本發(fā)明專利技術公開面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法及其平臺。所述方法包括：搭建電動汽車電動汽車動力系統(tǒng)物理仿真模型，模型包括：充電模型、溫度模型、電池模型、汽車動力學模型以及能量傳遞模型；將采集的真實駕駛數據注入模型，可以在短時間內快速逆向仿真模擬出電動汽車長時間跨度下的真實駕駛過程中的能量傳遞、消耗以及電池衰退情況。由此，本發(fā)明專利技術能夠實現讓電動汽車消費者和制造商在短時間內模擬和評估汽車能量傳遞過程以及汽車使用因素對能耗和電池壽命的影響。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及新能源電動汽車動力系統(tǒng)建模及性能評估，特別是涉及一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法及其模擬平臺。
技術介紹
1、現有的電動汽車車載動力電池容量衰退評估方法大多是基于加速鋰電池衰退實驗，其中包含充、放電循環(huán)測試、電化學建模以及數據驅動等方法。然而，很少有方法量化日常生活中駕駛員實際操作因素對電池衰退的影響，無法確切指導電動汽車使用者通過優(yōu)化電動汽車使用方法從而延長動力電池壽命。
2、目前的汽車仿真方法眾多，但是缺少專門針對電動汽車動力系統(tǒng)的仿真方法，特別是缺少能夠在短時間內模擬仿真預測出長時間跨度下的不同電動汽車能量傳遞及電池衰退情況的方法。
技術實現思路
1、為了至少解決現有技術存在的不足之一，本專利技術提供一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法及其模擬平臺，可以在短時間內量化駕駛者操作因素在長時間跨度下對電動汽車能量消耗以及電池衰退的影響，具體是通過建立電動汽車動力系統(tǒng)物理模型，模擬車輛行駛過程中電能、熱能以及機械能的傳遞，從而實時計算出電流，電池溫度信息，從而計算電池日歷老化率和熱老化速率，從而計算出電池容量衰退等情況。
2、為了實現本專利技術目的，本專利技術提供的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，包括以下步驟：
3、搭建電動汽車動力系統(tǒng)物理仿真模型，用于反應電動汽車能量流動和轉換的過程，所述電動汽車動力系統(tǒng)物理仿真模型包括：
4、汽車動力學模型，用于計算車輛行駛所受總力；
<
p>5、能量傳遞模型，包含電動汽車制動能量回收模塊、行駛電流計算模塊、行駛功率計算模型，電動汽車制動能量回收模塊用于啟閉制動能量回收，行駛電流計算模塊用于計算電動汽車的行駛電流，行駛功率計算模型用于計算電動汽車的行駛功率；6、溫度模型，包含電動汽車供暖、通風和空調系統(tǒng)模型、電池熱管理模型、駕駛室溫度模型以及電池溫度模型，電動汽車供暖、通風和空調系統(tǒng)模型用于計算供暖、通風和空調系統(tǒng)所消耗的功率，電池熱管理模型用于計算電池加熱或冷卻需要的功率，駕駛室溫度模型用于計算駕駛室溫度，電池溫度模型用于計算電池的溫度；
7、電池模型，包含電池容量衰退模型以及電池實時soc計算模型，電池容量衰退模型用于計算電池日歷老化率和熱老化速率，從而用來計算電池容量衰退，電池實時soc計算模型用于計算電池實時soc；
8、充電模型，包含充電判斷模塊、充電器選擇模型、充電功率和充電電流模型，充電判斷模塊用于根據駕駛數據計算停留時間以判斷當日行程是否有足夠時間進行充電，充電器選擇模型用于選擇不同功率的汽車充電器，充電功率和充電電流模型用于根據充電功率和充電效率計算充電電流；
9、基于駕駛數據，通過電動汽車動力系統(tǒng)物理仿真模型模擬電動汽車動力系統(tǒng)的能量傳遞，獲取模擬結果，所述模擬結果包括但不限于駕駛艙溫度、電池包溫度、soc的變化以及電池容量衰退情況。
10、進一步地，汽車動力學模型中，計算車輛行駛所受總力的公式為
11、fpt＝fd+fr+fg+fa
12、
13、其中，fpt為驅動電動電動汽車移動所需的總力，fd為空氣阻力，fr為滾動阻力，fg為坡度阻力，fa為加速阻力，wpt，ppt分為驅動電動汽車所需能量和總功率，vc(t)為電動汽車行駛車速，d為拖拽，t為時刻。
14、進一步地，能量傳遞模型中，電動汽車制動能量回收模塊用于當車速高于預設值進行減速時開啟制動能量回收，并以恒定的制動能量回收效率frbs將動力總成能量回收至電池系統(tǒng)中；
15、計算電動汽車運行時的總功率的公式為
16、pbat＝ppt+phvac+pbtms+prbs
17、其中，fpt為驅動電動電動汽車移動所需的總力，phvac為電動汽車供暖、通風和空調系統(tǒng)的消耗功率，pbtms為電池加熱系統(tǒng)所消耗功率，prbs為制動能量回收功率；
18、計算行駛電流的公式為
19、pbat＝(ocv+ic·rbat)·ic
20、其中，ocv為開路電壓，rbat為內阻，ic為電池包輸入/輸出電流。
21、進一步地，溫度模型中，電動汽車運行時，電池的溫度為：
22、
23、其中cbat為電池熱容，tbat為電池溫度，ta為環(huán)境溫度，tc為駕駛室溫度，kab、kbc、kbtms為熱傳遞系數，qbtms為電池包熱管理系統(tǒng)的散熱/加熱能量，qbat為電池包的發(fā)熱能量，tb,up，tb,low為電池管理最高、低溫度，min(tbat-tb，up，10)是指tbat-tb，up或者tbat-10中最小的值，min(tb，low-tbat，10)是指tb，low-tbat或者tb，low-10中最小的值；
24、
25、其中cc為駕駛艙比熱容，kac為熱傳遞系數，qhvac為電動汽車供暖、通風和空調系統(tǒng)消耗能量，copcooling、copheating為散熱、加熱電能系數。
26、進一步地，電池模型中，電動汽車實時soc為：
27、
