡度来表达日勺。显然，最大爬坡度是指

一档时的最大爬坡度。有些国家用车辆在一定坡道上能到达的车速来表明其爬坡能力。该项指标所反应

的I是车辆低速时H勺动力性。

既有的车辆动力性I向评价指标只是反应了车辆自身具有的极限能力，在一定程度上反应了车辆动力

性的好坏，但由于未与复杂的I实际使用工况统•考虑，因而往往与车辆实际使用效果相差很大。

4.1.2整车经济性评价指标

在保证动力性的条件下，汽车以尽量小的电量消耗量经济行驶口勺能力称为整车的经济性。整车的经

济性一般用一定工况下汽车行驶百公里的电量消耗量或一定电量能行驶的里程来衡量。一般状况下，耗

电经济性指标日勺单位为kWh/100km,即行驶100km所消耗的电量。

4.1.2,1等速电量消耗

等速行驶百公里电量消耗量是常用的一种评价指标，指车辆在一定载荷下，以最高档在水平良好路

面上等速行驶100km的电量消耗量。测出每隔10km/h或20km/h速度间隔的等速百公里电量消耗量，

绘制成曲线，称为等速百公里电量消耗量曲线，用它来综合评价汽车的经济性。

4.1.2.2加速电量消耗

加速电量消耗是指用最高档从某一车速开始全油门加速行驶500m的甩量消耗量，换算成百公里电

耗量。

4.1.2.3工况法电量消耗

等速行驶工况没有全面口勺反应汽车的实际运行状况，是车辆行驶的一种理想状态，而车辆在实际使

用过程中总会或多或少加速、减速等工况，如在市区行驶时，会频繁B勺出现加速、减速、怠速停车等行

驶工况。因此各国都制定了某些经典的循环行驶试验工况，模拟汽车实际运行工况，并以其百公里电量

消耗量来评估对应性工况的燃油经济性。许多国家对循环工况都进行了大量的研究，如欧洲的ECE循环,

英国的NEDC循环，美国日勺UDDS循环，日本的JPN10DDS循环等。我国采用NEDC工况模拟整车电量消

耗量以及经济性。

4.2计算措施

4.2.1人工经验计算措施

4.2.1.1最高车速计算

（1）电动机最高转速和传动系决定的最高车速

0.377〃

———(1-1)

钎o

（2）按功率平衡决定的最高车速

车辆在平直路面上匀速行驶时的阻力功率为：

Pf+P“

(1-2)

%

故功率平衡方程可简化为：

P+P1,GxfxuCxAx、

_Jf火w____(___Jmax।nDmax)(1-3)

~qT—一万—3600-76140

由公式（1・1）和公式（1・3）计算成果可分析，若公式（1-1）计算车速不小于公式（1-3）计算车

速，则阐明整车在最高车速工况下无后备功率；若公式（1-1）计算车速不不小于公式（1-3）计算车速,

则阐明整车在最高车速工况下有后备功率，故其实际最高车速取两者之中较小者。

4.2.1.2最大爬坡度计算

（1）地面附着性能容许H勺最大爬坡度

车辆行驶方程式:

K=F「Fj+Fw+Fj(1-4)

车辆以最低级稳定速度爬坡时帚=0,即6=0

同步爬坡时行驶速度不大，可近似认为空气阻力Fw=o

因此车辆行驶方程式简化为：F,=Ff+Fi

按车辆在坡道上口勺附着条件可知：

Geosa•e=Gsina+Geosa•/

即^«max=（P-f

然后再根据火Enax=Lx换算成最大爬坡度

Lx=（P-f（1-5）

轮胎与路面间的附着系数如表2所示。

表2附着系数0

路面轮胎

类型状态高压轮胎越野轮胎

干燥0.50-0.700.70-0.80

沥青、混凝土路面潮湿0.35〜0.450.50-0.60

污染0.25-0.450.25-0.45

干燥0.50-0.600.60—0.7()

碎石路面

潮湿0.30-0.400.40-0.55

干燥0.40-0.500.50-0.60

土路湿润0.20-0.400.35-0.50

泥泞0.15-0.250.20-0.30

（2）动力性能容许的最大爬坡度

动力因数为：。=七旦（1-6）

爬坡时Fw可忽视不计。D.为I档口勺动力因数即：

2一学"<1-7）

rG

I档时最大爬坡度按下式计算：

2a=/cos«max+sinamax（1-8）

用cosa”.=Jl^sin兀皿代入整顿可得：

a^=arcsin。皿一于+/(1-9)

m

然后根据=吆&1侬，求出最大爬坡度。

由公式(1-5)和公式(1-9)计算成果可分析，若公式(1-5)计算最大爬坡度不小于公式(1-9)

计算最大爬坡度，则阐明整车最大爬坡度受限于整车动力性能；若公式(1-5)计算最大爬坡度不不小

于公式(1-9)计算最大爬坡度，则阐明整车最大爬坡度受限于整车附着性能，故其实际最大爬坡度取

两者之中较小者。

4.2.2计算机辅助计算(cruise)

