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电动汽车能量流仿真分析

著作原因:艾迪捷消息科技(上海)有限公司北京分公司序言续航里程是纯电动车面对的重要挑拨之一。电动车的续航里程跟着处境温度的改变会浮现明显的改变。越发正在

续航里程是纯电动车面对的重要挑拨之一。电动车的续航里程跟着处境温度的改变会浮现明显的改变。越发正在夏日和冬季,因为驾驶舱以及电池的热需求,续航里程会浮现明显的低浸。正在整车开采的早期阶段、测试条款还不具备时,诈骗体系仿真器械举行整车水准的能量照料解析看待整车开采具有苛重道理。工程师能够通过如此的整车能量照料模子,以很低的本钱,正在开采早期就能够举行硬件的配合和驾御计谋的标定,满意续航、电池温度、驾驶舱温度等的打算央浼。

整车能量照料仿真是一个表率的众物理集成仿真。针对电动车,其能量形状相看待其他新能源汽车较为单纯,它包蕴了化学能、电能、刻板能以及内能之间的转化和通报。电动车惟有一个能量原因,即锂电池的化学能。正在放电历程中,锂电池存储的化学能转化为电能,电能颠末驱动电机转化为刻板能,刻板能再颠末传动体系通报至车轮,进而胀舞车辆行进。正在每一种能量的通报历程中以及区别能量形状的转化历程中,都存正在必然的能量消费,如电池、电机以及极少刻板部件的发烧等。除此除外,另有极少能量存储正在体系中,如蓄积正在运动部件中的动能、因为温度改变而导致的内能的改变。

本文将基于一个具体的电动车整车能量照料模子,折柳正在夏日(处境温度30℃,驾驶舱温度标的为21℃)和冬季(处境温度-10℃,驾驶舱温度标的为25℃),举行NEDC轮回的能量流解析,并解析了极少枢纽部件和附件的能耗。

GT-SUITE是一款寰宇领先的众物理体系仿真器械,正在新能源汽车范围获得了平凡地应用。本文开始基于GT-SUITE搭筑该电动车的整车能量照料模子。如图1所示,该整车体系的电池冷却形状为水冷,共由5个流体回途构成:坎坷温两个冷却回途、间接制冷剂回途、驾驶舱氛围回途、动力舱氛围回途。职业道理为:

1)驾御体系通过处境温度来推断电池冷却采用高温(HT)回途依旧低温(LT)回途。假设处境温度高于18℃,则电池冷却采用LT回途,堵截HT回途与电池的闭联;反之,则采用HT回途,堵截LT回途与电池的闭联。

2)当电池冷却处于LT回途时(如夏日),冷却液接续招揽来自驾驶舱、电池的热量,再将热量开释给空调回途(蒸发器),从而达成给驾驶舱和电池降温的目标。此时,正在HT回途中,冷却液招揽来自空调体系的冷凝器以及动力总成(电机、DCDC、逆变器)的热量,通过前舱的散热器开释给外部处境。

3)当电池冷却处于HT回途时(如冬季),HT回途采用小轮回,冷却液不流经散热器。冷却液招揽来自电池加热器、动力总成以及热泵轮回冷凝器的热量,从而给电池加热。此时,LT回途充任了热泵体系与处境之间的中介,热泵体系从LT回途中招揽热量,而LT回途通过一个换热器从处境中招揽热量。

4)当制冷剂回途职业正在空调形式时(如夏日),制冷剂通过蒸发器,与LT回途换热,而LT回途从驾驶舱(低温热源)中招揽热量,即制冷剂通过LT回途间接地招揽驾驶舱热量。而制冷剂通过冷凝器将从低温热源招揽的热量移动到高温热源,即HT回途。

5)当制冷剂回途职业正在热泵形式时(如冬季),制冷剂回途活动目标褂讪,制冷剂通过蒸发器从LT回途中吸热,而LT回途通过一个换热器从外部处境(低温热源)中招揽热量,即蒸发器通过LT回途间接地招揽处境中的热量。而制冷剂通过冷凝器将从低温热源招揽的热量移动到高温热源,即HT回途。

