电动汽车动力性与经济性评价方法研究
目 录
1 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 主要研究内容 2
2 电动汽车能源消耗分析 3
2.1 电动汽车结构特点 3
2.2 行驶工况对电动汽车能量消耗的影响分析 4
3 电动汽车动力性评价方法 7
3.1 电动汽车动力性评价指标 7
3.2 电动汽车动力性试验 10
4 电动汽车经济性评价方法 11
4.1 电动汽车经济性评价指标 12
4.2 电动汽车经济性试验 15
5 电动汽车动力性经济性综合评价指标 16
6 提高电动汽车动力性及经济性的方法 17
6.1 选用电动汽车关键功率器件 17
6.2 提高电动汽车用动力电池的性能 18
6.3 优化充电站建设 19
6.4 改进充电方式 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1.1 研究的背景和意义
1886年卡尔本茨发明了世界上第一辆汽车以来，汽车随人类科技技术的进步经历了很大的变革，它的普及促进了全球经济的巨大发展，给世界各国人民带来了极大的便利，促进了科技、人文、经济、军事等各方面的发展。但同时，内燃机汽车的种类和数量也越来越多，来源于噪声污染和内燃机汽车排放出的尾气严重影响着现代人的绿色生活。根据联合国环保组织调查显示，目前世界各国城市的空气污染，50%来源于汽车尾气排放，我国机动车尾气排放更显严重，预计到2015年汽车尾气的排放将占据城市空气污 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
染的65%以上。另外，随着我国社会与经济的快速发展，对能源的需求量日益增加。通过分析2012年的数据可以发现，当前我国的石油进口供给多半来自海外市场，已突破50%的安全警戒，表明我国的能源结构开始转向不安全状态，2013年，我国的对外依存度超过美国，达到了56.5%。现实状况是，随着能源需求的不断加剧，我国石油对外依赖程度还会扩大。专家预测，到2015年，这一数据会上升到60%的水平甚至更高。尽管目前内燃机的电控技术和三元催化等排气净化技术的应用，使汽车的排放和油耗程度降到了很低，但还未能从根本上解决这些问题。
在能源和环境的双重压力下，只有推动新能源汽车的普及和快速发展，才能降低汽车领域对能源需求和减少对环境的破坏，实现我国汽车行业可持续发展，从而在环境、汽车和社会之间才能形成良性的发展循环。电动汽车与传统汽车相比，都有着得特的优势，它可以降低能耗，同时保护环境，因此电动汽车的发展对于整个世界范围来说，都是显得非常重要和迫切的。随着科学技术的不断提高，电动汽车无论是从动力性还是经济性都会有着长足的发展，使之性能更加接近内燃机汽车，适合成为多数人们的购车选择对象，成为未来交通工具的重要组成部分。
随着推广电动汽车的应用中，电动汽车的性能的评估提出更高和更详细的规定。基于电动汽车，动力性要求不高的性能和用户需求特点；对经济，尤其日常出行更关注续驶里程指标。而传统动力性经济性评价方法，缺少对用户使用工作条件的调查，以及对车辆性能的综合评价方法。另一方面，由于缺乏电动汽车能耗分析的经济评价方法。因此，提出动力性与经济性评价方法，具有重要的改善汽车性能和使用驾驶体验的现实意义。
1.2 国内外研究现状
针对经济性评价而言，不同的国家，在选择循环工况和方案时有着不同的规定和标准，对于行驶工况的开发而言，最初是针对传统的燃油汽车的排放以及油耗的检测，当前，针对新能源汽车，特别是电动汽车，还没有形成针对性的行驶工况的评价体系，在进行评价和实车测试时，还是遵循传统汽车的行驶工况来进行。例如参考欧洲经济委员会的ECE-15的标准，以及为了满足市郊路面的行驶状况而修改的EUDC市郊工况；另外还有日本所推出的10?15工况和其最新修订的JC08工况；美国相继也制定了一些工况标准，如：UDDS、SAE等。对于我国的国标而言，除了所指出的NEDC工况外，一些研究单位和科研院所还针对不同地区的路况开发了一些典型的工况数据，如北京地区的工况、长春地区的工况以及西安地区的工况等，基于这些工况来对整车的路面性能进行评价。各种工况中，行驶里程、最高车速、平均车速、速度分布以及加速度分布都存在显著差异。此外，对于以上指标而言，不同的车型有着不同的性能指标。而对于相同的车型，由于有着不同的电动机参数和传动系统参数的匹配，导致其能耗和动力性之间也存在着差异。在选择车型和实施定量计算时，如果对于一个车型而言，其方案选择和性能指标相对于另一个车型较高时，性能优势较为明显倘若各指标之间优劣交错，这就需要重新对比评价。对此，在各国国家标准中还少有提及车辆的综合评价标准。