Cruise软件是奥地利AVL企业开发的用力研究车辆动力性、燃油经济性、排放性能与制动性能的高

级仿真分析软件，是迅速、便捷、高效日勺车辆动力学仿真工具。该软件真实再现了车辆的,专动系模型，

可用于车辆开发过程中的动力传动系H勺匹配、车辆性能预测等等。运用Cruise软件进行模拟计算包括四

个环节：建立车辆模型、输入各总成模型数据、定制所需计算任务和查看计算成果。

4.2.2.1建立车辆模型

我们以XXX为例，分析整车构造和功能，使用Cruise软件建立整车仿真模型。XXXX是前轮驱动，

自动变速器，驾驶室只控制加速踏板和制动器踏板。根据构造和布置形式的分析，选用模型库中的汽车

模块(Vehicle)%电动机模块(ElectricMacine)^电池模块(BatteryH)＞单级减速器模块(SingleRatio

Transmission,作为主减速器)、差速器模块(Differential)＞驾驶室模块(Cockpit)以及车轮(Wheel)

和制动器模块(Brake)。将这些模块从车辆建模组件库中按图1所示拖入建模窗口。

图1XXX车辆模型构建

当各子系统模型选定之后，应根据汽车配置方案和部件连接关系建立模型的物理连接，该环节相对

简朴，只需用conneci连接功能建立物理连接，如图2所示。传动系各部件之间有直接的物理连接关系，

车轮和制动器之间也有物理连接关系，但驾驶室与动力传动系和制动系之间没有物理连接，在仿真过程

中，它们之间是通过信号连接来传递信息F内。

信号连接是车辆建模过程中最关键内容之一，也有较大难度。要想对日勺建立汽车各子模型之间的信

号连接关系，必须对汽车系统内部件之间的连接和控制关系、信息传递关系以及汽车动力学有深入的I理

解。如XXXX车辆模型，驾驶室（Cockpit）需要Fft转速信号来自于电动机（ElectricMachine）的J转速（Speed）；

同样，制动器（Brake）需要的制动压力、电动机（ElectricMachine）需要的负荷信号和周围温度（Ambient

Temperature）信号都来自于驾驶室（Cockpit）。

双击建模窗口下方的彩色线条打开数据总线，如图3所示，各子模型之间的连接关系见表3。

corrponent...req^etEoutputrrfonra&on...

，BrakeActualOstanceertem

/BrakeActM«l\Mootyextern

DesredVdodtyexternX

G«>rIndK3tor

(DHferenbdlMewumgSpeed1

i，HrctrtcHachinrMtasurrQSpe«j2flrctricHactmr

，ElectricalConsumer-HectrtoilOperabonControl0Sr^eRat»Trarcrrtsson

7Monitor

C^efdOonControl1Vehde-Efec^icvehde

；✓SinglelUtioTran«mnMOfiOpe^WC«Wd?火heel-v«bdrFrcrMfbght

：/VehldeElectricVehkieOper33anCorrtrol3附《d-Ychde:RarRi6c

7Wheel-Vetiide:frontRight

Med-Ythde:Frontleft

；(Wh«?l-VHiide:RearRight^heei-Ythde：Re*if

(WheelVHiidr:FrontiHtTiraetGMf

；7Wheel-Vehicle:RearLeft

gveSub-System

Codpft.Spetd(SU>-$Y$8em00i)・>Btc^cM*d*w*$pted[MGysttm001)

图3XXXX车辆模型信号连接

表3XXXX车辆模型信号连接信息

component**Tequiresinputinformation'•,fromcomponent…deliveringoutputinformation

BreakBreakPressureCockpitBreakPressure

ClutchDesireeClutchReleaseCockpitDesiredClutchRelease

CockpitSpeedElectricMachineSpeed

CockpitOperationControl0ElectricMachineOperationControl

CockpitGearIndicatorElectricMachineOperatingMode

ElectricMachineLoadSignalCockpitLoadSignal

ElectricMachineAmbientTemperatureCockpitAmbientTemperature

MonitorLoadSignal-CockpitCockpitLoadSignal

MonitorVelocityCockpitLoadSignal

MonitorTorqueElectricMachineTorque

在数据总线连接时，需要注意：inputinformation…from中显示为蓝色的项目为必须连接的项目，电

动机(ElectricMachine)模块中日勺负荷信号(AmbientTemperature)虽然显示为黑色，但也必须进

行连接。

422.2输入各总成模型的数据

模型数据的输入有如下几种方式：手动输入数据；从已经有模型中调入数据，拷贝与粘贴方式输入

输出数据。

手动输入数据：双击建模窗口中的每一种组件，都会弹出一种窗口，根据需要输入每个组件口勺有关

数据即可。

从已经有模型中调入数据•：例如从已经有整车模型中调入发动机数据如图4。

■201S0812Vhidou-201S.0X.31

二

£一

一^nene▲mnodnedat

15*08/2115:53

m田,8]15WL206H

aTWder.00215»W2116^1

w3$S/O6ll:«5

ness^Qes1W/281L3S

喻

ncroAes增8/12060

nteWe/8/1208H

即位15»C2/»115

身1*8/n068

IDf*W户ORt.Qfxe1L:3S

⑤

pis肆▼月ar曰n：3$：p-2$Me(»)

