CN113901581A - 一种电动汽车续航里程的计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动汽车续航里程的计算方法，该方法包括以下步骤：S11:循环工况设定；12:驾驶员模型；S13:车辆动力学模型；S14:电机模型和附件模型；S15:电池模型；S16:续航里程计算，根据驾驶员模型提供的实际车速，对时间进行积分得到累加的里程，当SOC低于设定值时续航里程累加运算结束，输出里程数值；S17:能量回收率计算。本发明的有益效果：续航里程仿真更加准确，贴近真实；可以直观的展示在各种设定循环工况中动力电池电量的消耗情况，仿真出电动汽车的能量回收率，为车辆标定提供理论支持。

Description

一种电动汽车续航里程的计算方法
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车续航里程的计算方法。
背景技术
随着环境污染的日益严重，带来电动汽车的快速发展。随着电动汽车的推广，其续航里程成为用户选择电动汽车的关键指标。电动汽车的续航里程有很多影响因素，其中动力电池的容量及电机的功率的选型对于续航里程有着重要的影响。
在电动汽车研发阶段需要匹配合适的动力电池容量和电机功率，通过对于续航里程进行仿真可以匹配动力电池及电机的参数。
目前电动汽车续航里程仿真有以下2种计算方式：
1、利用汽车理论中的计算公式构建模型进行续航里程的仿真。这种方式数学公式中参数单一，无法对变化的工况和参数进行计算；对于动力电池在能量回收中的电量变化无法进行实时的计算；因此其计算结果并不可靠。
2、利用AVL Cruise软件中的现有模型，输入动力电池、电机、车辆等参数，直接运算得出续航里程。由于Cruise的模型只具备通用的一些固定的参数，这种计算方法未考虑动力电池和电机的温度升高对于其性能的影响，会导致预测结果与实际情况产生误差。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种电动汽车续航里程的计算方法，该方法包括以下步骤：
S11:循环工况设定；为驾驶员模型提供目标车速和时间；
S12:驾驶员模型；
S13:车辆动力学模型；驾驶员模型结合车辆动力学模型，按照目标车速和时间的变化曲线不断调节输出扭矩；
S14:电机模型和附件模型；电机模型根据车辆需要的扭矩，结合电机的效率MAP和减速器效率计算出电机消耗的功率；
S15:电池模型：根据电机消耗的功率加上附件消耗的功率，结合动力电池本身内阻消耗的功率，利用安时积分法计算出动力电池的 SOC；
S16:续航里程计算，根据驾驶员模型提供的实际车速，对时间进行积分得到累加的里程，当SOC低于设定值时续航里程累加运算结束，输出里程数值；
S17:能量回收率计算；将电机回收的能量进行积分累加后得到能量回收的能量，将电机、附件、动力电池消耗的能量进行积分累加后得到总消耗能量，能量回收率＝(能量回收的能量)÷(总消耗能量) ×100％。
本发明进一步改进在于：所述驾驶员模型包含两部分：
S121:纵向驾驶员模型用于车辆纵向速度的控制，它根据目标车速和当前车速计算油门踏板开度和制动踏板开度，实现目标车速的跟随；
S122:自动驾驶模型用于计算车辆实际的驱动力或制动力。
本发明进一步改进在于：所述动驾驶模型包含前馈控制和反馈控制两部分，其中前馈控制用于根据目标车速计算当前克服行驶阻力所需的驱动力；
反馈控制用于根据目标车速和实际车速的差值，结合PID控制算法来计算出额外所需的驱动力或制动力。
本发明进一步改进在于：电机模型采用一阶惯性环节模拟电机的动态响应，电机的需求扭矩不超过电机扭矩外特性时输出扭矩为电机需求扭矩；电机的电能与机械能间的转换效率通过电机的效率MAP表得到；根据电机的转速、需求扭矩和母线电压计算出电机的功率。
本发明进一步改进在于：动力电池采用基于Rint等效电路模型建立，将动力电池等效成一个理想电压源U和等效内阻R串联而成；动力电池输出电压计算公式为：Pbatt＝Uvoc-I×Rint。其中Uvoc 为理想电压源电压，Rint为等效充放电内阻。
本发明的有益效果：具有考虑因素更贴近于实车，续航里程仿真更加准确，贴近真实；可以根据不同的整车开发方案选用合适的电池容量和电机功率；可以直观的展示在各种设定循环工况中动力电池电量的消耗情况，仿真出电动汽车的能量回收率，为车辆标定提供理论支持。
附图说明
图1、为本发明的流程图。
图2、动力电池采用基于Rint等效电路模型图；
图3、本发明中实施例的工作流程图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-3所示，本实施例的一种电动汽车续航里程的仿真方法，该方法包括以下步骤：
S11:循环工况设定；为驾驶员模型提供目标车速和时间；
S12:驾驶员模型；
S13:车辆动力学模型；驾驶员模型结合车辆动力学模型，按照目标车速和时间的变化曲线不断调节输出扭矩；
S14:电机模型和附件模型；电机模型根据车辆需要的扭矩，结合电机的效率MAP和减速器效率计算出电机消耗的功率；
S15:电池模型：根据电机消耗的功率加上附件消耗的功率，结合动力电池本身内阻消耗的功率，利用安时积分法计算出动力电池的 SOC；
S16:续航里程计算，根据驾驶员模型提供的实际车速，对时间进行积分得到累加的里程，当SOC低于设定值时续航里程累加运算结束，输出里程数值；
S17:能量回收率计算；将电机回收的能量进行积分累加后得到能量回收的能量，将电机、附件、动力电池消耗的能量进行积分累加后得到总消耗能量，能量回收率＝(能量回收的能量)÷(总消耗能量) ×100％。
其中通过设定的循环工况，为驾驶员模型提供目标车速和时间；驾驶员模型结合车辆动力学模型，按照目标车速和时间的变化曲线不断调节输出扭矩；电机模型根据车辆需要的扭矩，结合电机的效率 MAP和减速器效率计算出电机消耗的功率；
动力电池模型根据电机消耗的功率加上附件消耗的功率，结合动力电池本身内阻消耗的功率，利用安时积分法计算出动力电池的SOC；续航里程计算模块根据驾驶员模型提供的实际车速，对时间进行积分得到累加的里程，当SOC低于设定值时续航里程累加运算结束，输出里程数值；能量回收率模块将电机回收的能量进行积分累加后得到能量回收的能量，将电机、附件、动力电池消耗的能量进行积分累加后得到总消耗能量，能量回收率＝(能量回收的能量)÷(总消耗能量) ×100％。
驾驶状态的仿真方法，具体实现形式包括车辆动力学模型来模拟真实车辆，驾驶员模型来模拟真实的驾驶习惯。
车辆动力学模型根据动力学经典公式为基础来进行搭建，为了更准确的模拟真实的车辆，它包含了：车辆加速度、车辆驱动力、制动系统制动力、风阻、滚动阻力、车重、旋转惯量和坡道得影响。
驾驶员模型包含两部分：1、纵向驾驶员模型用于车辆纵向速度的控制，它根据目标车速和当前车速计算油门踏板开度和制动踏板开度，实现目标车速的跟随；2、自动驾驶模型用于计算车辆实际的驱动力或制动力。
自动驾驶模型包含前馈控制和反馈控制两部分：1、前馈控制用于根据目标车速计算当前克服行驶阻力所需的驱动力；2、反馈控制用于根据目标车速和实际车速的差值，结合PID控制算法来计算出额外所需的驱动力或制动力。
本发明提出了一种电动汽车动力电池及电机模型的仿真方法；如图2：动力电池采用基于Rint等效电路模型建立，将动力电池等效成一个理想电压源U和等效内阻R串联而成；动力电池输出电压计算公式为：Pbatt＝Uvoc-I×Rint。其中Uvoc为理想电压源电压，Rint 为等效充放电内阻。
电机模型采用一阶惯性环节模拟电机的动态响应，电机的需求扭矩不超过电机扭矩外特性时输出扭矩为电机需求扭矩；电机的电能与机械能间的转换效率通过电机的效率MAP表得到；根据电机的转速、需求扭矩和母线电压计算出电机的功率。
反馈控制用于根据目标车速和实际车速的差值，结合PID控制算法来计算出额外所需的驱动力或制动力。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (5)

