电动汽车动力选型与仿真计算
今天和大家一起讨论一下关于电动汽车动力计算的相关知识，首先来解释一下相关的术语。续驶里程：电动汽车在动力蓄电池完全充电状态下，以一定的行驶工况，能连续行驶的最大距离，单位为 km。最高车速：电动汽车能够往返各持续行驶1 km 以上距离的最高车速的平均值。30分钟最高车速：电动汽车能够持续行驶30 min以上的最高平均车速。加速能力V1至V2：电动汽车从速度V1加速到速度V2所需的最短时间。爬坡车速：电动汽车在给定坡度的坡道上能够持续行驶1 km以上的最高平均车速。电动汽车整备质量：包括车载储能装置在内的整车整备质量。电动汽车试验质量 ：电动汽车整车整备质量与试验所需附加质量的和。峰值功率：在规定的持续时间内，电机允许的最大输出功率。最高工作转速：相应于电动车最高设计车速相应的电机转速。峰值转矩：电机在规定的持续时间内允许输出的最大转矩。 在完成整车技术参数规划后，需要对整车动力性、经济性进行初步估算，完成多家供应商现有电机、动力电池及变速箱型号的选择，应用CRUISE软件仿真整车动力性、经济性并完成计算；比较各种匹配方案，最终完成性能、成本最优方案，并在此基础上进行优化设计。
汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的,所能达到的平均行驶速度。汽车的动力性主要可由以下三个指标来评定。
最高车速Umax是指在水平良好的路面上车辆能达到的最高行驶速度。它仅仅反映车辆本身具有的极限能力，并不反映车辆实际行驶中的平均速度。 车辆的加速能力常用原地起步连续换档加速时间与最高档或次高档加速时间表示。 原地起步连续换档的加速时间是指用一档或二档起步，以最大加速度按最佳换档时间逐步换至最高档，加速至某一预定的距离或车速所需要的时间。该项指标反映了汽车在各种车速下的平均动力性。 最高档或次高档加速时间是指用最高档或次高档由某一较低车速全力加速至某一高速所需要的时间。因为超车时车辆与被超车并行，容易发生安全事故，所以最高档或次高档加速能力强，行驶就更安全。 车辆的爬坡能力是用满载时汽车在良好路面上的最大爬坡度imax来表示的。显然，最大爬坡度是指一档时的最大爬坡度。有些国家用车辆在一定坡道上能达到的车速来表明其爬坡能力。该项指标所反映的是车辆低速时的动力性。
等速行驶百公里电量消耗量是常用的一种评价指标，指车辆在一定载荷下，以最高档在水平良好路面上等速行驶 100km 的电量消耗量。测出每隔 10km/h 或20km/h 速度间隔的等速百公里电量消耗量，绘制成曲线，称为等速百公里电量消耗量曲线，用它来综合评价汽车的经济性。加速电量消耗是指用最高档从某一车速开始全油门加速行驶500m的电量消耗量，换算成百公里电耗量。 等速行驶工况没有全面的反映汽车的实际运行状况，是车辆行驶的一个理想状态，而车辆在实际使用过程中总会或多或少加速、减速等工况，如在市区行驶时，会频繁的出现加速、减速、怠速停车等行驶工况。因此各国都制定了一些典型的循环行驶试验工况，模拟汽车实际运行工况，并以其百公里电量消耗量来评定相应性工况的燃油经济性。许多国家对循环工况都进行了大量的研究，如欧洲的ECE循环，英国的NEDC循环，美国的UDDS循环，日本的JPN10DDS循环等。我国采用NEDC工况模拟整车电量消耗量以及经济性。
按功率平衡决定的最高车速
由公式①和公式②计算结果可分析，若公式①计算车速大于公式②计算车速，则说明整车在最高车速工况下无后备功率；若公式①计算车速小于公式②计算车速，则说明整车在最高车速工况下有后备功率，故其实际最高车速取二者之中较小者。最大爬坡度计算
最大爬坡度分为地面附着性能允许的最大爬坡度与动力性能允许的最大爬坡度。
地面附着性能允许的最大爬坡度:
爬坡时Fw可忽略不计。DImax为I档的动力因数即：
整车最大爬坡度受限于整车动力性能与整车附着性能，其实际最大爬坡度取二者之中较小者。
