浅析电动汽车动力性能的设计和仿真

2016-02-02郭伟东

山东工业技术 2016年22期

关键词：牵引力性能指标车速

郭伟东

（南京交通职业技术学院,南京 211188）

浅析电动汽车动力性能的设计和仿真

郭伟东

（南京交通职业技术学院,南京 211188）

动力性能是衡量汽车好坏的基本标准。目前，我国电动汽车保有量的不断增加，这对电动汽车的技术提出了更高的要求。现代汽车要求节能、环保、噪音低和舒适性，电动汽车的动力性能主要包括最大爬坡度、加速能力和最大速度等。本文通过分析电动汽车动力动力性能指标和续航里程仿真，建立了整车仿真参数，并且运用PSTA软件进行计算电动汽车动力性能，得了一系列纯电动汽车的动力参数及相关数据，以期能够对开发和制造电动汽车提供一些帮助。

电动汽车;动力性能;设计;仿真

目前，在汽车发挥其重要交通作用的同时，在当今能源趋紧的现状下，开发新能源汽车越来越迫切。电动汽车的出现可能解决节能、环保、舒适性等难题。为了追赶社会的快速发展，研究电动汽车的动力性能和仿真变得尤为重要。

1 动力性能指标和续航里程仿真分析

1.1 牵引力

作为电动汽车的主要动力源，最大牵引力受轮胎和地面接触时的最大牵引力的而影响，主要具有两个工作特性，即：恒定功率模式工作和恒扭矩模式工作。在全车速范围内，对于理想的电动汽车来说，护腰是以恒功率模式工作。假设电动汽车的牵引力为Ft，那么其公式为：

公式中，Tw代表电动机输出转矩；Tp代表传到驱动轴上的转矩，η代表传动效率及主减速器转动比，ig代表减速器与变速器传动比。

1.2 最高车速、加速能力和最大爬坡度

在良好的道路条件下，电动汽车在最大转速下取得速度就是最高车速。电动汽车的牵引力影响着电动汽车的最高车速，并且因为电动汽车的自重也会受到一定的影响。其公式为：

电动汽车原地起步的加速时间和超车时间确定了电动汽车的加速能力。即按照最佳换挡时间，用一档或二挡在原地起步，逐渐换到最高档，加速到某一预定距离或车速所需的时间。

电动汽车的最大爬坡度是在抵挡时的爬坡能力，是指以一档爬坡时，在良好的道路上所取得的坡度。整车的动力性能指标包括：最高车速：50km/h；加速时间0～40km≤20s；最大爬坡度≥15%；蓄电池放点深度能够满足以40km/h行驶20km的要求。

1.3 续航里程仿真分析

在蓄电池满电状态下，电动汽车可以行驶的里程数就是续航里程。续航里程能够衡量电动汽车重要性能，是评价电动汽车动力电池、传动系统效率等重要指标。计算续航里程，本文采取了等速法和工况法两种方法。

最大质量1900kg，整车整备质量为1520kg，车速在20km/h时，电机转速在1472r/min上，续驶里程为260km；车速在30km/h时，电机转速为2208r/min，续驶里程为280km；车速在40km时，电机转速为2946r/min，续驶里程为253km；车速在50km/h时电机转速为3680r/min，续驶里程为257km；车速在60km/h时，电机转速为4420r/min，续驶里程为237km。

由此可见，在以30km/h的速度行驶时，符合对电动汽车续航要求，电动汽车的续航里程为280km。随着电动汽车车速的提高，电池放电量会增加，电机转速提高，蓄电池的电量减少，会导致续航里程下降。由于频繁起步，在工况法下，电动汽车会在大功率状态下运行，导致续航里程减少，电量消耗过大。

2 整车设计参数

对于电动汽车和仿真成功性等来说，电动汽车的整车设计参数具有很大的影响力。一款电动汽车的整车参数为：总长×总宽×总高为3880×1690×1630mm，满载整车质量为1800kg，轴距为2440mm，质心距前轴距离为976mm，质心距后轴距离为1464mm，最小转弯直径为6m，轮距为1471/1471mm。

3 动力性能仿真分析

本文仿真模拟计算采用了美国Argonne实验室开发的PSAT软件，其采用向前仿真模拟计算算法，是一款功能强大的电动汽车仿真模拟软件，PSAT仿真软件内部结构更加接近电动汽车车辆。算法更为准确，能够加快仿真速度，但是其计算速度很慢，可以在较短时间连续运行多个仿真速度。

3.1 PSAT的基本功能

PSAT能够从动力单元流向冬季轮，能够做到能量和实际的方向流向一致。目前， PSAT强大的数据库可以进行更为精确的模拟计算，包括了180多种可能的动力系统的动力参数。另外，PSAT软件还能够简单地优化电动汽车的各个部件，方便制造高级动态模型，能够选择最好的传动系统，优化控制策略。

3.2 动力性能仿真结果分析

计算电动汽车的动力性能指标、最高车速、爬坡度和加速能力等，本文采用了PSAT进行仿真模拟，首先为了获得电动汽车动力性能指标的仿真程序，本文建立一个0～160km/h的100s的工况，从而获得计算数据：电动汽车半载状态下，0～50km/h加速时间为7，50～80km/h加速时间为9.4，最大爬坡度为22.2，最高时速为158.2km/h；满载状态下0～50km/h加速时间为7.9,50～80km/h加速时间为10.7，最大爬坡度为21.5，最高时速为158.7km/h。由此可见，电动汽车的主要性能最高车速、最大爬坡度以及加速性能符合设计指标，基本满足需要。但是电动汽车的性能在复杂路况中仍然需要不断地仿真计算。