1.一种电动汽车续航里程的计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
S11:循环工况设定；为驾驶员模型提供目标车速和时间；
S12:驾驶员模型；
S13:车辆动力学模型；驾驶员模型结合车辆动力学模型，按照目标车速和时间的变化曲线不断调节输出扭矩；
S14:电机模型和附件模型；电机模型根据车辆需要的扭矩，结合电机的效率MAP和减速器效率计算出电机消耗的功率；
S15:电池模型：根据电机消耗的功率加上附件消耗的功率，结合动力电池本身内阻消耗的功率，利用安时积分法计算出动力电池的SOC；
S16:续航里程计算，根据驾驶员模型提供的实际车速，对时间进行积分得到累加的里程，当SOC低于设定值时续航里程累加运算结束，输出里程数值；
S17:能量回收率计算；将电机回收的能量进行积分累加后得到能量回收的能量，将电机、附件、动力电池消耗的能量进行积分累加后得到总消耗能量，能量回收率＝(能量回收的能量)÷(总消耗能量)×100％。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车续航里程的计算方法，其特征在于：所述驾驶员模型包含两部分：
S121:纵向驾驶员模型用于车辆纵向速度的控制，它根据目标车速和当前车速计算油门踏板开度和制动踏板开度，实现目标车速的跟随；
S122:自动驾驶模型用于计算车辆实际的驱动力或制动力。
3.根据权利要求2所述的一种电动汽车续航里程的计算方法，其特征在于：
所述动驾驶模型包含前馈控制和反馈控制两部分，其中前馈控制用于根据目标车速计算当前克服行驶阻力所需的驱动力；
反馈控制用于根据目标车速和实际车速的差值，结合PID控制算法来计算出额外所需的驱动力或制动力。
4.根据权利要求1所述的一种电动汽车续航里程的计算方法，其特征在于：
电机模型采用一阶惯性环节模拟电机的动态响应，电机的需求扭矩不超过电机扭矩外特性时输出扭矩为电机需求扭矩；电机的电能与机械能间的转换效率通过电机的效率MAP表得到；根据电机的转速、需求扭矩和母线电压计算出电机的功率。
5.根据权利要求1所述的一种电动汽车续航里程的计算方法，其特征在于：
动力电池采用基于Rint等效电路模型建立，将动力电池等效成一个理想电压源U和等效内阻R串联而成；动力电池输出电压计算公式为：Pbatt＝Uvoc-I×Rint；其中Uvoc为理想电压源电压，Rint为等效充放电内阻。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117574694A (zh) * 2024-01-17 2024-02-20 中汽研汽车检验中心(广州)有限公司 一种纯电车缩短法续驶里程及能耗仿真分析方法

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