基于某款纯电动汽车动力系统计算与仿真分析
摘 要 动力系统参数的选择与匹配对电动汽车的动
力性和经济性会产生很大的影响。文章在理论计算和系统分 析的基础上，对
电机、电池以及传动系传动比进行了参数匹 配，分析了纯电动汽车动力系统
参数的选择对电动汽车性能 的影响。 GT-suite 仿真结果表明，所选动力
总成部件与整车 匹配后能够满足纯电动轿车动力性的要求。为纯电动汽车动
力系统参数选择与匹配提供了参考。
关键词 电动汽车 动力系统 参数匹配 动力性仿真
电动汽车是解决当前能源短缺和环境污染问题可行的
技术之一。电动汽车是由车载动力电池作为能量源的零排放 汽车。近些年
来， 电动汽车的研制热潮在全世界范围内兴起， 尤其是在我国，逐步向小
批量商业化生产的方向发展。电动 汽车技术的发展依赖于多学科技术的进
步，尤其需要解决的 问题是进一步提高动力性能，增加续驶里程，降低成
本。考 虑开发经费和开发周期，建立计算机仿真模型对电动汽车的 性能进
行仿真分析是很有意义的。
1
电动汽车动力系统参数要求 电动汽车的动力性主要取决于动力及传
动系统参数匹 配，包括动力电池、驱动电机及传动系统控制器等部
件。
根据设计要求，本电动汽车设计参数为：最高车速
150km/h，最大爬坡度》30%，续驶里程》180km。0100km/h
的时间为： < 15s。相关的车辆参数为：汽车整备质量: 1600kg ;迎风面
积：2.19m2;长？卓？赘呤滴？ 631?? 790??
470 m m ；轴距为： 2650；滚动阻力为： 0.0015
；风阻系数：
0.296
。
2
电机参数匹配 电机作为电动汽车主要动力源，电机的匹配对电动汽
车
中图分类
号： U463. 23 文献标识码：
A
性能起着关键作用。电机匹配主要考虑参数为电机的额定功 率、峰值功率，
电机的最高转速、额定转速。
2.1
电机额定功率、峰值功率的选择 电机功率的高低直接决定了汽车
动力性的好与坏。电机
额定功率越大，电动汽车的加速性能和最大爬坡度就越好， 但是带来的是电
机体积与质量的增加，而且此时电机不能保 持在较高效率下工作，降低车辆
的能量利用效率，缩短了汽 车的续驶里程。因此，为了满足整车动力性能要
求的同时， 使车辆具备一定的后备功率。 驱动电机的最大功率
（ Pemax）
必须满足最高车速时的阻力功率（ Pe）、最大爬坡度时的功
率（ Pa）及根据加速时间的功率（Pc）要求，即：Pemax> max[Pe ，
Pa， Pc]
。
Pe = （ mgf +
）；
Pa = ( mgf + mg +
);
Pc = ( m + mgf +
);
umax 最高车速（ km/h）; T 传动系机械效率; m
电动
汽车整备质量（ kg ）；f 滚动阻力系数； CD 空气阻力系数；
A
迎风面积（ m2）； max 最大爬坡度（ ?埃 ?ui 车速（ km/h ）；
ua汽车的加速末速度（km/h ）； ta汽车加速时间（s
）;为汽
车旋转质量换算系数。
根据设计要求以及汽车参数带入公式可计算得
Pe=35kw ； Pa=37kw； Pc=47kw
；
电机的峰值功率与额定功率的关系为： P1= P2。
式中：P1电机额定功率（kW）;P2电机峰值功率（kW）;
电机过载系数。
驱动电机的过载系数通常根据其工作环境温度决定，如
果环境温度长期处于在 40 度以上，只能按照额定功率使用， 如果在
20
度左右，可以在 1.2-2.5 内使用，如果工作在零度 以下，可以将过载系
数调至 1.5-1.6，过高的过载系数会导致
绕组温度过高而烧毁，电动汽车的工作环境一般处于 -10 C到
35C,将过载系数确定为 2。根据Pe max
选择驱动电机的峰 值功率，本文
选择 P1=30 kW， P2=60 kW。
2.2 电机额定转速和最大转速的选择 驱动电机的额定转速（nb
）和最
高转速（nmax）的选取
应符合驱动电机的转矩转速特性要求，如图 1 所示，在启动
即低转速时得到恒定的最大转矩（ Tmax ），同时在高转速时 得到恒定的
较高功率（ wb ）。
nmax/nb=
（电机扩大恒功率区系数） 。增大 值，可使
