本發(fā)明涉及電動汽車領(lǐng)域，具體涉及將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

進(jìn)入二十一世紀(jì)后隨著化石能源日益枯竭和生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，主要發(fā)達(dá)國家和大型車輛公司積極推廣和研發(fā)電動車輛，其銷量近幾年也呈快速增長趨勢，逐漸被普通消費(fèi)者所接受。目前，電池技術(shù)是制約電動車輛發(fā)展的關(guān)鍵所在。電動車輛的性能優(yōu)劣主要取決于動力電池性能的好壞。純電動車輛對動力電池的性能就有如下要求：(1)比能量、比容量高，電池的容量和能量大小決定了純電動車輛的單次充電可以行駛的最大里程。目前，單次充電下電動車輛的最大行駛里程遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)車輛在單次加油下達(dá)到的最大行駛里程，這在很大程度上限制了電動車輛的應(yīng)用和普及；(2)充放電能力強(qiáng)。當(dāng)車輛處于起步、加速、爬坡度等工況時，需要較高的動力，因此動力性是車輛的最基本的性能之一。而動力電池的大倍率放電能力是體現(xiàn)電池動力性最重要的指標(biāo)。在充電時，動力電池也要有很強(qiáng)的充電接受能力才能縮短充電時間；(3)循環(huán)壽命長，較長的電池壽命很大程度上降低了整個電動車輛的使用成本，降低成本也是電動車輛走入大眾生活的關(guān)鍵一步；(4)安全性高，動力電池在過充時電解液容易分解產(chǎn)生氣體甚至發(fā)生爆炸，不安全的電池可能會對駕乘人員造成人身傷害，妨礙了電動車輛的健康發(fā)展。目前，由于鋰離子電池具有能承受較大的充放電倍率、比能量較高、安全性能較好和循環(huán)壽命相對長等優(yōu)勢，成為了動力電池的研究熱點(diǎn)。

除了要滿足以上性能要求外，在電動車輛設(shè)計環(huán)節(jié)上，動力電池必須滿足車輛行駛工況要求。車輛行駛工況又稱為車輛運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)，是針對某一類型車輛(如乘用車、公交車、重型車輛等)在特定交通環(huán)境(如高速公路，城市道路)下用來描述車輛行駛特征的速度-時間曲線。不同國家或地區(qū)有針對性地制定了一些車輛行駛工況，例如歐洲的nedc(neweuropeandrivingcycle，新歐洲行駛工況)等。對于純電動車輛，設(shè)計者或研究者所關(guān)心的是在車輛行駛工況下，電池是如何運(yùn)行的。這就需要把車輛行駛工況轉(zhuǎn)化為電池運(yùn)行工況，用于確定電池的能否滿足動力性要求，以及一個或多個工況循環(huán)下電池消耗地soc和能量，并由此確定車輛的行駛里程。它是電動車輛行業(yè)一項(xiàng)共性核心技術(shù)。因此，有必要開發(fā)出一種把車輛行駛工況轉(zhuǎn)化為電池運(yùn)行工況的方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法及系統(tǒng)，可以為確定電池的能否滿足動力性要求、確定一個或多個工況循環(huán)下電池消耗地soc和能量，以及確定車輛的行駛里程提供可靠的依據(jù)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法，包括以下步驟，

根據(jù)車輛的動力性參數(shù)和行駛工況計算出車輛的總功率pe；

將車輛充滿電的動力電池根據(jù)車輛的行駛工況按照預(yù)設(shè)倍率恒流放電，計算出動力電池的平均電壓u；

根據(jù)車輛的總功率pe和動力電池的平均電壓u計算出動力電池的電流i，并根據(jù)動力電池的電流i確定動力電池的運(yùn)行工況。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法根據(jù)車輛的總功率和動力電池的平均電壓計算出動力電池的電流i，并根據(jù)動力電池的電流i確定動力電池的運(yùn)行工況，可以為確定電池的能否滿足動力性要求、確定一個或多個工況循環(huán)下電池消耗地soc和能量，以及確定車輛的行駛里程提供可靠的依據(jù)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，車輛的總功率pe具體為車輛加速行駛使所需功率pj、車輛克服滾動阻力所需功率pf、車輛克服風(fēng)阻力所需功率pw和車輛克服坡度阻力所需功率pi的總和再除以車輛的總效率。

進(jìn)一步，車輛的動力性參數(shù)包括整車質(zhì)量m、整車重量g＝mg、總效率ηt、滾動阻力系數(shù)f、風(fēng)阻系數(shù)cd、迎風(fēng)面積a和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ。

進(jìn)一步，車輛加速行駛使所需功率pj＝(δmv)*dv/dt，其中dv/dt為車輛的加速度；計算車輛的加速度的方法具體為，以時間t為橫軸，以速度v為縱軸，導(dǎo)入車輛行駛工況數(shù)據(jù)，繪制車輛的時間-速度曲線圖；對車輛的時間-速度曲線圖進(jìn)行求導(dǎo)，得出車輛的加速度a＝dv/dt。