28、其中，soc0為電池包初始soc值，cbat,r為電池包剩余額定容量；
29、電池包剩余容量即電池包容量壽命計算公式為：
30、cbat,r＝cbaa,iniτaτc
31、
32、其中，cbaa,ini是電池包初始容量，τa為電池包熱老化率，τc為電池包的日歷老化率，σfcn電池老化降級的嚴重因子，α，β，η，為電池老化系數，ea為活化能，rg是通用氣體常數，qacc為累計安時量。
33、進一步地，充電器選擇模型中，所述充電器的類型包括：一級充電、二級充電、dc快充以及超快充。
34、本專利技術提供的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬平臺，所述模擬平臺通過采集或模擬真實每日駕駛數據并采用前述方法進行逆向模擬仿真，真實每日駕駛數據包括不限于：數據采集時間以及其所對應的車速、道路坡度、環(huán)境溫度以及車輛運行/停止狀態(tài)，平臺可根據以上駕駛數據進行循環(huán)長時間跨度仿真。
35、獲取建模和仿真所需參數和信息；依據建模參數，搭建電動汽車電動汽車動力系統(tǒng)物理仿真模型。在模擬時，進行充電及駕駛模式配置，主要是充電器類型的選擇以及部分功能的開關；然后將采集的真實駕駛數據注入模型，可以在短時間內快速逆向仿真模擬出電動汽車長時間跨度下的真實駕駛過程中的能量傳遞、消耗以及電池衰退情況。
36、進一步地，通過平臺自定義車輛性能和外形參數、電池參數以及充電器參數，以進行不同尺寸、不同車型的仿真模擬。
37、進一步地，可以選擇駕駛模式配置，具體包括：電池熱管理系統(tǒng)開/關、供暖、通風和空調系統(tǒng)開/關以及制動能量回收系統(tǒng)開/關。
38、進一步地，可自定義平臺仿真年限，在較短的時間內，模擬仿真出長時間跨度甚至全生命周期內的電動汽車動力電池衰退本文檔來自技高網
...
【技術保護點】
1.一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，汽車動力學模型中，計算車輛行駛所受總力的公式為
3.根據權利要求1所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，能量傳遞模型中，電動汽車制動能量回收模塊用于當車速高于預設值進行減速時開啟制動能量回收，并以恒定的制動能量回收效率frbs將動力總成能量回收至電池系統(tǒng)中；
4.根據權利要求1所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，溫度模型中，電動汽車運行時，電池的溫度為：
5.根據權利要求1所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，電池模型中，電動汽車實時SOC為：
6.根據權利要求1-5任一所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，充電器選擇模型中，所述充電器的類型包括：一級充電、二級充電、DC快充以及超快充。
7.一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬平臺，其特征在于，所述模擬平臺通過采集或模擬真實每日駕駛數據并采用權利要求1-6任一所述的方法進行逆向模擬仿真，真實每日駕駛數據包括不限于：數據采集時間以及其所對應的車速、道路坡度、環(huán)境溫度以及車輛運行/停止狀態(tài)，平臺可根據以上駕駛數據進行循環(huán)長時間跨度仿真。
8.根據權利要求7所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬平臺，其特征在于：通過平臺自定義車輛性能和外形參數、電池參數以及充電器參數，以進行不同尺寸、不同車型的仿真模擬。
9.根據權利要求7所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬平臺，其特征在于，可以選擇駕駛模式配置，具體包括：電池熱管理系統(tǒng)開/關、供暖、通風和空調系統(tǒng)開/關以及制動能量回收系統(tǒng)開/關。
10.根據權利要求7-9任一所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬平臺，其特征在于：可自定義平臺仿真年限，在較短的時間內，模擬仿真出長時間跨度甚至全生命周期內的電動汽車動力電池衰退情況。
...
【技術特征摘要】
1.一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，汽車動力學模型中，計算車輛行駛所受總力的公式為
3.根據權利要求1所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，能量傳遞模型中，電動汽車制動能量回收模塊用于當車速高于預設值進行減速時開啟制動能量回收，并以恒定的制動能量回收效率frbs將動力總成能量回收至電池系統(tǒng)中；
4.根據權利要求1所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，溫度模型中，電動汽車運行時，電池的溫度為：
5.根據權利要求1所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，電池模型中，電動汽車實時soc為：
6.根據權利要求1-5任一所述的一種面向電動汽車的動力系統(tǒng)動態(tài)運行逆向模擬方法，其特征在于，充電器選擇模型中，所述充電器的類型包括：一級充電、二級充電、dc快充以及超快充...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：歐士琪，景浩，林鎮(zhèn)宏，歐陽健恒，朱健寬，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。