图4从已经有模型中调入数据

拷贝与粘贴方式输入输出数据：数据可以通过拷贝与粘贴方式输入输出，这可以在Cruise内部进行,

也可以与其他软件进行，例如Excel之间传播数据。

4.2.23定制所需的计算任务

建模和参数输入完毕之后，运用检查功能(check)来检查模型与否对的I,数据输入与否完整，假

如通过检查，便可进行仿真。

在仿真计算之前，要定制仿真任务。根据需要计算的内容，建立对应的文献夹，在每个文献夹下添

加对应的计算任务，如图5。

ProjectExplorer-

^3VehicleModel

+VehicleData

-ProjectData

(-1Prcgc，

的C~lSettings

OVehicle

臼TaskFolderTaskFolder

国1ConstantDriveJedit

ffl£□ConstantDrivecheck

TFnldpr

+LZJClimbingPerformance卜dd>CycleRun

QjTaskFolder口deleteClimbingPerformance

EBU]Cruingload►ConstantDrive

BCJTaskFolder口save►FullLoadAcceleration

田LZ)CycleRunMaximumT(actionForce

logic...

-(_□TaskFolderCruising

»FullLoadAcceleration<B>setdefaultvaluesBrake/Coast/Thrust

+LlFullLoadAccelerationprint...

+LZIFullLoadAcceleration

SC3FullLoadAccelerationcollapse

-TaskFolderT.Q)expandfully

Q

+1LJMaximumTfactionForceT.collapsefully

BOTaskFolderT.Qdefault

I±1|_JBrake/Coast/Thrustsearch

图5添加计算任务

计算任务的定义包括：计算模式、道路环境，驾驶员，测量点U勺定义，换档规律等等。

4.2.2.4查看计算成果

在成果管理器messages文献夹中可以查看所定制的各计算任务日勺详细计算成果，也可以在各计算任

务的文献夹中查看图形文献。例如：XXXX车型的计算成果如图6〜图14

CONSTANTDRIVE-Standard

MeasuringPointsatnldle.nlOOO,nPmax,nMmax,nMax

Measured

SpeedGearVelocitySpeedRatio

<l/min><-><km/h><->

0.0000.000.00

500.0017.710.00

5500.00184.770.00

7000.001107.890.00

图6各档最高车速

MeasuringPointsSPEED

Measured

SpeedGearVelocityInclinationSpeedRatio

<l/min><-><km/h><->

0.0010.0028.920.00

500.0017.7126.420.00

5500.00184.7711.110.00

7000.001107.891.340.00

图7各档最大爬坡度

MaximumAcceleration

Measured

GearMax.AccelerationVelocitySpeedSpeedRatio

<-><m/s^2><km/h><l/min><->

02.830.00-0.000.00

12.831.0064.880.00

图8各档最大加速度

MeasuringPointsVELOCITY

Measured

VelocityGearTimeDistanceSpeedSpeedRatio

<km/h><-><s><m><l/min><->

10.0011.221.67648.830.00

20.0012.496.971297.660.00

30.0013.8616.541946.490.00

5.3030.562595.330.00

6.8349.643244.160.00

84574.50389299000

10.42110.114541.820.00

12.78159.445190.650.00

15.59225.955839.480.00

100.00119.09318.336488.320.00

图9原地起步加速时间

MeasuringPointsVELOCITY

Measured

VelocityGearTimeDistanceSpeedSpeedRatio

<km/h><-><s><m><l/min><->

50.0010.000.003244.160.00

60.0011.6224.863892.990.00

70.0013.5960.474541.820.00

80.0015.95109.805190.650.00

90.0018.77176.315839.480.00

100.00112.26268.696488.320.00

图10直接档超车加速时间

MaximumTractionForce

Measured

GearMax.TractionForceVelocitySpeedSpeedRatio

<-><N><km/h><l/jnin><->

12723.957.00454.180.00

图11各档最大牵引力

(

*

U

O

Q

g

u

uo一

Incknatior[%]

PnntDate:2015年g网29日08:4517

UserAflmimstratorAVLCRUISE

图12各档最大爬坡度

CT

M.

UA

a

Q

JCa

x

PnntDate:2015年3月29日08:4836

UseeAdmimstralor川AVLCRUISE

图13各档最大加速度

qianyinli司AVLCRUISE

newProject

h

A

*

R

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G

S

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K

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J

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20.040.0M.O80.0100.0120.0140.0100.0180.0200.(