电动汽车技术课件：电动汽车的行驶工况与性能匹配

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/3/6,#,电动汽车技术,电动汽车的行驶工况与性能匹配,3.1,电动汽车的行驶性能,3.2,汽车的行驶工况,3.3,纯电动汽车的性能匹配,3.4,本章小结,3.5,习题,本章主要内容,3.1,电动汽车的行驶性能,3.2,汽车的行驶工况,3.3,纯电动汽车的性能匹配,3.4,本章小结,3.5,习题,本章主要内容,(),3.1,电动汽车的行驶性能,3.1.1,驱动力与行驶阻力,F,t,：驱动力,F,t,：行驶阻力,G,：重力,F,：支持力,驱动力计算,行驶阻力计算,(,由 得到,),当坡度很小时,F,f,行驶时的滚动阻力；,F,w,行驶时的空气阻力；,F,j,行驶时的加速阻力；,F,i,行驶时的坡道阻力,，,3.1,电动汽车的行驶性能,3.1.2,驱动力与行驶阻力的平衡,等速平缓道路行驶,非等速坡道行驶,，,等速坡道行驶,，,坡度近似为,0,坡度为坡道阻力与重力的比值,坡度为坡道阻力与加速阻力的和与重力的比值,五种不同主减速比的电动汽车爬坡度,3.1,电动汽车的行驶性能,3.1.2,驱动力与行驶阻

2、力的平衡,等速平缓道路行驶,非等速坡道行驶,，,非等速平缓道路行驶,，,加速度为,0,五种不同主减速比的电动汽车加速曲线,=0,=0,加速度为,加速度为,3.1,电动汽车的行驶性能,3.1.3,动力性评价参数,动力性能评价指标,最高车速,加速度能力,最大爬坡能力,(,燃油车与电动汽车,),驱动电机工作制,(,电动汽车,),瞬时功率,连续功率,小时功率,驱动电机功率由,计算得到,加载时间不同时串励式直流驱动电机的功率与转矩特性,加载时间不同时串励式交流驱动电机的功率与转矩特性,功率特性,转矩特性,功率特性,转矩特性,3.1,电动汽车的行驶性能,3.1.4,续驶里程,电动汽车上动力电池组,充满,一次电后的,最大行驶里程,称为电动汽车的续驶里程。,汽车滑行时的滚动阻力和空气阻力之和,忽略 项,将式两端乘以平均速度，克服道路滚动阻力和空气阻力消耗的功率,经过单位换算,电动汽车克服道路滚动阻力和空气阻力消耗的能量,电动汽车行驶单位里程消耗的能量,设电动汽车上动力电池组充满电的总能量为（,kWh,）,行驶里程,电动汽车滑行实验的,v-t,曲线,3.1,电动汽车的行驶性能,3.1.4,续驶里程,车辆

3、行驶所需功率与速度关系,车辆行驶所需能量与速度关系,电动汽车经济性定义,影响电动汽车行驶里程的因素,环境状况,环境温度,车辆质量,辅助装置能量消耗,电池性能,(,道路状况良好、交通畅通时续驶里程长,),(,温度过高或过低均会使续驶里程减少,),(,质量较轻的车辆续驶里程较长,),(,消耗能量使续驶里程缩短,),(,一致性影响车辆续驶里程,),3.1,电动汽车的行驶性能,3.2,汽车的行驶工况,3.3,纯电动汽车的性能匹配,3.4,本章小结,3.5,习题,本章主要内容,3.2,汽车的行驶工况,3.2.1,汽车行驶工况概述,汽车行驶工况：汽车行驶工况又称为汽车运转循环，是针对某一类型车辆（如,乘用车、公交车、重型车辆等），在特定交通环境（如高速,公路，城市道路）下，用来描述,车辆行驶特征,的,速度,-,时间曲,线,。,汽车行驶工况分类：,调查所包含的内容,表现形式,完全工况,非完全工况,瞬态,模态,3.2,汽车的行驶工况,3.2.2,国外汽车行驶工况简介,欧洲工况,(NEDC),模态工况,美国工况,(FTP75),瞬态工况,ECE,EUDC,日本工况,(10-15),模态工况,ECE,是市

