CN106202972B - 一种循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，包括如下步骤：将纯电动汽车每个循环工况分解为匀速工况、加速工况、制动工况；分别确定各个匀速工况、加速工况下的能量需求；确定匀速工况与加速工况下的整车行驶耗能大小得出动力电池包能量要求。在纯电动汽车设计初期，按照循环工况下的续航里程要求进行动力电池能量的计算，可有效保证整车续航里程要求，降低了项目研发风险，避免了根据匀速工况下续航里程要求计算动力电池能量准确性不足的缺点。

Description

一种循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法
技术领域
本发明涉及纯电动汽车技术领域，具体涉及一种循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法。
背景技术
驱动电机、动力电池、整车控制器是纯电动汽车中主要的模块，其合理匹配对于纯电动汽车的动力性能、续航里程等性能具有显著的影响。其中动力电池为车辆提供行驶所需要的全部能量，其合理匹配对于降低整车整备质量、整车制造成本、提高车辆续航里程及提升用户满意度等方面具有显著的影响。
目前在电动汽车动力总成匹配过程中，一般按照匀速工况下的整车续航里程要求，根据车辆的整备质量、满载质量、迎风面积、空气阻力系数等参数计算出所需要的总能量值，然后依据这个总能量值考虑放电深度、放电效率、附件能耗等确定电池包的总能量，继而通过整车仿真模型或实车进行工况下的续航里程仿真或实验，以判断是否满足设计要求。
按照上述方法确定的电池包仅考虑匀速工况下续航里程要求，偏离车辆使用实际情况，造成车辆在日常使用过程中续航里程难以满足设计要求，造成用户严重抱怨。
发明内容
针对以上现有技术问题，本发明的目的在于根据匀速工况下续航里程要求计算动力电池能量准确性不足的缺点，提供一种根据循环工况下续航里程要求计算动力电池能量的方法，同时考虑整车附件耗能，可有效解决动力电池能量计算准确度不高的问题。将纯电动汽车每个循环工况分解为匀速工况、加速工况、制动工况，不考虑制动工况下的能量回收利用能量，分别计算各个匀速工况、加速工况下的能量需求，最终计算匀速工况与加速工况下的整车行驶耗能大小，电动附件耗能占整车行驶耗能固定比例计算循环工况下的电动附件耗能，将整车行驶耗能与电动附件耗能求和后除以放电深度、放电效率后得出动力电池包能量要求。具体技术方案如下：
一种循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，包括如下步骤：
(1)将纯电动汽车每个循环工况分解为匀速工况、加速工况、制动工况；
(2)分别确定各个匀速工况、加速工况下的能量需求；
(3)确定匀速工况与加速工况下的整车行驶耗能大小得出动力电池包能量要求。
进一步地，步骤(1)中包括：
(1-1)根据整车设计要求，确定整车设计所采用的某个循环工况X和该循环工况下的续航里程S；
(1-2)根据所选择的循环工况X，按照该循环工况内容，将其分解为若干匀速工况i和若干加速工况j。
进一步地，步骤(2)中不考虑制动工况下的能量回收利用能量。
进一步地，步骤(2)中包括：
(2-1)确定整车主要参数：m为整车设计重量，单位为kg，g为重力加速度，f为整车滚动阻力系数，u为车辆匀速行驶速度，单位为km/h，CD为整车空气阻力系数，ηt为传动系的机械效率，A为迎风面积，单位为m2；
(2-2)根据如下公式(1)求出单个匀速工况下所需能量W匀：
(2-3)定义加速阶段主要参数：t为加速时间，单位为s，δ为旋转质量换算系数，V0为加速前初速度，单位为km/h；
(2-4)根据如下公式(2)计算单个加速工况下所需能量W加：
进一步地，步骤(3)中，电动附件耗能占整车行驶耗能固定比例计算循环工况下的电动附件耗能，将整车行驶耗能与电动附件耗能求和后除以放电深度、放电效率后得出动力电池包能量要求。
进一步地，采用式(3)计算一个完整工况下的整车能量需求：
其中，m为匀速阶段的数量，n为加速阶段的数量，DOD为动力电池放电深度，η0为电机及控制器效率，x为整车行驶过程中电动附件能量需求与整车行驶能耗的比值。
