三轮电动车动力性能分析研究

李月 邵宁华 李泽鹏 何萌 陈萌

摘 要：本文基于轻型化、小形化设计理念，设计了三轮电动车的整体结构。在此基础上，系统的对电动车动力性能进行了分析，并给出了相应评价指标的计算公式，最终依据实际运行情况计算了所设计车辆的动力性能，证明了设计的合理性。

关键词：电动车 动力性 计算

随着石油资源的不断消耗和大气环境逐渐恶化，使用和发展绿色交通工具，成为了当今社会的发展主流。在众多的节能车中，电动汽车具有零排放、零油耗的优势，故其已成为当今汽车发展的必然选择。

1. 三轮电动车整体结构设计

基于以上目的，同时为使所设计电动车具有轻型化、小形化的特点，特采用了两前轮、后单轮的三轮式整体设计方案，使车辆整体结构简单、紧凑。其基本结构参数如表1、电机参数如表2。

2.三輪电动车动力性能分析

动力性能是电动汽车各种性能中最重要、最基本的性能之一，其评价指标主要包括最高行驶车速、最大爬坡度和加速时间等。

2.1最高行驶车速

最高行驶车速，是指电动汽车在无风的条件下，行驶在水平、良好的路面上能达到的最

高行驶车速。

为达到最高行驶车速，电动汽车的驱动电机需处于恒功率段运行，此时电动车将在驱动力、滚动阻力以及空气阻力的作用下处于平衡状态，则汽车的行驶方程式如公式（1）表示，由此式即可求得电动汽车的最高车速：

Ua=0.377nmr

（1）

式中，Ua为车速（Km/h）；nm为轮毂电机转速（r/min）；r为车轮半径（m）。

2.2最大爬坡度

最大爬坡度，是指电动车满载时，在良好路面上以一挡最低行驶车速，所能行驶上的最大坡度。其可由车辆的静牵引力求得，当汽车以一挡最低行驶车速v行驶时，可以爬上的最大爬坡度由式（2）表示。

i=tan[arcsin（D-f（1+f2-D2）1/21+f2）]

（2）

式中，i为最大爬坡度（°）；D为动力因数；f为滚动阻力系数。

2.3 加速时间

加速时间，通常可以表征电动车原地起步能力和超车能力，其常电动车的加速度表征。其具体可见公式（3）。

a=dudt=gδ（D-f）

（3）

式中，a为加速度（m/s）；D为动力因数；f为滚动阻力系数；δ为旋转质量转换系数；g为重力加速度（m/s）。

3. 三轮电动车动力性能计算

依据以上分析，选取有关电动车轮毂电机的传动效率为0.9；旋转质量转换系数为1.28，路面滚动阻力系数为0.0076+0.000056Ua，进行三轮电动车动力性能计算。

根据前述公式（1）和表1、2可知，三轮电动车最高行驶车速为：

Ua=0.377nmr=0.377*500*0.25=47.125km/h

同时道路滚动阻力系数为：f=0.0076+0.000056×47.125=0.010239

三轮电动车行驶的驱动力可表示为： 根据前述表2可知，三轮电动车的电机转矩为：25（N*m），故三轮电动车行驶的驱动力为：

Ft=Ttqηtr=Ttq×0.90.25=10.5348V

同时三轮电动车的空气阻力为：Fw=CdAua221.15=0.28×0.32×47.125221.15=9.4072（N）

故三轮电动车行驶的动力因数可求得：D=Ft-FwG=10.5348-9.4072105×9.8=0.06489

故根据前述公式（2）、（3）可求得最大爬坡度、加速度为：

i=tanarcsinD-f（1+f2-D2）1/21+f2=tan（arcsin 0.064825）=tan3.72

dudt=gδ（D-f）=9.81.28（0.06489-0.01031）=0.4178

4.结束语

本文系统的给出了三轮电动车的整体结构参数，并依据汽车理论相关知识，进行了三轮电动车动力性能进行的分析与计算。计算结果表明，所设计的电动车满足设计要求，可正常在城市道路上安全运行。

参考文献：

[1]张文亮，武斌，李武峰，等.我国纯电动汽车的发展方向及能源供给模式的探讨[J].电网技术，2009，33（4）：1-5.

[2]陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动汽车技术[M]. 北京： 北京理工大学出版社， 2002.

[3]余志生.汽车理论. 北京： 机械工业出版社， 2002.

基金项目：东北林业大学大学生创新项目（汽车尾气余热发电器结构设计与性能研究）；东北林业大学大学生科研训练项目（节能竞技电动车的研制、基于多传感器数据融合技术的汽车驾驶舱环境污染评价研究）

通讯作者：陈萌（1979-）， 男， 黑龙江齐齐哈尔人， 工学博士.