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新能源汽车【整车能耗】计算(2)

2024-10-10 07:58

2.3.静态能计算

2.3.1.过程

静态能耗即车辆在停车但未熄火状态下的能耗,这部分能耗主要来源于温控系统(如空调、加热系统)、电子附件(如音响、显示屏、灯光、信息娱乐系统等)以及车辆电子控制单元本身的待机或工作功耗。这些能耗源的功率相对固定或可根据工作状态进行估算,因此对于静态能耗的计算过程通常较为直接。

在计算前,首先需明确所有在静态状态下会消耗电能的系统和设备,这些信息在车辆设计时都会被确定,如下示意:

表1 车载电器功耗表


温控系统空调、水泵、PTC等电子附件每个附件的额定功率,如音响、显示屏、灯光等其他系统ECUs基础的维持功率


接着对于动态附件(如空调),需要知道其是否开启及工作模式(制冷、加热、风速等),而对于固定功率附件,只需知道是否开启。在计算静态能耗(P静态)时,可通过简单累加的方式计算,即各个耗能部件功率之和:P静态=P空调+P音响+ P灯光+...+P其他

其中,P空调:空调系统功率,根据制冷/制热模式和风速设定不同而异。P音响:音响系统功率,通常根据音量大小和系统规格而定。P灯光:开启的灯光功率总和,如前照灯、室内灯等。P其他:其他电子附件和系统待机功耗,通常为固定值。

2.3.2.软件实现过程

图片

示意中,根据各设备的工作状态计算了静态下的瞬时功率(W),而在后续的总能耗中,需要将其转换为常规的kwh,即能耗(kwh)= 瞬时功率(w)*时间(h)/1000。另外,在实际应用中,状态信息需要通过传感器或用户输入获取,且计算模型会更复杂。

2.4.能量回收计算

2.4.1.过程

首先通过传感器系统获取相关参数,如:

车速(V):车辆当前速度,决定动能大小;

减速度(dv/dt):减速速率,影响制动过程中动能减少的快慢;

车辆质量(m):影响车辆动能;

电机效率(η):能量回收时电机转换效率,影响回收能量比例;

制动强度(brake_level):表示制动踏板踩下压力度,影响能量回收量强度。


接着计算理论动能变化,车辆动能变化量ΔKE可通过[KE=1/2mv2] 计算出,在实际应用中需要计算的是动能减少量,即制动前后动能差值。

最后再进行回收能量的计算,再生制动能量Erec通常基于动能减少量、电机效率和制动强度进行调整,简化公式可表示为:[E_rec=η*ΔKE* fbrake_level]

其中:

(Erec)表示回收的能量。

(η)代表电机的转换效率,即动能转换为电能的效率,通常介于0到1之间。

(ΔKE)表示动能的变化量,即车辆在制动过程中因减速而减少的动能,可以用初动能减去末动能来计算,即(1/2mvi2-1/2mvf2),其中(m)是车辆质量,(vi)和(vf)分别是初始和最终速度。

fbrake_level是一个基于制动强度或制动踏板踩下程度的调整因子,这可以是简单的线性或非线性函数,取决于具体的制动系统设计,用于调整实际能回收多少能量。

在实际应用中,由于动能减少的计算需要考虑时间积分,并且制动强度的映射函数(fbrake_level)会涉及到更复杂的控制逻辑,如车辆稳定控制、电池状态等,因此这个计算会比示意的更加复杂。

2.4.2.软件实现过程

图片

在实际应用中,车辆会通过传感器实时监测制动踏板压力、车速、电池状态等,然后动态调整能量回收策略,以确保回收过程的安全和效率。同时,需考虑在算法中加入对模型准确性的验证环节,比如与实验数据对比,或加入误差分析来评估模型的有效性,并考虑加入对输入参数的校验和异常处理逻辑,以提高程序的健壮性。

2.5.温度补偿

2.5.1.过程

这里提及的温度补偿主要指对电池而言。在整车能耗计算中,电池温度补偿是为了准确反映电池性能随温度变化而进行的调整,以确保能耗计算的精确性。其过程大致是通过BMS获取当前电池组的温度数据,然后建立电池性能与温度的关系模型,此模型在电池性能受温度影响上的表现为以下几个方面:

可用能量:温度低时,电解液活性下降,可用能量减少;温度高时,能量略有提升但存在过热风险。

充放电效率:低温下,化学反应速度减慢,效率降低;高温下,效率虽提高但有热失控风险。

内阻:温度升高,内阻减小,能耗降低;温度降低,内阻增大,能耗增加。

然后根据当前温度和上述模型,调整电池的参数,如:

调整可用能量:基于温度,计算实际可用电量。

能耗调整:考虑内阻随温度变化,修正动态能耗计算中的阻力部分。

电效率调整:计算充放电时,调整效率因子。


2.5.2.软件实现过程

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在实际应用中,电池温度补偿模型会涉及复杂的多项式或分段函数,且需结合电池老化、充放电状态等更多因素。同时温度补偿策略需与车辆整体控制策略协同,确保电池在适宜工作温度范围内。

来源:觉知汽车

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