李月 邵寧華 李澤鵬 何萌 陳萌

摘 要：本文基于輕型化、小形化設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了三輪電動(dòng)車的整體結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的對電動(dòng)車動(dòng)力性能進(jìn)行了分析，并給出了相應(yīng)評價(jià)指標(biāo)的計(jì)算公式，最終依據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況計(jì)算了所設(shè)計(jì)車輛的動(dòng)力性能，證明了設(shè)計(jì)的合理性。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)車 動(dòng)力性 計(jì)算

隨著石油資源的不斷消耗和大氣環(huán)境逐漸惡化，使用和發(fā)展綠色交通工具，成為了當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展主流。在眾多的節(jié)能車中，電動(dòng)汽車具有零排放、零油耗的優(yōu)勢，故其已成為當(dāng)今汽車發(fā)展的必然選擇。

1. 三輪電動(dòng)車整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于以上目的，同時(shí)為使所設(shè)計(jì)電動(dòng)車具有輕型化、小形化的特點(diǎn)，特采用了兩前輪、后單輪的三輪式整體設(shè)計(jì)方案，使車輛整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。其基本結(jié)構(gòu)參數(shù)如表1、電機(jī)參數(shù)如表2。

2.三輪電動(dòng)車動(dòng)力性能分析

動(dòng)力性能是電動(dòng)汽車各種性能中最重要、最基本的性能之一，其評價(jià)指標(biāo)主要包括最高行駛車速、最大爬坡度和加速時(shí)間等。

2.1最高行駛車速

最高行駛車速，是指電動(dòng)汽車在無風(fēng)的條件下，行駛在水平、良好的路面上能達(dá)到的最

高行駛車速。

為達(dá)到最高行駛車速，電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)需處于恒功率段運(yùn)行，此時(shí)電動(dòng)車將在驅(qū)動(dòng)力、滾動(dòng)阻力以及空氣阻力的作用下處于平衡狀態(tài)，則汽車的行駛方程式如公式（1）表示，由此式即可求得電動(dòng)汽車的最高車速：

Ua=0.377nmr

（1）

式中，Ua為車速（Km/h）；nm為輪轂電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）；r為車輪半徑（m）。

2.2最大爬坡度

最大爬坡度，是指電動(dòng)車滿載時(shí)，在良好路面上以一擋最低行駛車速，所能行駛上的最大坡度。其可由車輛的靜牽引力求得，當(dāng)汽車以一擋最低行駛車速v行駛時(shí)，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為最大爬坡度（°）；D為動(dòng)力因數(shù)；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)。

2.3 加速時(shí)間

加速時(shí)間，通?？梢员碚麟妱?dòng)車原地起步能力和超車能力，其常電動(dòng)車的加速度表征。其具體可見公式（3）。

a=dudt=gδ（D-f）

（3）

式中，a為加速度（m/s）；D為動(dòng)力因數(shù)；f為滾動(dòng)阻力系數(shù)；δ為旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；g為重力加速度（m/s）。

3. 三輪電動(dòng)車動(dòng)力性能計(jì)算

依據(jù)以上分析，選取有關(guān)電動(dòng)車輪轂電機(jī)的傳動(dòng)效率為0.9；旋轉(zhuǎn)質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)為1.28，路面滾動(dòng)阻力系數(shù)為0.0076+0.000056Ua，進(jìn)行三輪電動(dòng)車動(dòng)力性能計(jì)算。

根據(jù)前述公式（1）和表1、2可知，三輪電動(dòng)車最高行駛車速為：

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

同時(shí)道路滾動(dòng)阻力系數(shù)為：f=0.0076+0.000056×47.125=0.010239

三輪電動(dòng)車行駛的驅(qū)動(dòng)力可表示為： 根據(jù)前述表2可知，三輪電動(dòng)車的電機(jī)轉(zhuǎn)矩為：25（N*m），故三輪電動(dòng)車行駛的驅(qū)動(dòng)力為：

Ft=Ttqηtr=Ttq×0.90.25=10.5348V

同時(shí)三輪電動(dòng)車的空氣阻力為：Fw=CdAua221.15=0.28×0.32×47.125221.15=9.4072（N）

故三輪電動(dòng)車行駛的動(dòng)力因數(shù)可求得：D=Ft-FwG=10.5348-9.4072105×9.8=0.06489

故根據(jù)前述公式（2）、（3）可求得最大爬坡度、加速度為：

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.結(jié)束語

本文系統(tǒng)的給出了三輪電動(dòng)車的整體結(jié)構(gòu)參數(shù)，并依據(jù)汽車?yán)碚撓嚓P(guān)知識(shí)，進(jìn)行了三輪電動(dòng)車動(dòng)力性能進(jìn)行的分析與計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的電動(dòng)車滿足設(shè)計(jì)要求，可正常在城市道路上安全運(yùn)行。

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基金項(xiàng)目：東北林業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目（汽車尾氣余熱發(fā)電器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能研究）；東北林業(yè)大學(xué)大學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目（節(jié)能競技電動(dòng)車的研制、基于多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的汽車駕駛艙環(huán)境污染評價(jià)研究）

通訊作者：陳萌（1979-）， 男， 黑龍江齊齊哈爾人， 工學(xué)博士.