4、区工况,EUDC,是郊区工况,FTP72,FTP72,与,FTP75,由美国环境保护局认证为车辆排放的测试程序,热浸车,热状态,过度,10,工况,15,工况,未被国际认可，但在日本车辆研究中常用,常 用,3.2,汽车的行驶工况,3.2.2,国外汽车行驶工况简介,美国学者在考虑不同情况下构建的车辆行驶工况,HWFET,的行驶工况是用于乘用车在高速公路上燃油经济性测试的运行工况,NYCC,是代表了纽约城市内区域道路的大型车辆的运行工况,HWFET,NYCC,3.2,汽车的行驶工况,3.2.3,国内汽车行驶工况研究现状,载货汽车燃料消耗六工况循环,城市客车与双层客车燃料消耗四工况循环,国内目前研究中使用的乘用车工况一般为欧洲,ECE,工况,中国客车行驶工况,3.2,汽车的行驶工况,3.2.4,汽车行驶工况的开发方法,开发规划,数据采集,数据分析,工况合成,工况验证,工况开发流程,开发规划,数据采集方法,确定,试验路线,与试验时间,确定试验车辆与驾驶员,专门的数据采集试验车,选取有代表性的车辆,快速道,主干道,次干道,支路,机非混合,车型,数量,驾驶人,3.2,汽车的行驶工况,3.2.4,汽车

5、行驶工况的开发方法,开发规划,数据采集,数据分析,工况合成,工况验证,工况开发流程,数据采集,数据的设置,设定脉冲数选择和采样间隔,确定数据量,车速,发动机转速,燃油消耗量及相关参数,5Hz,2Hz,1Hz,建议,目前未有确定量值，尽量多为好，提高冗余度，也能提高准确度,3.2,汽车的行驶工况,3.2.4,汽车行驶工况的开发方法,开发规划,数据采集,数据分析,工况合成,工况验证,工况开发流程,数据分析,数据拆分,通过,GPS,采集数据信息，此款,GPS,采集数据间隔为,1s,注意日期是否为同一天,注意时间间隔是否为,1s,，若间隔超过,1s,则舍弃该段数据或利用插值填补缺失数据,为,0,时，需区分怠速与停止状态，若不为,0,时需注意速度的变化是否超过车辆行驶限制,3.2,汽车的行驶工况,3.2.4,汽车行驶工况的开发方法,开发规划,数据采集,数据分析,工况合成,工况验证,工况开发流程,数据分析,数据整理,数据拆分后整理成运动学片段，运动学片段按照怠速状态的起始到下一个怠速状态的起始进行划分。,运动学片段,3.2,汽车的行驶工况,3.2.4,汽车行驶工况的开发方法,开发规划,数据采集,数

6、据分析,工况合成,工况验证,工况开发流程,工况合成,数学方法,小波分析,主成分分析,+,聚类,极大似然估计,+,马尔科夫,因子分析,常用,常用,神经网络,主成分分析,+,聚类,多用于公交车工况构建,主成分分析是一种常用的多元统计方法，从数据中提取的众多特征信息进行,降维,，选取主要特征数据进行分析。聚类可以将相同或者相似的,对象划分,到一个类或者簇中，公交行驶工况一般可分为低速段、中速段和高速段，所以在聚类过程中将数据段分为,3,类。,极大似然估计,+,马尔科夫,多用于乘用车与出租车工况构建。马尔科夫方法用于统计车辆由当前,行驶状态转移到下一行驶状态的概率。,(,行,驶状态是车辆此刻的行驶速度与加速度,),3.2,汽车的行驶工况,3.2.4,汽车行驶工况的开发方法,开发规划,数据采集,数据分析,工况合成,工况验证,工况开发流程,检验解析出的行驶工况与采集的原始数据的,收敛,约束,程度,，以及,是否能够,以少量的行驶采集的原始数据工况段集合,代表,采集的道路,行驶,数据,特征,。,有效性,识别性,可操作性,工况验证,重新计算速度,加速度联合分布,检验对主要污染物的识别能力,对原始数据进行

