CN109783831A - 一种电动汽车的动力系统性能验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动汽车的动力系统性能验证方法，确定电机的参数，并计算电池的参数；根据电机的参数匹配符合设计要求的电机，并计算电池模块的数量匹配符合设计要求的电池包；根据电机的参数及电池的参数，通过仿真验证电动汽车传动比、动力性能及经济性能；若传动比、动力性能及经济性能均满足设计要求，则通过试验台模拟实车运行工况，检测电机参数及电池参数是否满足整车性能要求。本发明通过动力系统验证装置验证电机参数和电池参数满足要求后，利用整车联调设备验证电机参数及电池参数是否满足整车性能要求，减小整车性能仿真结果和实车测试值的差距，提高了电动汽车动力系统的性能，保证了整车运行的安全可靠的运行。
Description
技术领域
本发明属于电动汽车技术领域，特别涉及一种电动汽车的动力系统性能验证方法。
背景技术
纯电动汽车是目前国家大力推广的主要新能源车型，是21世纪重要的信心绿色环保交通工具。目前，现有纯电动汽车驱动系统布置方案多样、动力匹配方法各有不同，但其本质都可归结于电机参数、电池参数的选取。纯电动汽车的动力系统的参数设计，即电机参数、电池参数的设计及它们之间的合理分配，对纯电动汽车的动力性、续驶里程等都有显著的影响。基于车辆动力学、电机机械特性、电池特性，提出一套全面科学的纯电动汽车动力系统匹配方法，不仅有助于减弱电机、电池现有技术制约、提升车辆动力性及续驶里程，还有助于企业缩减动力匹配时间，节省匹配费用，缩短产品开发周期。
目前，纯电动汽车动力匹配方案是通过整车参数及设计目标通过动力学计算分析得到，而对动力系统匹配的验证及优化大多只停留在仿真阶段，没有投入到纯电动汽车的实际运行中，由于通过仿真计算得到的电机参数及电池参数，可能运用到整车的实际工况中，可能并不满足整车的实际性能要求，缺少了在整车实际工况中调整电机参数及电池参数的过程，影响整个系统的设计要求。
且针对不同车型的动力匹配及性能验证，没有统一的平台，并且匹配计算复杂，花费时间及费用高，开发周期较长，
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动汽车的动力系统性能验证方法，用于解决现有技术中电动汽车动力系统性能的验证只依靠仿真的方法进行造成动力系统的验证不精确的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种电动汽车用动力系统性能验证方法，包括如下步骤：
1)选择整车设计参数，根据所述整车设计参数确定电机的参数；
2)根据所述电机的参数匹配符合设计要求的电机，计算电池的参数，所述电池的参数包括电池组总能量、电池模块数量，并根据所述电机的参数计算电池模块的数量，根据电池模块的数量匹配符合设计要求的电池包；
3)将所述电机的参数及电池的参数输入电动汽车动力性能验证装置，通过仿真验证电动汽车传动比、电动汽车动力性能及电动汽车经济性能；
4)若电动汽车传动比、电动汽车动力性能及电动汽车经济性能均满足设计要求，则搭建试验台，模拟实车运行工况，检测匹配出来的电机及电池包是否满足整车性能要求。
进一步地，若电动汽车传动比、电动汽车动力性能或电动汽车经济性能不满足设计要求，则通过更改电机的最高扭矩或更改电机的峰值转速来满足设计要求。
进一步地，在搭建试验台，模拟实车运行工况时，还能测试电动汽车动力系统的峰值功率、额定转速、恒功率调速范围及系统效率。
进一步地，所述电机的参数包括额定功率、峰值功率、峰值扭矩、额定扭矩及峰值转速。
进一步地，所述实车运行工况包括最高车速工况、爬坡工况及匀速工况。
进一步地，电动汽车动力性能指验证电动汽车最高车速、加速时间及爬坡性能是否满足要求。
进一步地，所述电动汽车经济性能指验证根据电池的总放电电量计算设定的匀速模式下电动汽车的续航里程是否满足要求。
本发明的有益效果是：
本发明提供的电动汽车动力系统性能的验证方法，确定电机的参数，并计算电池的参数；根据电机的参数匹配符合设计要求的电机，并计算电池模块的数量匹配符合设计要求的电池包；根据电机的参数及电池的参数，通过仿真验证电动汽车传动比、动力性能及经济性能；若传动比、动力性能及经济性能均满足设计要求，则通过试验台模拟实车运行工况，检测电机参数及电池参数是否满足整车性能要求。本发明通过动力系统验证装置验证电机参数和电池参数满足要求后，利用整车联调设备验证电机参数及电池参数是否满足整车性能要求，减小整车性能仿真结果和实车测试值的差距，提高了电动汽车动力系统的性能，保证了整车运行的安全可靠的运行。
本发明针对不同车型的动力匹配及性能验证，提供统一的软件平台，不用进行复杂的公式计算，降低了动力匹配及性能验证的复杂程度降低了开发成本，缩短了开发周期。
附图说明
图1为电动汽车的动力系统性能验证方法的流程图；
图2为动力系统匹配装置的输入界面示意图；
图3为动力系统验证装置的输入界面示意图
图4为电动汽车电池参数计算模块的结构图；
图5为电动汽车传动比计算模块的结构图；
图6为电动汽车加速时间计算模块的结构图；
图7为电动汽车续驶里程计算模块的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
一种电动汽车的动力系统性能验证方法，如图1所示，包括如下步骤：
