《基于LCruise的电动汽车续航里程优化方法》
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摘 要：电动汽车的续航里程始终是用户考虑购买电动汽车的首要因素之一,也是衡量电动汽车经济性的核心指标.提升电动汽车的续航里程是各大主机厂发展电动汽车的头等大事,文章旨在通过对影响续航里程的关键因素进行分析,提出提升电动汽车续航里程的方法.关键词：电动汽车;续航里程;制动再生中图分类号：U469.7 文献标识码：A 文章编号：1671-7988（2020）11-21-03
Abstract：The range of electric vehicles is always one of the primary factors for users to consider purchasing electric vehicles, and it is also the core indicator to measure the economy of electric vehicles.It is the top priority for the automobile enterprise to improve the range of electric vehicles. This paper aims to analyze the key factors that affect the range of electric vehicles, and put forward the methods to improve the range of electric vehicles.Keywords：Electric vehicle; Range; Regenerative brakingCLC NO.：U469.7 Document Code： A Article ID： 1671-7988（2020）11-21-03
1 前言
纯电动汽车续航里程作为衡量电动汽车经济性的核心指标,更是吸引用户购买电动汽车的条件之一.提升电动汽车的续航里程不仅仅是为了满足客户的需求,也是汽车企业可持续发展的必经之路.
我国针对新能源汽车出台了各种政策、法规和要求,提升电动汽车续航里程成为各大主机厂发展电动汽车的头等大事.本文旨在通过对影响续航里程的关键因素进行分析,提出提升电动汽车续航里程的方法.
2 正文
根据能量守恒定律,能量不能凭空产生也不会凭空消失,只会从一种状态转化为另一种状态.动力电池的能量等于汽车的动能+克服阻力耗费的能量+效率耗散能量.电动汽车续航里程完全由驱动汽车行驶的能量和耗散能量的分配来决定,因此增加驱动汽车行驶的能量,减少耗散能量是增加电动汽车续航里程的主要方法.
本文以某一在研中的电动汽车为例,原车型的技术参数定义如表1所示.
在L_cruise中建立电动汽车计算模型如图1所示：
2.1 整备质量对续航里程的影响
根据GB 18386-2017《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》,电动汽车运行的工况速度是按照NEDC工况预先设定值,因此降低汽车的动能只能从降低汽车的重量入手.
将整车重量按照±10kg 的步长进行调整,分别计算不同重量下的续航里程,续航里程的结果对比见图2所示,其中柱图为基准重量,基准重量左侧为重量递减,右侧为重量递增.最左侧的-100kg到最右侧的+70kg,整车重量变化了170kg,续航里程变化了6201m.
这里结合降重的成本,设定整车整备重量为1070kg.
2.2 整车速比对续航里程的影响
变速箱速比的调整会影响电机运行工况点的位置,不同的工况点位置将有不同的电机效率点,能够影响不同的效率耗散能.在保证需求的动力性的前提下,试采用不同的速比计算,计算结果见表2.这里结合动力性的相关要求,选取速比6.8.
2.3 整车行驶阻力的优化
整车行驶阻力由风阻和整车机械阻力组成,在优化风阻的过程中,主要着眼于封堵无效开口;优化曲面,使气流平滑过渡;设置挡板将涡流打散,使湍流强度减小.由于风阻优化与造型强相关,在本例中不做详细讨论.机械阻力实际上是一个关于车速的函数,在项目开发初期可以使用固定常数来代替平均数值进行计算.
优化机械阻力的过程中,同时需要考虑技术指标优化带来的成本上升,以及平衡相应的其他问题.调整后计算结果见表3：
2.4 三电系統的优化与制动能量再生
三电系统对续航里程的影响体现在动力电池内阻、动力电池放电窗口、制动能量再生效率、以及驱动电机的效率上.本文中电芯的平均内阻取2毫欧,动力电池放电窗口取95%.将制动能量再生采用串联式制动能量再生模式,进行电机全功率回收.制动力优先采用电机负扭矩提供,不足部分再由摩擦制动提供.
在本文以上的分析中,都是努力降低整车的阻力能量,降低耗散能量,属于“节流”,而制动能量再生是真正的对动力电池电能进行“开源”.为保证制动再生能量的最大化,对制动能量再生策略做如下优化：
（1）为保证电机反电动势,车速v在10km/h以上时,才进行制动能量再生;
（2）为防止电池过充电影响电池寿命,当电池荷电状态低于95%时,或者电池电量小于满电量2kwh时,允许电池充电;
（3）调整BMS中对电池的充电倍率1C的限制,允许按照电机满功率充电;
根据以上制动能量再生策略,在Matlab Simulink中建立串联式制动再生模型,如图所示,并编译成dll,与L_Cruise软件进行信号连接计算,具体连接过程本文不再赘述.
将优化后的所有指标更新至计算模型中,重新计算,优化前后参数及计算结果如表4所示,续航里程达到了291.58 km,增加了32km.
3 结论
以某一在研车型为例,从能量守恒的角度考虑,定量分析了各个影响因素对电动汽车续航里程的影响,并提出了相应的解决方案.基于L_Cruise和Matlab/simulink的联合仿真,节省了大量时间和成本.文中提出的续航里程优化方法,尤其在项目开发前期可对各种技术方案选型提供一定参考.
参考文献
[1] GB 18386-2017电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法.
[2] 余志生.汽车理论.第5版.北京机械工业出版社,2009.2.
[3] 刘威等,纯电动汽车串联式再生制动控制策略建模与仿真.轻工机械.2019.2.
本文结论,本文是关于经典电动汽车和新能源汽车专业范文可作为电动汽车方面的大学硕士与本科毕业论文电动汽车和新能源汽车论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献.
电动汽车和新能源汽车引用文献:
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