进一步地，步骤(1-1)中续航里程S＝220.44km，步骤(1-2)中匀速工况i＝9，加速工况j＝13，基本市区循环分为4个匀速工况、6个加速工况，市郊循环分为5个匀速工况、7个加速工况。
进一步地，步骤(2-1)中，确定整车主要参数：整车设计重量m＝1500kg，整车滚动阻力系数f＝0.01，车辆匀速行驶速度u取第一个匀速工况下的车速70km/h，整车空气阻力系数CD为0.3，传动系的机械效率ηt为0.9，迎风面积A为2.3m2。
进一步地，步骤(2-3)中，加速时间取第一个加速阶段驾驶时间t＝6s，旋转质量换算系数δ＝1.04，加速前初速度V0＝0km/h。
进一步地，步骤(3)中，匀速阶段的数量m＝9，加速阶段的数量n＝13，动力电池放电深度DOD取0.8，电机及控制器效率η0取0.95，整车行驶过程中电动附件能量需求与整车行驶能耗的比值x取0.15。
与目前现有技术相比，本发明在纯电动汽车设计初期，按照循环工况下的续航里程要求进行动力电池能量的计算，可有效保证整车续航里程要求，降低了项目研发风险。避免了根据匀速工况下续航里程要求计算动力电池能量准确性不足的缺点，提供一种循环工况下计算电动汽车动力电池能量的方法，可有效解决由于动力电池能量计算准确度不高造成整车续航里程难以达到设计要求的问题。
具体实施方式
下面本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
在一个优选实施例中，纯电动汽车动力电池包的能量确定方法包含如下步骤：
步骤1：根据整车设计要求，确定整车设计所采用的某个循环工况X和该循环工况下的续航里程S；
步骤2：根据所选择的循环工况X，按照该循环工况内容，将其分解为若干匀速工况i和若干加速工况j；
步骤3：确定整车主要参数：m为整车设计重量，单位为kg，g为重力加速度，f为整车滚动阻力系数，u为车辆匀速行驶速度，单位为km/h，CD为整车空气阻力系数,ηt为传动系的机械效率，A为迎风面积，单位为m2；
根据如下公式1求出单个匀速工况下所需能量W匀：
步骤4：
步骤5：定义加速阶段主要参数：t为加速时间，单位为s,δ为旋转质量换算系数，V0为加速前初速度，单位为km/h；
步骤6：根据如下公式2计算单个加速工况下所需能量W加：
步骤7：计算一个完整工况下的整车能量需求，如式3所示：
其中m为匀速阶段的数量，n为加速阶段的数量，DOD为动力电池放电深度，η0为电机及控制器效率，x为整车行驶过程中电动附件能量需求与整车行驶能耗的比值。
在另一个优选实施例中，循环工况下计算电动汽车动力电池能量的方法包括如下步骤：
步骤1：根据整车设计要求，确定整车设计所采用的某个循环工况X(本实施例中选择为《GB/T 18386-2005电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》4.4.5.2规定工况)，续航里程S(本实施例中选择S＝220.44km)；
步骤2：根据所选择的循环工况，按照该循环工况要求，将其基本市区循环分为4个匀速工况、6个加速工况，市郊循环分为5个匀速工况、7个加速工况(本实施例中i＝9,j＝13)；
其中m为整车设计重量(本实施例中m＝1500kg)，单位为kg，g为重力加速度，f为整车滚动阻力系数(本实施例中f＝0.01)，u为车辆匀速行驶速度(本实施例中取第一个匀速工况下的车速70km/h)，单位为km/h，CD为整车空气阻力系数(本实施例中取0.3),ρ为空气密度，一般ρ＝1.2258N.s2.m-4,ηt为传动系的机械效率(本实施例中取0.9)，A为迎风面积，单位为m2(本实施例中取2.3)。
步骤3：根据公式1求出单个匀速工况下所需能量W匀：
步骤4：
计算得到W匀＝0.09185276kw.h。
步骤5：定义加速阶段主要参数：t为加速时间，单位为s(本实施例中取第一个加速阶段驾驶时间t＝6s),δ为旋转质量换算系数(本实施例中δ＝1.04)，V0为加速前初速度，单位为km/h(本实施例中V0＝0km/h)。
步骤6：根据如下公式2计算单个加速工况下所需能量W加：
计算得到W加＝0.004103078kw.h。
步骤7：计算一个完整测试工况下的整车能量需求，如式3所示：
