1.2.3 動力性和經濟性理論計算

1.最高車速

最高車速受限于兩方面因素：一是驅動單元的最大轉速與傳動系統傳動比之間的平衡；二是車輛牽引力與阻力之間的平衡。

在上述第一種情況下，最高車速的表達式如下：

式中 u_max——最高車速（km/h）；

n_max——驅動單元最高轉速（r/min）；

r——輪胎滾動半徑（m）；

i_g——變速器的傳動比，i_g=n_in/n_out，n_in為輸入端轉速，n_out為輸出端轉速；

i₀——主減速器的傳動比。

在第二種情況下，因為最高車速定義為在平坦路面上的最大穩速行駛車速，故而a=0、F_i=0、F_a=0，則F_t=F_c，此時車輛動力學方程的表達式如下：

求解式（1-19）即可得到最高車速。

2.爬坡能力

根據爬坡能力的定義，最大爬坡能力出現在牽引力與道路行駛阻力加上坡道阻力之間達到平衡的時刻，此時a=0、F_a=0，即F_t=F_c+F_i。

此時車輛動力學方程的表達式如下：

因此

求解式（1-21）即可得到最大爬坡度。最大爬坡度一般出現在變速器置于一檔時，因為一檔的牽引力是最大的。

除了最大爬坡度以外，經常還要計算二檔低速爬坡能力、高速爬坡能力和帶拖車的坡起能力。

二檔低速爬坡能力是為了確保車輛在較大坡度道路上行駛時能夠穩定在一個較高的車速上（一般車速為u=15～20km/h），以提高車輛的運行效率，避免影響山區道路的交通秩序。

高速爬坡能力（一般u=120km/h）是為了保證車輛具有一定的高速巡航能力，而不至于在實際道路（國內部分地區的高速公路有最大坡度不超過3%的長坡道路）中巡航時產生較大的車速波動。有時為了彌補這種車速波動，需要調整換檔策略以強制降檔，獲得更大的牽引力，這對于駕駛人的駕駛感來說是不可接受的。

某些車型還要考慮其拖拽能力，即帶拖車狀態下的性能。標準EU1230-2012要求車輛在拖掛制造商標稱的拖車質量的狀態下，能夠在坡度≥12%的坡道上在5min之內坡起5次。這一要求主要考核的是車輛的爬坡能力和傳動系統的承扭能力。

3.加速時間

根據加速時間的定義，車輛從低速u₁加速到高速u₂所需要的時間的表達式如下：

將式（1-12）代入式（1-22），此時車輛行駛在平坦路面上，故而F_i=0，可得

通過迭代計算式（1-23）即可得到加速時間。

4.能耗

（1）內燃機的油耗計算 針對1.1.2節介紹的能耗測試工況，可以根據內燃機的轉矩需求和轉速，在萬有特性曲線中插值得到內燃機的比油耗BSFC，進而計算整個循環工況下內燃機的油耗。根據下式計算油耗：

式中 FC——單個測試循環的油耗（g）；

t_c——測試循環的時長（s）；

BSFC——內燃機的比油耗（g/kW·h）。

可以將上述油耗值轉換為百公里油耗值（L/100km），計算公式如下：

式中 ρ——燃油密度（kg/L），通常國標汽油的密度為0.70～0.78kg/L，柴油的密度為0.83～0.855kg/L；

u_a（t）——t時刻下測試循環要求的車速（km/h），詳見1.1.2節描述的各循環工況的車速譜要求。

對于內燃機（ICE）車型，整車的輪邊轉矩需求都是靠內燃機來滿足的，可以通過式（1-25）計算百公里油耗值。而對于混合動力電動汽車（HEV），整車的輪邊轉矩需求根據策略被全部或部分分配給內燃機，同時也存在完全依靠電機來滿足轉矩需求的情況，此時內燃機的油耗為0。針對這兩種情況，需要計算加權油耗。

對于NEDC工況來說，HEV車型的加權油耗可以通過下式計算：

式中 C——加權油耗（L/100km）；

c₁——條件A試驗中的油耗（L/100km）；

c₂——條件B試驗中的油耗（L/100km）；

D_e——純電續駛里程（km）；

D_av——假設的儲能裝置兩次充電之間的平均行駛里程，定義為25km。

其中關于條件A和條件B，以及純電續駛里程的試驗規程，詳見GB/T 19753—2013。

對于WLTC和CLTC-P工況來說，HEV車型的加權油耗可以通過下式計算：

式中 C——加權油耗（L/100km）；

c₁——CD模式試驗中的油耗（L/100km）；

c₂——CS模式試驗中的油耗（L/100km）；

UF——純電利用系數，WLTC工況（相關規定詳見GB 18352.6—2016）和CLTC-P工況（相關規定詳見GB/T 19753—2013）針對其值的定義不同。

（2）電動汽車的電耗計算 針對1.1.2節介紹的能耗測試工況，純電行駛工況時，可以根據整車的功率需求計算整個循環工況下車輛的電耗。可以根據下式計算電耗：

式中 EC——單個測試循環的電耗（kW·h）；

t_c——測試循環的時長（s）；

P_veh（t）——t時刻下整車的功率需求（kW）。

可以將上述電耗值轉換為百公里電耗值（kW·h/100km），計算公式如下：

實際測試及計算百公里電耗值時，還需要考慮國家標準對于充電損耗方面的規定，對于上述計算值還需要進行修正。詳見GB/T 18386—2017和GB/T 19753—2013的相關規定。