1.3 主要研究内容
针对目前电动汽车评价方法中对电动汽车能耗特性分析的不足，以及评价指标的不足，结合电动汽车能耗机理分析，提出评价电动汽车动力性和经济性的综合评价指标，具体内容如下：
（1）分析电动汽车构型特点，对电动汽车能量消耗情况进行分析，包括对各关键动力总成的能耗及影响因素的分析；
（2）在不同的工况下针对电动汽车在不同负荷时的运行情况进行特征分析；
（3）提出电动汽车动力性和经济型综合评价方法，选取动力性、经济性指标进行综合评价。
（4）初步分析了影响电动汽车动力性和经济性的因素并提出了提高电动汽车动力性与经济性的方法。
2 电动汽车能源消耗分析
纯电动汽车基本的性能指标中，经济性可以体现出纯电动汽车能量消耗水平，同
时可以有效反映整车的技术先进性，动力性则代表了纯电动汽车在最高车速、加速能
力等方面的运动能力，反映整车的运动能力。本章主要从纯电动汽车的结构特点和运
动学分析的角度出发，研究电动汽车能量消耗的主要因素，并对其中和评价相关的工况因素进行分析，为提出影响电动汽车经济性评价的关键问题及分析评价方法打下基础。
2.1 电动汽车结构特点
在电动汽车上，电动机的布置位置如下：第一是种是直接代替原车发动机位置，
另一种是车轮内布置。电动机直接安装在原车发动机位置，取消变速器，直接采用主减速器和差速器；轮内驱动布置则可以分别实现两轮驱动和全轮驱动，既可以采用轮边减速驱动也可以采用轮毂直接驱动的方式。
目前汽车制造厂都是小批量试制电动汽车，对电动汽车大规模批量推出还是信心
不足，主要是动力电池的一致性仍难于解决，高成本的生产，高价售销获利几乎不太
现实。全面改造汽车生产线专门生产电动汽车风险还很大，所以在传统内燃机汽车车
身的上进行电气化改装实现电动汽车的小批量试制。单电动机驱动结构型式具有结构
简单，控制容易，是生产企业最为普遍的选择，该种方式可以较好的利用传统车身的
电器和底盘，这样用最少的实车改动即可完成纯电动汽车的试制，大大缩短样车开发
m 为等速工况数。
（II）加速过程消耗的能量
1 绪论 1
1.1 研究的背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 主要研究内容 2
2 电动汽车能源消耗分析 3
2.1 电动汽车结构特点 3
2.2 行驶工况对电动汽车能量消耗的影响分析 4
3 电动汽车动力性评价方法 7
3.1 电动汽车动力性评价指标 7
3.2 电动汽车动力性试验 10
4 电动汽车经济性评价方法 11
4.1 电动汽车经济性评价指标 12
4.2 电动汽车经济性试验 15
5 电动汽车动力性经济性综合评价指标 16
6 提高电动汽车动力性及经济性的方法 17
6.1 选用电动汽车关键功率器件 17
6.2 提高电动汽车用动力电池的性能 18
6.3 优化充电站建设 19
6.4 改进充电方式 20
结 论 22
致 谢 23
参 考 文 献 24
1 绪论
1.1 研究的背景和意义
1886年卡尔本茨发明了世界上第一辆汽车以来，汽车随人类科技技术的进步经历了很大的变革，它的普及促进了全球经济的巨大发展，给世界各国人民带来了极大的便利，促进了科技、人文、经济、军事等各方面的发展。但同时，内燃机汽车的种类和数量也越来越多，来源于噪声污染和内燃机汽车排放出的尾气严重影响着现代人的绿色生活。根据联合国环保组织调查显示，目前世界各国城市的空气污染，50%来源于汽车尾气排放，我国机动车尾气排放更显严重，预计到2015年汽车尾气的排放将占据城市空气污 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
染的65%以上。另外，随着我国社会与经济的快速发展，对能源的需求量日益增加。通过分析2012年的数据可以发现，当前我国的石油进口供给多半来自海外市场，已突破50%的安全警戒，表明我国的能源结构开始转向不安全状态，2013年，我国的对外依存度超过美国，达到了56.5%。现实状况是，随着能源需求的不断加剧，我国石油对外依赖程度还会扩大。专家预测，到2015年，这一数据会上升到60%的水平甚至更高。尽管目前内燃机的电控技术和三元催化等排气净化技术的应用，使汽车的排放和油耗程度降到了很低，但还未能从根本上解决这些问题。