电机在恒转矩区获得较大的转矩，提高汽车的加速和爬坡性
和尺寸增大，因此 值一般取2〜3。如果 值处于此范围，仅 需要一级
减速，而本电动汽车满足此要求所以采用一级减 速。
2.3
电机转矩制定
Tmax
选择依据要根据整车整备质量来确定，既要能满
足汽车启动的最小转矩 Tmin 和最小设计加速度 amin ，同时 要结合传动
系最大传动比（ imax ）和最大爬坡度 max 来确 定。
式中： r 汽车轮胎滚动半径（ m）；imax 传动系统最大传
动比，Tmin为需要最小转矩（N?m）;而结合公式本车型通
3
电池组参数设计 对于电动汽车，动力的直接来源是动力电池的电
能；电
动汽车的动力性能主要由整车参数、驱动电机性能、动力电 池放电能力决
定。因此，动力电池的能量输出直接决定了电 动汽车动力性能。
3.1 由最大输出功率确定电池组数目（ n
）
能。 但 值过大，会导致电机工作电流和逆变器的功率损耗
过仿真计算得到的电机最大扭矩为
280Nm
。
电池单体数量的选择，基本要求是要满足电动机最大功
率的需求，本车采用的是三个电池组串联的方式
n=
式中： L 电动车续驶里程（ km ）；W 电动汽车行驶
1km
所消耗的能量（ kW）；C 单节电池额定容量（ A?h）；U 单节
电池电压（ V ）。
np 和 n
的较大值作为最后确定的电池组数目。
4
传动系参数设计 电动汽车的传动系参数匹配设计主要包括：变速器
传动
比及挡位的确定和主减速器的匹配设计等。在电机定型之
4.2 最小传动比（ imin
）的确定
imin=0.37 ； 式中：nmax为电机最高转速（r/min ）;r
为轮胎
半径（m）。
由于此电动汽车采用了单级减速比，所以本车需要兼顾
算出的最大、 最小传动比的值， 而本车的减速比选择为
8.28
。
5
动力性能仿真
性能指标要 后，传动系速比的匹配，主要取决于整车的动力性能指
求。
4.1 最大传动比（ imax
）的确定
由最大爬坡度和最大输出扭矩决定的
imax
为：
式中： Ttqmax 电机最大输出转矩（ N?m）；
由电机最高转速和最高行驶车速确定的
imin
为：
5.1
动力性能仿真 根据整车布置和设计方案，以广泛应用于电动汽车
动力
性仿真的 GT-Suite 软件进行仿真计算， 建立整车和关键部件
电机、电池和减速器等）的仿真模型，建立模型的基本步 骤包括选择车辆
和部件模块，进行各部件间的机械、电器和 信号连接，输入各模块主要参数
等。
NEDC ( New European Driving
5.2 仿真结果 文章基于软件 GT-suite
对动力系统进行的仿真结果
如
F:该车的最大速度为 150 km/h ; 0〜100 km/h
的加速时间
为10.24 S，最大爬坡度为 32.995 7%。NEDC工况续驶里程
为207km。仿真结果表明，电动汽车的最大车速、加速性和 爬坡性等动力
性能能够满足设计的要求，说明整车匹配方案 合理。所选电机能够确保整车
动力性能达到设计要求。
6
结论 电动汽车动力传动系统参数设计及合理匹配对其性能
有很大的影响。根据整车动力性要求，通过理论计算，对电 动汽车电机、电
池和传动系统进行匹配计算，仿真结果表明 利用此方法进行电动汽车动力总
成的匹配计算是合理的，同 时也为电动汽车的设计、动力性能预测和分析提
供了一种有 效方法和手段。
参考文献
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与匹配 [J]. 汽车工程师， 2011（5）：
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[2] 余金凤，丁川 .
电动汽车电动机的选择及加速性能试
验J].洛阳：河南科技大学学报，
2003.
动力性仿真选用欧盟的
Cycle
）作为道路循环工况，
该工况时间为 1180s，距离
10.98km
，要求最高车速为
120km/h ，平均车速 33.50km/h
。
[3] 宋杰 .
基于电池放电特性的电动汽车动力性能分析
[J]. 辽宁工业大学， 2011
[4] 余志生 .汽车理论 [M]. 北京：机械工业出版社， 2000.