一种纯电动汽车运动力学建模方法技术

本发明专利技术公开了一种纯电动汽车运动力学建模方法，其包括以下步骤：S001、依据不同车重和不同性能条件下的坡度角计算第二中间量K

A kinematic mechanical modeling method for pure electric vehicles

The invention discloses a pure electric vehicle mechanical motion modeling method, which comprises the following steps: S001, according to different weights and different performance under the condition of the slope angle calculation of second intermediate volume K

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动汽车运动力学建模方法
本专利技术涉及纯电动汽车控制领域，尤其是涉及一种纯电动汽车运动力学建模方法。
技术介绍
目前铅酸蓄电池企业还停留在《GB/T22199-2008电动助力车用密封铅酸蓄电池》检验标准，无法满足客户要求的加速性能、最高车速、最大爬坡能力三大动力性能，所以电池特性应站在整车工况放电的角度、用户的角度来认识和分析，才能提升电池的商品性。合理的运动力学模型可以直观表达各项影响因子改变后所带来的变化，提升设计和检测电动汽车性能的准确性。目前尚未有较为准确描述纯电动汽车力学关系的的模型。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术所存在的缺乏准确度较高的运动力学关系模型等的技术问题，提供一种精度高、涉及参数全面的纯电动汽车运动力学建模方法。本专利技术针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种纯电动汽车运动力学建模方法，包括以下步骤：S001、依据不同车重和不同性能条件下的坡度角计算第二中间量K2和第三中间量K3，计算公式如下：K2＝Mg(C0cosβ+sinβ)K3＝MgC1cosβ+ρCDA/2式中，M为车重，g为重力加速度，β为坡度角，C0为静止滚动阻力系数，C1为滚动阻力系数，ρ为空气密度，CD为空气阻力系数，A为车头迎风面积；S002、依据不同性能条件下的行驶时间T、行驶速度v(t)和行驶距离S计算第一常数a和第二常数b，b的计算公式如下：b＝2.5/T当测试条件有v(t)要求时，按以下公式计算a：v(t)＝a·tanh(bt)当测试条件有S要求时，按以下公式计算a：t为时间变量；S003、根据第一常数a和第二常数b计算第一中间量K1，公式为：K1＝Mab；S004、建立牵引力时间曲线关系方程：S005、建立功率时间曲线关系方程：P(t)＝F(t)×v(t)。通过牵引力时间曲线和功率时间曲线即可以准确描述纯电动汽车的运动力学过程和各项参数所带来的影响，为性能测试和设计提供指导。作为优选，所述的性能条件包括：1、最高车速：要求β＝0，T＝1800sec，S＝40km；2、提速A：要求β＝0，T＝10sec，v(t)＝50km/h；3、提速B：要求β＝0，T＝15sec，50km/h→80km/h；4、4％爬坡：要求β＝2.29，T＝60sec，S＝1000m；5、12％爬坡：要求β＝6.84，T＝90sec，S＝1000m；6、20％爬坡：要求β＝11.34，T＝60sec，S＝500m。上述要求为电动汽车所应该达到的性能指标，即应当在指定时间内行驶完指定的距离。作为优选，所述车重包括1000kg、1200kg和1500kg三种。这三种车重为电动轿车重量的典型值。作为优选，所述静止滚动阻力系数C0为0.004～0.02，滚动阻力系数C1为1.75×10-6s2/m2，空气密度ρ为1.17kg/m3，空气阻力系数为0.2～0.4，车头迎风面积A为2.1m2。本专利技术带来的实质性效果是，可以准确描述不同车重和不同性能条件下车辆的运动力学关系，了解影响车辆性能的各项参数，为设计和测试过程提供了指向性意见。附图说明图1是本专利技术的一种进行最高车速测试时的提速曲线图；图2是本专利技术的一种进行最高车速测试时的牵引力时间曲线图；图3是本专利技术的一种进行最高车速测试时的功率时间曲线图；图4是本专利技术的一种进行提速测试时的提速曲线图；图5是本专利技术的一种进行提速测试时的牵引力时间曲线图；图6是本专利技术的一种进行提速测试时的功率时间曲线图；图7是本专利技术的一种进行4％爬坡测试时的提速曲线图；图8是本专利技术的一种进行4％爬坡测试时的牵引力时间曲线图；图9是本专利技术的一种进行4％爬坡测试时的功率时间曲线图；图10是本专利技术的一种进行12％爬坡测试时的提速曲线图；图11是本专利技术的一种进行12％爬坡测试时的牵引力时间曲线图；图12是本专利技术的一种进行12％爬坡测试时的功率时间曲线图；图13是本专利技术的一种进行20％爬坡测试时的提速曲线图；图14是本专利技术的一种进行20％爬坡测试时的牵引力时间曲线图；图15是本专利技术的一种进行20％爬坡测试时的功率时间曲线图；图16是本专利技术的一种进行续航测试时的提速曲线图；图17是本专利技术的一种进行续航测试时的牵引力时间曲线图；图18是本专利技术的一种进行续航测试时的功率时间曲线图。