其中m为匀速阶段的数量(本实施案例中m＝9)，n为加速阶段的数量(本实施案例中n＝13)，DOD为动力电池放电深度(本实施案例中DOD取0.8)，η0为电机及控制器效率(本实施案例中取0.95)，x为整车行驶过程中电动附件能量需求与整车行驶能耗的比值(本实施案例中取0.15).计算得到w＝41.12kw.h。
根据上述方法可求出满足纯电动汽车循环工况下续航里程的高压电池能量的设计要求，同时使用中可满足空调、娱乐系统等设施正常使用需求，提升用户满意度。
上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将纯电动汽车每个循环工况分解为匀速工况、加速工况、制动工况；
(2)分别确定各个匀速工况、加速工况下的能量需求；
(3)确定匀速工况与加速工况下的整车行驶耗能大小得出动力电池包能量要求；
步骤(2)中包括：
(2-1)确定整车主要参数：m为整车设计重量，单位为kg，t′为匀速时间，单位为s，g为重力加速度，f为整车滚动阻力系数，u为车辆匀速行驶速度，单位为km/h，CD为整车空气阻力系数，ηt为传动系的机械效率，A为迎风面积，单位为m2；
(2-2)根据如下公式(1)求出单个匀速工况下所需能量W匀：
(2-3)定义加速阶段主要参数：t为加速时间，单位为s，a为加速度，单位为m/s2δ为旋转质量换算系数，V0为加速前初速度，单位为km/h；
(2-4)根据如下公式(2)计算单个加速工况下所需能量W加：
2.如权利要求1所述的循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，步骤(1)中包括：
(1-1)根据整车设计要求，确定整车设计所采用的某个循环工况X和该循环工况下的续航里程S；
(1-2)根据所选择的循环工况X，按照该循环工况内容，将其分解为若干匀速工况和若干加速工况。
3.如权利要求1或2所述的循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，步骤(2)中不考虑制动工况下的能量回收利用能量。
4.如权利要求1或2所述的循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，步骤(3)中，依据电动附件耗能占整车行驶耗能固定比例计算循环工况下的电动附件耗能，将整车行驶耗能与电动附件耗能求和后除以放电深度、放电效率后得出动力电池包能量要求。
5.如权利要求4所述的循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，采用式(3)计算一个完整工况下的整车能量需求：
其中，m为匀速阶段的数量，n为加速阶段的数量，DOD为动力电池放电深度，η0为电机及控制器效率，x为整车行驶过程中电动附件能量需求与整车行驶能耗的比值。
6.如权利要求2所述的循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，步骤(1-1)中续航里程S＝220.44km，步骤(1-2)的市区循环分为4个匀速工况、6个加速工况，市郊循环分为5个匀速工况、7个加速工况。
7.如权利要求1所述的循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，步骤(2-1)中，确定整车主要参数：整车设计重量m＝1500kg，整车滚动阻力系数f＝0.01，车辆匀速行驶速度u取第一个匀速工况下的车速70km/h，整车空气阻力系数CD为0.3，传动系的机械效率ηt为0.9，迎风面积A为2.3m2。
8.如权利要求7所述的循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，步骤(2-3)中，加速时间取第一个加速阶段驾驶时间t＝6s，旋转质量换算系数δ＝1.04，加速前初速度V0＝0km/h。
9.如权利要求5所述的循环工况下确定电动汽车动力电池能量的方法，其特征在于，步骤(3)中，匀速阶段的数量m＝9，加速阶段的数量n＝13，动力电池放电深度DOD取0.8，电机及控制器效率η0取0.95，整车行驶过程中电动附件能量需求与整车行驶能耗的比值x取0.15。
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