Cruise软件是奥地利AVL公司开发的用于研究车辆动力性、燃油经济性、排放性能与制动性能的高级仿真分析软件，是快速、便捷、高效的车辆动力学仿真工具。该软件真实再现了车辆的传动系模型，可用于车辆开发过程中的动力传动系的匹配、车辆性能预测等等。利用Cruise软件进行模拟计算包括四个步骤：建立车辆模型、输入各总成模型数据、定制所需计算任务和查看计算结果。 分析整车结构和功能，使用Cruise软件建立整车仿真模型。自动变速器，驾驶室只控制加速踏板和制动器踏板。根据结构和布置形式的分析，选用模型库中的汽车模块（Vehicle）、电动机模块（Electric Macine）、电池模块（Battery H）、单级减速器模块（Single Ratio Transmission，作为主减速器）、差速器模块（Differential）、驾驶室模块（Cockpit）以及车轮（Wheel）和制动器模块（Brake）。将这些模块从车辆建模组件库中按图所示拖入建模窗口。 当各子系统模型选定之后，应根据汽车配置方案和部件连接关系建立模型的物理连接，该步骤相对简单，只需用connect连接功能建立物理连接。传动系各部件之间有直接的物理连接关系，车轮和制动器之间也有物理连接关系，但驾驶室与动力传动系和制动系之间没有物理连接，在仿真过程中，它们之间是通过信号连接来传递信息的。 信号连接是车辆建模过程中最关键内容之一，也有较大难度。要想正确建立汽车各子模型之间的信号连接关系，必须对汽车系统内部件之间的连接和控制关系、信息传递关系以及汽车动力学有深入的理解。如XXXX车辆模型，驾驶室（Cockpit）需要的转速信号来自于电动机（Electric Machine）的转速（Speed）；同样，制动器（Brake）需要的制动压力、电动机（Electric Machine）需要的负荷信号和周围温度（Ambient Temperature）信号都来自于驾驶室（Cockpit）。 模型数据的输入有以下几种方式：手动输入数据；从已有模型中调入数据；拷贝与粘贴方式输入输出数据。 手动输入数据：双击建模窗口中的每一个组件，都会弹出一个窗口，根据需要输入每个组件的相关数据即可。 定制所需的计算任务：建模和参数输入完成之后，利用检查功能（check）来检查模型是否正确，数据输入是否完整，如果通过检查，便可进行仿真。 在仿真计算之前，要定制仿真任务。根据需要计算的内容，建立相应的文件夹，在每个文件夹下添加相应的计算任务。 在结果管理器messages文件夹中可以查看所定制的各计算任务的详细计算结果，也可以在各计算任务的文件夹中查看图形文件。如图所示，结果中显示原地起步的家督时间与从80km/h加速到120km/h的加速时间。 本仿真案例中，最大爬坡距离在输入完整车与零部件参数后得到，可以看出，最大爬坡度随着车速增加而降低。 在NEDC循环工况下，整车的行驶里程、速度、加速度信息以曲线的形式体现出，可以给读者以更直观的感受。 在对电池数据输入后，结合整车模型，软件可计算出百公里耗电情况。如图所示，整车没百公里耗电量为13.55kWh 计算完成后我们将以表格形式输出计算结果，这些内容包括：最高车速、最大爬坡度、连续起步换档加速时间、超车加速时间、自定义循环工况电耗等等。简单计算某种车型配置动力性和经济性结果输出见表。 为了验证理论计算的准确性，同时需要进行部分配置方案试验。试验完成后，整理试验数据，对比分析试验数据和理论计算结果，编写详细的分析报告。 电动汽车动力系统选型包括动力性与经济性，可以利用经验公式方法获得诸如最高转速、爬坡度等数据，也可以通过专业仿真软件获取。 AVL软件作为目前先进的整车动力计算匹配软件，可以轻松实现对复杂车辆动力传动系统的仿真分析。通过其便捷通用的模型元件，直观易懂的数据管理系统以及基于工程应用开发设计的建模流程和软件接口，已经在整车生产商和零部件供应商之间搭建起了沟通的 桥梁。------------------------------------------------------------------------------全文完~