7、光滑平顺处理,3.2,汽车的行驶工况,3.2.4,汽车行驶工况的特征分析,工况,时间,/s,距离,/km,平均车速,a,/km/s,最大加速度,/m/s,2,最大特定功率,K,max,/m,2,/s,3,PTP75,LA92,UDDS,SC03,HWFET,ARB02,US06,WVUCITY,WVUSUB,WVUINTER,J10.15,COMMUTER,NEDC,ECE,NewYorKBus,NYCC,CBDTRUCK,CSHVR,CBDBUS,UDDSHDV,乘用车瞬态,乘用车模态,公交车瞬态,公交车模态,2475,1436,1370,601,766,1640,601,1408,1665,1665,673,330,1180,196,600,599,850,1760,575,1061,1195,1195,1304,1304,17.69,15.71,11.99,5.73,16.41,31.78,12.81,5.29,24.81,11.9,4.3,6.4,10.87,0.98,0.98,1.89,3.51,12.77,3.21,8.88,7.68,7.68,5.83,5.84,25.8

8、,39.62,31.53,34.56,77.66,70.07,77.31,13.60,25.88,54.77,22.71,70.48,32.12,18.35,5.94,11.43,14.88,21.87,20.24,30.34,23.14,23.08,16.10,16.12,1.48,3.08,1.48,2.28,1.43,3.35,3.75,1.14,1.30,1.42,0.79,1.03,1.06,1.06,2.77,2.68,0.36,1.16,1.03,1.96,2.29,1.39,1.25,0.83,40.15,57.08,40.15,47.06,31.29,96.06,97.69,20.65,25.24,23.33,8.81,14.34,18,51,14.65,39.70,38.76,4.77,21.02,14.02,45.08,51.74,38.58,19.23,17.46,类别,参数名称,速度,最大速度、平均速度,速度标准差、平均匀速速度,加速度,最大加速度、最大减速度,平均加速度、加速度标准差,减速度标准差、加速段平均加速度,减速度按平均减速度,时间,加速时间、减速时

9、间,匀速时间、怠速时间,比例,加速比例、减速比例,怠速比例、匀速比例,反映汽车运动的特征。通过对这些运动参数和特征的调查和解析，就能开发出能够代表运动特征的行驶工况。,特征值,世界各种典型行驶工况部分特征值,行驶工况特征值,最大功率特征值,Kmax,(m,2,/s,3,),通过,车速,(m/s),与,加速度,(m/s,2,),计算得到，表中未做单独分类,最大特定功率值较低，平均车速较高，多为高速或市郊等道路上的运行状况。,最大特定功率、平均车速与最大加速度均较低，此时行驶工况最适度。,最大特定功率与最大加速度较高，属于有力度的行驶工况。,平均速度低于,20km/m,2,，代表市内工况。,3.1,电动汽车的行驶性能,3.2,汽车的行驶工况,3.3,纯电动汽车的性能匹配,3.4,本章小结,3.5,习题,本章主要内容,3.3,纯电动汽车的性能匹配,开发行驶工况的目的与意义,1,）工况用于,匹配电动汽车动力系统,，以行驶工况作为输入，得到动力系统的基本性能和各个部件的基本运行状态，从而对电动汽车的各种指标参数进行预估和评价。,2,）用于进行电动汽车或混合动力电动汽车的,能量消耗和排放实验,。各

10、类车型按照统一的行驶工况获得的能耗和排放试验结果才具有可比性。,电动汽车参数匹配设计流程,3.1,电动汽车的行驶性能,3.2,汽车的行驶工况,3.3,纯电动汽车的性能匹配,3.4,本章小结,3.5,习题,本章主要内容,3.4,本章小结,电动汽车动力匹配,工况构建,动力系统参数匹配,匹配结果验证,匹配优化,2.,工况构建过程,数据采集,数据处理,行驶片段选取,工况合成,工况验证,3.,电动汽车动力计算,驱动力计算,，,行驶阻力计算,3.1,电动汽车的行驶性能,3.2,汽车的行驶工况,3.3,纯电动汽车的性能匹配,3.4,本章小结,3.5,习题,本章主要内容,3.5,习题,1,以下列电动客车参数为例，利用驱动力与行驶阻力的平衡关系，计算,电动客车的,爬坡度。,2,电动汽车的动力性评价参数有哪些？,3,如何定义电动汽车的续驶里程，电动汽车的续驶里程影响因素有哪些？,4,如何定义车辆的行驶工况。,5,简述汽车行驶工况的开发方法。,6,简述电动汽车参数匹配的流程。,整车基本参数,项目,规格,车体质量,(kg),1.310,4,驱动轮半径,(m),0.512,驱动电机输出转矩,(Nm),427,重

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