進(jìn)一步，車輛克服滾動阻力所需功率pf＝gfv。

進(jìn)一步，車輛克服風(fēng)阻力所需功率pw＝cdav^3。

進(jìn)一步，車輛克服坡度阻力所需功率pi＝gvsinα，其中α為車輛行駛路面的坡度。

進(jìn)一步，車輛的總效率等于車輛傳動系機(jī)械效率乘以車輛電機(jī)效率。

進(jìn)一步，根據(jù)公式pe＝ui計算出動力電池的電流i。

基于上述一種將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法，本發(fā)明還提供一種將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的系統(tǒng)。

將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的系統(tǒng)，包括車輛總功率計算模塊、動力電池平均電壓計算模塊和動力電池運(yùn)行工況確定模塊，

車輛總功率計算模塊，其用于根據(jù)車輛的動力性參數(shù)和行駛工況計算出車輛的總功率pe；

動力電池平均電壓計算模塊，其用于將車輛充滿電的動力電池根據(jù)車輛的行駛工況按照預(yù)設(shè)倍率恒流放電，計算出動力電池的平均電壓u；

動力電池運(yùn)行工況確定模塊，其用于根據(jù)車輛的總功率pe和動力電池的平均電壓u計算出動力電池的電流i，并根據(jù)動力電池的電流i確定動力電池的運(yùn)行工況。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的系統(tǒng)根據(jù)車輛的總功率和動力電池的平均電壓計算出動力電池的電流i，并根據(jù)動力電池的電流i確定動力電池的運(yùn)行工況，可以為確定電池的能否滿足動力性要求、確定一個或多個工況循環(huán)下電池消耗地soc和能量，以及確定車輛的行駛里程提供可靠的依據(jù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法的整體框圖；

圖2為本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法的具體流程圖；

圖3為本發(fā)明本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法中車輛行駛工況的速度與時間關(guān)系曲線圖；

圖4為本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法中車輛行駛工況的加速度與時間關(guān)系曲線圖；

圖5為本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法中動力電池運(yùn)行工況的總功率與時間關(guān)系曲線圖；

圖6為本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法中動力電池運(yùn)行工況的電流與時間關(guān)系曲線圖；

圖7為本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示，將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法，包括以下步驟，

根據(jù)車輛的動力性參數(shù)和行駛工況計算出車輛的總功率pe；

將車輛充滿電的動力電池根據(jù)車輛的行駛工況按照預(yù)設(shè)倍率恒流放電，計算出動力電池的平均電壓u；

根據(jù)車輛的總功率pe和動力電池的平均電壓u計算出動力電池的電流i，并根據(jù)動力電池的電流i確定動力電池的運(yùn)行工況。

在本發(fā)明的方法中，車輛的總功率pe具體為車輛加速行駛使所需功率pj、車輛克服滾動阻力所需功率pf、車輛克服風(fēng)阻力所需功率pw和車輛克服坡度阻力所需功率pi的總和再除以車輛的總效率。車輛的動力性參數(shù)包括整車質(zhì)量m、整車重量g＝mg、總效率ηt、滾動阻力系數(shù)f、風(fēng)阻系數(shù)cd、迎風(fēng)面積a和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ。車輛加速行駛使所需功率pj＝(δmv)*dv/dt，其中dv/dt為車輛的加速度；計算車輛的加速度的方法具體為，以時間t為橫軸，以速度v為縱軸，導(dǎo)入車輛行駛工況數(shù)據(jù)，繪制車輛的時間-速度曲線圖；對車輛的時間-速度曲線圖進(jìn)行求導(dǎo)，得出車輛的加速度a＝dv/dt。車輛克服滾動阻力所需功率pf＝gfv。車輛克服風(fēng)阻力所需功率pw＝cdav^3。車輛克服坡度阻力所需功率pi＝gvsinα，其中α為車輛行駛路面的坡度。車輛的總效率等于車輛傳動系機(jī)械效率乘以車輛電機(jī)效率。根據(jù)公式pe＝ui計算出動力電池的電流i。

具體的，本發(fā)明的方法是將汽車的行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池的運(yùn)行工況，因此，要求車輛與動力電池必須匹配，也就車輛的參數(shù)是確定的，動力電池的個數(shù)、類型等參數(shù)也是確定的。下面以圖2為例說明本發(fā)明將汽車的行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池的運(yùn)行工況的方法的具體流程。

如圖2所示，

s1：對于給定的車輛，它的動力性參數(shù)都是確定的，這些動力性參數(shù)包括：整車質(zhì)量m、整車重量g＝mg、總效率ηt、滾動阻力系數(shù)f、風(fēng)阻系數(shù)cd、迎風(fēng)面積a和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ。

s2：對于車輛而言，行駛工況為車輛行駛的時間與速度關(guān)系曲線。美國工況的速度單位為miles/h，需要轉(zhuǎn)化成km/h。

s3：以時間t為橫軸，以速度v為縱軸，導(dǎo)入車輛行駛工況數(shù)據(jù)，繪制車輛的時間-速度曲線圖具體的，origin為常用的數(shù)據(jù)處理及作圖軟件，導(dǎo)入數(shù)據(jù)后把時間列設(shè)為x軸，把速度列設(shè)為y軸，此步驟也可通過其他數(shù)據(jù)處理軟件完成如excel。

