5.1.2 汽车动力性计算
1.汽车理论上的最大加速度计算
假设汽车初始速度为0且路面平坦。

假设路面状态很好,C1的值很小,C1W忽略不计。为了简化计算,假设汽车是四轮驱动(4WD),X=1。如果μ=1,汽车的加速度就是1g。对于前驱FWD或后驱RWD车辆,加速度约Xg,但由于汽车加速时车身的重心会向后偏移,所以RWD车型加速能力较好,因此许多运动型车做成了RWD,以提高汽车的加速度性能。
2.汽车的最大爬坡度计算
假设汽车初速度速度为0,加速度为0,

如果C1忽略不计,汽车为四轮驱动,X=1,可以得出附着系数μ=tanα,那么在附着系数μ=1时(理论上的最大值),α=45°,也就是常说的100%爬坡度。(https://www.daowen.com)
实际上,最大爬坡度比理论计算值要小得多。比如在冰面上,附着系数μ<0.1,汽车在上坡时会打滑,甚至有下滑。
图5-9为汽车行驶动力区间示意图,分别为汽车在平路及有坡度的道路上的行驶工况。发动机在不同转速下释放转矩,输出功率,由变速系统(变速器、主减速器等)进行转矩和速度变换(保持功率不变)。如果忽略损耗,只考虑理想状态的话,汽车最高速度就是在汽车输出转矩等于行驶阻力(包括滚动阻力、坡度阻力和空气阻力)时的速度,如图5-9所示。整车要求动力系统的输出功率曲线是一条连续的平滑曲线,但由于大部分汽车的档位速比是不连续的(除非采用类似CVT或EVT这样的变速系统),所以,行驶时动力总成输出功率不是平滑的。

图5-9 上坡路汽车行驶特性图
通过公式:P=Tω,可以得知功率等于转矩和转速的乘积。那么,汽车最大转矩点就不一定是最大功率的发生点。
在进行分析时,用功率和转矩分析都有各自的优缺点。现在的汽车动力系统都是用转矩控制,驾驶人踩下加速踏板,动力总成系统根据汽车当前状态,把输入信息转化成汽车的加速度(转矩)需求,而过去的电控理论是转化成发动机输出转矩。但转矩需求是要根据汽车行驶速度进行调节的,这实际上就间接地提出了功率控制的理论。用功率控制可以简单地从整体方面只考虑转矩和速度的乘积,但具体控制时还得根据当前档位、发动机转速来控制输出转矩,于是又回到了传统的转矩控制。所以,不论是功率控制还是转矩控制,其实质都是一样的,只是在计算的时候,步骤上有些不同罢了。