在能源和环境的双重压力下，只有推动新能源汽车的普及和快速发展，才能降低汽车领域对能源需求和减少对环境的破坏，实现我国汽车行业可持续发展，从而在环境、汽车和社会之间才能形成良性的发展循环。电动汽车与传统汽车相比，都有着得特的优势，它可以降低能耗，同时保护环境，因此电动汽车的发展对于整个世界范围来说，都是显得非常重要和迫切的。随着科学技术的不断提高，电动汽车无论是从动力性还是经济性都会有着长足的发展，使之性能更加接近内燃机汽车，适合成为多数人们的购车选择对象，成为未来交通工具的重要组成部分。
随着推广电动汽车的应用中，电动汽车的性能的评估提出更高和更详细的规定。基于电动汽车，动力性要求不高的性能和用户需求特点；对经济，尤其日常出行更关注续驶里程指标。而传统动力性经济性评价方法，缺少对用户使用工作条件的调查，以及对车辆性能的综合评价方法。另一方面，由于缺乏电动汽车能耗分析的经济评价方法。因此，提出动力性与经济性评价方法，具有重要的改善汽车性能和使用驾驶体验的现实意义。
1.2 国内外研究现状
针对经济性评价而言，不同的国家，在选择循环工况和方案时有着不同的规定和标准，对于行驶工况的开发而言，最初是针对传统的燃油汽车的排放以及油耗的检测，当前，针对新能源汽车，特别是电动汽车，还没有形成针对性的行驶工况的评价体系，在进行评价和实车测试时，还是遵循传统汽车的行驶工况来进行。例如参考欧洲经济委员会的ECE-15的标准，以及为了满足市郊路面的行驶状况而修改的EUDC市郊工况；另外还有日本所推出的10?15工况和其最新修订的JC08工况；美国相继也制定了一些工况标准，如：UDDS、SAE等。对于我国的国标而言，除了所指出的NEDC工况外，一些研究单位和科研院所还针对不同地区的路况开发了一些典型的工况数据，如北京地区的工况、长春地区的工况以及西安地区的工况等，基于这些工况来对整车的路面性能进行评价。各种工况中，行驶里程、最高车速、平均车速、速度分布以及加速度分布都存在显著差异。此外，对于以上指标而言，不同的车型有着不同的性能指标。而对于相同的车型，由于有着不同的电动机参数和传动系统参数的匹配，导致其能耗和动力性之间也存在着差异。在选择车型和实施定量计算时，如果对于一个车型而言，其方案选择和性能指标相对于另一个车型较高时，性能优势较为明显倘若各指标之间优劣交错，这就需要重新对比评价。对此，在各国国家标准中还少有提及车辆的综合评价标准。
1.3 主要研究内容
针对目前电动汽车评价方法中对电动汽车能耗特性分析的不足，以及评价指标的不足，结合电动汽车能耗机理分析，提出评价电动汽车动力性和经济性的综合评价指标，具体内容如下：
（1）分析电动汽车构型特点，对电动汽车能量消耗情况进行分析，包括对各关键动力总成的能耗及影响因素的分析；
（2）在不同的工况下针对电动汽车在不同负荷时的运行情况进行特征分析；
（3）提出电动汽车动力性和经济型综合评价方法，选取动力性、经济性指标进行综合评价。
（4）初步分析了影响电动汽车动力性和经济性的因素并提出了提高电动汽车动力性与经济性的方法。
2 电动汽车能源消耗分析
纯电动汽车基本的性能指标中，经济性可以体现出纯电动汽车能量消耗水平，同
时可以有效反映整车的技术先进性，动力性则代表了纯电动汽车在最高车速、加速能
力等方面的运动能力，反映整车的运动能力。本章主要从纯电动汽车的结构特点和运
动学分析的角度出发，研究电动汽车能量消耗的主要因素，并对其中和评价相关的工况因素进行分析，为提出影响电动汽车经济性评价的关键问题及分析评价方法打下基础。
2.1 电动汽车结构特点
在电动汽车上，电动机的布置位置如下：第一是种是直接代替原车发动机位置，
另一种是车轮内布置。电动机直接安装在原车发动机位置，取消变速器，直接采用主减速器和差速器；轮内驱动布置则可以分别实现两轮驱动和全轮驱动，既可以采用轮边减速驱动也可以采用轮毂直接驱动的方式。
目前汽车制造厂都是小批量试制电动汽车，对电动汽车大规模批量推出还是信心
不足，主要是动力电池的一致性仍难于解决，高成本的生产，高价售销获利几乎不太
现实。全面改造汽车生产线专门生产电动汽车风险还很大，所以在传统内燃机汽车车
身的上进行电气化改装实现电动汽车的小批量试制。单电动机驱动结构型式具有结构
简单，控制容易，是生产企业最为普遍的选择，该种方式可以较好的利用传统车身的
电器和底盘，这样用最少的实车改动即可完成纯电动汽车的试制，大大缩短样车开发
m 为等速工况数。
（II）加速过程消耗的能量
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