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。实施例：纯电动汽车运动力学微分方程为：式(1)中，M—车总质量，kg；v(t)—车速，m/s；F(t)—驱动牵引力，N；g—重力加速度，其值为9.8N/kg＝9.8m/s2；β—坡度角，deg；C0—静止滚动阻力系数，无量纲，0.004～0.02，一般取值0.01；C1—滚动阻力系数，一般取值1.75×10-6s2/m2；ρ—空气密度，kg/m3，一般取值1.17kg/m3(25,1atm)；CD—空气阻力系数，无量纲，0.2～0.4；A—车头迎风面积，m2，一般轿车约2.1m2。考虑车辆滚动力学的车速时间曲线方程可写成，v(t)＝atanh(bt)，m/s(2)其中a(m/s)和b(s-1)是待定常数，且有v(0)＝0。按关系式v(t)＝ds(t)/dt，就可给出行驶时间T和行驶距离S的计算式，即定积分式(2)得在已知V(t)下，整理式(1)，且注意dtanh(x)/dx＝1/cosh2(x)的关系，给出计算牵引力时间曲线F(t)的式(4)式中K1＝Mab(5)K2＝Mg(C0cosβ+sinβ)(6)K3＝MgC1cosβ+ρCDA/2(7)计算牵引力时间曲线F(t)后，计算功率时间曲线P(t)，见式(8)。P(t)＝F(t)×V(t)，W(8)电动汽车性能要求见表1。表1基本参数见表2。车头迎风面积A，m22.1重力加速度g，m/s2(或N/kg)9.8静止滚动阻力系数C0，无量纲0.01滚动阻力系数C1，S2/m21.75E-06空气密度ρ，kg/m31.17空气阻力系数CD，无量纲0.4表2不同车重和坡度角的K2和K3计算结果见表3。表3首先按提速时间T，由b＝2.5/T确定b。关于a值计算：有V(T)要求，用式(2)计算；有S要求，用式(3)计算。a和b的计算结果见表4。序号名称提速时间，sec稳态车速，km/hb，s-1a，m/s备注1最高车速2880.30.08922.31840km，30min2提速1050.00.25014.07710sec，50km/h44％爬坡2566.90.10018.8441km，1min512％爬玻1341.10.19211.5751km，1.5min620％爬坡1331.50.1928.8660.5km，1min7续航里程1560.00.16716.89380km，60km/h表4在车轮半径为0.29m，减速比为5.6的情况下，车速和电机转速关系如表5所示。表5驱动系数为0.8时，电机功率P如表6所示，P的单位为KW。表6图1是进行最高车速测试时的提速曲线图；图2是进行最高车速测试时的牵引力时间曲线图；图3是进行最高车速测试时的功率时间曲线图。图4是进行提速测试时的提速曲线图；图5是进行提速测试时的牵引力时间曲线图；图6是进行提速测试时的功率时间曲线图。图7是进行4％爬坡测试时的提速曲线图；图8是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纯电动汽车运动力学建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S001、依据不同车重和不同性能条件下的坡度角计算第二中间量K

【技术特征摘要】
1.一种纯电动汽车运动力学建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S001、依据不同车重和不同性能条件下的坡度角计算第二中间量K2和第三中间量K3，计算公式如下：K2＝Mg(C0cosβ+sinβ)K3＝MgC1cosβ+ρCDA/2式中，M为车重，g为重力加速度，β为坡度角，C0为静止滚动阻力系数，C1为滚动阻力系数，ρ为空气密度，CD为空气阻力系数，A为车头迎风面积；S002、依据不同性能条件下的行驶时间T、行驶速度v(t)和行驶距离S计算第一常数a和第二常数b，b的计算公式如下：b＝2.5/T当测试条件有v(t)要求时，按以下公式计算a：v(t)＝a·tanh(bt)当测试条件有S要求时，按以下公式计算a：t为时间变量；S003、根据第一常数a和第二常数b计算第一中间量K1，公式为：K1＝Mab；S004、建立牵引力时间曲线关系方程：S005、建...

【专利技术属性】
技术研发人员：周犹运，倪月凤，章小琴，陈体衔，
申请(专利权)人：超威电源有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33