1)根据整车设计参数及设计目标，向动力系统匹配装置中输入整车设计参数，整车设计参数包括整车整备质量m、最大装载质量M、车轮滚动半径r、轮胎滚阻系数fr、车辆风阻系数Cd、车辆迎风面积Af、系统效率η、旋转质量换算系数δ、初选传动比i、重力加速度g，如图2所示。
2)计算需求的电机参数，首先选择与电机参数相关的计算模型，计算模型分别为额定功率计算模块、峰值功率计算模块、峰值扭矩计算模块、额定扭矩计算模块、峰值转速计算模块、动力电池系统匹配模块，根据各模块计算电机的参数，并输出计算数值及曲线，电机的参数计算完成后，匹配出符合需求的电机，如图3所示。
其中，额定功率计算模块取最高车速功率与最大爬坡功率的较大值，计算公式如下：
电机峰值功率计算模块取0-50km/h加速功率与50-80km/h加速功率的较大值：
峰值扭矩计算模块取0-50km/h最大加速扭矩与最大爬坡度扭矩的较大值：
峰值转速计算模块由车辆最高速度计算得出：
3)计算需求的电池参数，如图4所示，首先计算电池组总能量，根据电机的参数计算电池模块的数量，根据电池模块的数量匹配符合设计要求的电池包。
上述步骤2)和步骤3)中的各参数的物理含义如表1所示：
表1各参数的物理含义
在这里，需求电机参数以及需求电池参数为根据整车设计目标，通过理论计算得出的参数，比如计算得到电机峰值功率Pmax>41kW，为需求电机参数，结合市场上现有的电机参数，最终匹配了峰值功率50kW的电机，50kW为实际电机参数，实际电池参数是根据电池PACK设计得到的电池参数。
4)将实际电机参数及实际电池参数输入动力系统验证装置，由传动比计算模型验证传动比、验证电动汽车动力性能及验证电动汽车经济性能，其中，电动汽车动力性能包括最高车速模型计算的最高车速、加速性能模型计算的加速时间及最大爬坡度模型计算的爬坡性能，电动汽车经济性能包括续驶里程计算模型计算的匀速60km/h及综合工况下车辆续驶里程，上述验证项全部满足设计要求后进行三电系统匹配联调测试；若传动比、电动汽车动力性能或电动汽车经济性能不满足设计要求，则通过更改电机的最高扭矩或更改电机的峰值转速来满足设计要求。
其中，传动比验证模块中速比上限应该受到驱动轮所能获得的地面最大附着力的限制，速比上限应该受到电机最高转速的限制，速比下限不能小于最大爬坡度的行驶阻力要求，综上建立传动比计算模型如图5所示，验证初选传动比介于最小值与最大值之间即可。
加速性能计算模块中，结合电动机特性分析，当最终车速小于基速对应的车速与大于基速对应的车速分别采用不同的计算方法，建立加速时间计算模型如图6所示。
续驶里程计算模块中，考虑电池总放电电量受放电电流的影响，计算等速60km/h续驶里程与综合工况续驶里程，模型如图7所示。
5)联调测试台架通过连接电驱动系统，动力电池系统，整车控制器等相关配套部件，配合交流电力测功机，模拟测试实车运行工况，包括最高车速工况，爬坡工况，匀速工况，检测匹配电机及电池能否满足整车性能设计要求；同时能够测试电驱动系统的外特性曲线，测试系统峰值功率，额定转速，恒功率调速范围以及系统效率等参数，通过这些测试检验驱动系统能否满足整车设计性能需求，为驱动系统与整车的性能匹配提供参考依据。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电动汽车的动力系统性能验证方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)选择整车设计参数，根据所述整车设计参数确定电机的参数；
2)根据所述电机的参数匹配符合设计要求的电机，计算电池的参数，所述电池的参数包括电池组总能量、电池模块数量，并根据所述电机的参数计算电池模块的数量，根据电池模块的数量匹配符合设计要求的电池包；
3)将所述电机的参数及电池的参数输入电动汽车动力性能验证装置，通过仿真验证电动汽车传动比、电动汽车动力性能及电动汽车经济性能；
4)若电动汽车传动比、电动汽车动力性能及电动汽车经济性能均满足设计要求，则搭建试验台，模拟实车运行工况，检测匹配出来的电机及电池包是否满足整车性能要求。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的动力系统性能验证方法，其特征在于，若电动汽车传动比、电动汽车动力性能或电动汽车经济性能不满足设计要求，则通过更改电机的最高扭矩或更改电机的峰值转速来满足设计要求。
3.根据权利要求2所述的电动汽车的动力系统性能验证方法，其特征在于，在搭建试验台，模拟实车运行工况时，还能测试电动汽车动力系统的峰值功率、额定转速、恒功率调速范围及系统效率。
4.根据权利要求1所述的电动汽车的动力系统性能验证方法，其特征在于，所述电机的参数包括额定功率、峰值功率、峰值扭矩、额定扭矩及峰值转速。
5.根据权利要求1所述的电动汽车的动力系统性能验证方法，其特征在于，所述实车运行工况包括最高车速工况、爬坡工况及匀速工况。
6.根据权利要求1所述的电动汽车的动力系统性能验证方法，其特征在于，电动汽车动力性能指验证电动汽车最高车速、加速时间及爬坡性能是否满足要求。
7.根据权利要求6所述的电动汽车的动力系统性能验证方法，其特征在于，所述电动汽车经济性能指验证根据电池的总放电电量计算设定的匀速模式下电动汽车的续航里程是否满足要求。
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