6)正在驾驶舱回途中,夏日回风率为0.6,驾驶舱热量通过驾驶舱回途中的蒸发器将热量通报给LT回途;冬季回风率为0.4,驾驶舱通过一个电加热器和一个换热器(热量来自HT回途)举行加热。

1)电池采用三元锂电池(3P100S),单体容量为41Ah,。电池模子为等效电途模子,内阻和电容参数均动作SOC,温度和电流的Map。

2)电机为基于Map的模子,其额定功率为151KW,额定转速5000rpm,最大转速8800rpm。

能量流解析素质上是对各个热力体系举行能量平均解析。这里的枢纽是热力体系的遴选。本文折柳针对一个NEDC轮回和十个NEDC轮回举行能量流解析。因为两者根本相通,故只枚举一例,如0所示。该解析的处境温度为30℃,空调温度标的筑设为21℃。图中的实线框流露一个热力体系,虚线框流露进出该热力体系的能量。实线框中的数值流露该热力体系蓄积能量的改变,正值流露该热力体系的能量有所推广。

从图中能够看出,夏日(翻开空调)时,动力总成的效能为50.5%。从0中能够看出。压缩机是电池能量效能的重要局部要素,消费了23%的电能,故应避免将空调温度调得过低。空调压缩机除外的其他附件耗功都很小。电池自己的损耗(产热)只占1%。

模子采用了最大能量接纳计谋,即惟有当电机不行满意制动需求时,才通过刹车片供应制动力。从0中能够看出,正在这种计谋下刹车片浪掷的制动能量只占全面制动需求的9.6%,制动能量接纳省俭了13%的能量。其它,夏日时,两个冷却液回途中最大的热源均来自驾驶舱的制冷需求。

0为冬季将空调温度筑设为25℃时的能量流解析。冬季时,制冷剂回途职业正在热泵形式。此时动力总成的效能仅为22.4%,制动能量接纳省俭了6%的能量,电池加热器和暖风消费了大批的电能。

从0能够看出,电池加热器和驾驶舱暖风成为电池能量效能的重要局部要素,折柳消费了33%和23%的电能,个中电池加热器的能耗乃至与驱动电机的能耗相当。其它,电池自己的损耗也有所推广,这是因为低温时电池内阻的推广。

电池加热器之因此耗功如许大,是由于暂时的能量流解析针对的是一个NEDC周期,正在冷启动功夫电池平昔处于预热形态,如0所示,当电池温度到达23℃时电池加热器中断加热。这意味着,冬季短途行驶时能量诈骗率会特殊低,故一个高效的电池加热看待冬季进步续航瑕瑜常枢纽的。

0为针对10个NEDC轮回举行的能量流解析,结果与1个NEDC轮回的结果大不相通。此时动力总成的效能到达50.4%,制动能量接纳省俭了13%的能量,驾驶舱电加热器消费了大批的电能,而电池加热器耗功不再明显。

从0能够看出,驾驶舱电加热器成为电池能量效能的重要局部要素,消费了16%电能,而电池加热器的耗功消费了7%的电能,这是因为冷启动事后,电池加热器不再职业了。

本文基于GT-SUITE,折柳正在夏日(30℃)和夏日(-10℃)针对一个EV整车能量照料模子举行了能量流解析,重心解析了夏日和冬季导致续航低浸的源由。夏日时,动力总成的效能为50.5%,压缩机是电池能量效能的重要局部要素,消费了23%的电能。冬季时,当短途行驶时(如1个NEDC),动力总成的效能仅为22.4%,因为电池的冷启动,导致电池加热器消费了近33%的电能,与驱动电机的能耗相当;当长途行驶时(如10个NEDC),电池正在冷启动后,不再职业,故动力总成的效能到达了50.4%,驾驶舱电加热器成为最大的能耗附件,消费了16%的电能。

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作者: sheep

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