純電動汽車動力匹配及仿真計算
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純電動汽車是以車載電源為動力，用電機驅動車輪行駛，符合道路交通、安全法規等各項要求的車輛。隨著經濟和社會的發展，傳統燃油車在給人類生活帶來極大便利的同時，也帶來了嚴重的環境污染及能源危機。由于對環境影響相對傳統汽車較小，出于對環境保護和能源危機的關注以及占領未來世界汽車市場的考慮，電動汽車的發展越來越受到人們的重視。
1.動力系統設計需求
對純電動汽車進行運動力學特性分析是整車性能研究的基礎。從力學角度分析，運動中的車輛收到的力按作用類型可分為兩部分：一部分用來實現汽車有效動能和勢能的作用力，成為驅動力；另一部分是阻礙車輛運動的阻力，包括滾動阻力、空氣阻力、坡道阻力和加速阻力。本文所分析的車輛，其動力性能指標見表1。
表1 動力性指標
2.電動機參數匹配
動力性和經濟性是純電動汽車的基本性能需求，純電動汽車動力性指標主要有最高車速、加速時間、最大爬坡度等，其性能指標體現了純電動汽車在行駛過程中能達到的極限運動水平。結合整車的參數，由此來決定驅動電機的最大扭矩、額定功率、最大功率、最大轉速等參數。經濟性則反應了純電動汽車行駛過程中的能耗水平，主要是電能的消耗。
與傳統汽車在行駛過程中受力一樣，純電動汽車在行駛過程中有滾動阻力Ff、空氣阻力Fw、加速阻力Fj 和坡度阻力Fi。在行駛中，驅動力需克服上述阻力。電動汽車的驅動力Ft 由驅動電機產生的轉矩T tq 經傳動系統傳動到驅動輪上。汽車行駛方程為：
其中，汽車總質量m=1825kg，車輪半徑r=0.33m，風阻系數Cd=0.35，滾動阻力系數f=0.014，旋轉質量轉換系數δ=1.29，迎風面積A=2.7 m2，重力加速度g=9.8，傳動比i=7.8，電機效率η d=0.95，機械傳動效率ηc=0.98。
一般來說，電動汽車整車動力性指標中，最高車速對應的是持續工作區，即電動機的額定功率；而最大爬坡度和全力加速時間對應的是短時工作區，即電動機的峰值功率。由式（1）轉化為功率平衡方程為：
仿真結果表明，本文所設計選擇的驅動電機及動力電池滿足使用要求。文章為電動汽車動力系統設計、動力性能分析提供了一種有效的方法，也為后續的實踐工作奠定了一定的基礎。
電機的峰值功率應該滿足汽車以最低穩定速度爬坡所需功率及以最大加速度行駛所需功率，最大爬坡度是指滿載時在良好路面上用最低檔克服的最大坡度。
爬坡功率有：
加速功率有
峰值功率需滿足：
電機的峰值扭矩應滿足汽車以最低穩定速度行駛時所能爬的最大坡度所需的扭矩，即：
電動機的最大轉速應能滿足汽車以最高車速行駛時所需的轉速，汽車速度與電機轉速之間的關系為：
帶入相關參數通過以上計算，選擇永磁同步電機，其參數為：額定功率30kW，最大功率60kW，額定扭矩120N·m，最大扭矩240N·m，最大轉速8000rpm。
3.動力電池匹配
純電動汽車在行駛過程中所需的能量完全來自于動力電池，所以要求動力電池具有與汽車使用壽命相當的充放電循環壽命，擁有高效率、良好的性價比以及免維護特性。動力電池參數的匹配主要考慮電池組的容量、電壓、能量密度、電池類型等。由于電動汽車DCDC、電動空調、電動轉向助力泵、電動真空泵等附件也要消耗一定的電能，所以電池組的總電壓要大于驅動電機的額定電壓；電池組的容量取決于電動汽車的續駛里程，電池組的容量越大，電動汽車續駛里程越長。
根據設計需求，動力電池需保證汽車等速（60km/h）行駛405km。勻速行駛時，汽車需求功率為：
汽車等速（60km/h）行駛405km，用時為6.75h，因此電池總能量為50kwh。選擇鋰離子電池，考慮儲備能量，確定電池組的參數為：動力電池系統電壓302V，總容量183Ah，總能量55.3kWh。
4.汽車動力性校核
4.1 電機性能校核
在MATLAB 環境下編程得到額定工況下的各車速情況下驅動力-行駛阻力平衡圖、最大爬坡曲線圖、加速度倒數曲線圖，分別如圖1至圖3所示。從圖1中可以清楚地看出不同車速時驅動力和行駛阻力之間的關系。驅動力和行駛阻力曲線的交點對應的速度即為最大車速，從圖中可知汽車最大行駛速度大于設計需求速度。從圖中還可以看出，當車速低于最高車速時，驅動力大于行駛阻力，這樣汽車就可以利用剩余驅動力加速或爬坡。從圖2中可以看出不同車速時汽車的爬坡能力，最大爬坡能力大于設計要求的爬坡能力。圖3中速度與加速度倒數的曲線圖包圍的面積值即為加速時間，通過計算面積，0～50km/h（13.89m/s）加速時間為5.3s，滿足開發要求。
圖1
圖2
圖3
4.2 續駛里程校核
根據GB/T18386-2017《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》中的相關要求，采用NEDC 來進行續駛里程的測試。在MATLAB 下建立仿真模型，應用NEDC 循環工況進行仿真計算。結果如表2，通過計算結果可知，動力電池滿足設計所需續航里程。
表2
5.結論
平行移動式卡線器結構如圖1所示。本體與下夾嘴采用銷軸連接固定，上夾嘴、壓板、拉板及拉環依次使用銷軸連接組成連桿機構。
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