s4：對車輛的時間-速度曲線圖進(jìn)行求導(dǎo)，得出車輛的加速度a＝dv/dt，具體的，在origin中，將已作圖的時間-速度曲線選擇求導(dǎo)，即可做出時間-加速度曲線和相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

s5：車輛加速行駛時所需功率pj，驅(qū)動工況時，加速阻力這一項(xiàng)要乘以一個旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ(大約1.1～1.4)。其中的3600數(shù)值為時間單位(秒與小時之間)換算的系數(shù)，即1s＝1/3600h。

s6：車輛滾動阻力系數(shù)f通常取取0.015到0.02之間。其中的3600數(shù)值為時間單位(秒與小時之間)換算的系數(shù)，即1s＝1/3600h。

s7：風(fēng)阻系數(shù)的大小取決于車輛的外形，風(fēng)阻系數(shù)愈大,則空氣阻力愈大，現(xiàn)代汽車的風(fēng)阻系數(shù)cd一般在0.2～0.5之間，迎風(fēng)面積a，根據(jù)寬及高度決定。其中的76140數(shù)值為一個常數(shù)，具體的，76140＝3600*21.15，更具體的，3600為時間單位(秒與小時之間)換算的系數(shù)，21.15是將空氣的密度通過數(shù)學(xué)變換得到的(其中，空氣的密度為一個定值1.2258)。

s8：對于城市工況，其坡度通?？梢暈?，該項(xiàng)可忽略不計，其他特定工況，需要額外說明坡度值。其中的3600數(shù)值為時間單位(秒與小時之間)換算的系數(shù)，即1s＝1/3600h。

s9：總功率pe為所有功率相加再除以總效率，總效率等于傳動系機(jī)械效率乘以電機(jī)效率。對于純電動汽車而言，pe也就是動力電池所需要提供的功率。

s10：放電倍率大小與工況相關(guān)，若為加速行駛工況或高速工況可選用發(fā)電較大倍率如1c等，如城市道路行駛工況可選較低放電倍率如0.2c或0.33c等。

s11：之所以把功率轉(zhuǎn)化為電流，是因?yàn)楹芏鄿y電池試儀器并不具備按照功率大小來設(shè)置電池工作步驟，但都可以按電流大小來設(shè)置。

在本具體實(shí)施例中，某型電動汽車整車質(zhì)量為940kg，傳動系機(jī)械效率η1大約為89％，電機(jī)效率為η293％，滾動阻力系數(shù)f為0.02，風(fēng)阻系數(shù)cd為0.35，迎風(fēng)面積a為2.4m²，旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)δ為1.2，電池組額定電壓為70v，額定容量為150a。

根據(jù)以上參數(shù)進(jìn)一步計算整車重量g＝940*9.8＝9212kn，總效率ηt＝89％*93％＝82.7％

選擇的形式工況為美國工況us06，該工況為加速工況，在origin中作圖后速度時間關(guān)系曲線如圖3所示。將其求導(dǎo)，求得加速度a，其加速度時間關(guān)系曲線如圖4所示。

根據(jù)s5-8，分別pj，pf，pw，pi的大小，根據(jù)s10計算出總功率pe，總功率與時間關(guān)系曲線如圖5所示。

由于選擇行駛工況位加速工況，故將電池組充滿電后按1c恒流放電，得到的平均電壓為64v，所以得到電池電流大小為i＝pe*1000/64，其電流與時間關(guān)系曲線如圖6所示，即為電池運(yùn)行工況。

本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的方法根據(jù)車輛的總功率和動力電池的平均電壓計算出動力電池的電流i，并根據(jù)動力電池的電流i確定動力電池的運(yùn)行工況，可以為確定電池的能否滿足動力性要求、確定一個或多個工況循環(huán)下電池消耗地soc和能量，以及確定車輛的行駛里程提供可靠的依據(jù)。

如圖7所示，將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的系統(tǒng)，包括車輛總功率計算模塊、動力電池平均電壓計算模塊和動力電池運(yùn)行工況確定模塊，車輛總功率計算模塊，其用于根據(jù)車輛的動力性參數(shù)和行駛工況計算出車輛的總功率pe；動力電池平均電壓計算模塊，其用于將車輛充滿電的動力電池根據(jù)車輛的行駛工況按照預(yù)設(shè)倍率恒流放電，計算出動力電池的平均電壓u；動力電池運(yùn)行工況確定模塊，其用于根據(jù)車輛的總功率pe和動力電池的平均電壓u計算出動力電池的電流i，并根據(jù)動力電池的電流i確定動力電池的運(yùn)行工況。

本發(fā)明將車輛行駛工況轉(zhuǎn)化成動力電池運(yùn)行工況的系統(tǒng)根據(jù)車輛的總功率和動力電池的平均電壓計算出動力電池的電流i，并根據(jù)動力電池的電流i確定動力電池的運(yùn)行工況，可以為確定電池的能否滿足動力性要求、確定一個或多個工況循環(huán)下電池消耗地soc和能量，以及確定車輛的行駛里程提供可靠的依據(jù)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。