一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法
【专利摘要】本发明提供应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法，计算每辆电动汽车白天所消耗总电能；计算每辆电动汽车所需累计最少充电时长；依据增车数计算每辆电动车容许的最长充电时长；根据两个时长关系得出增车数和动力电池容量之间的关系式，根据此关系式计算不同增车数下动力电池容量取值范围；依照实际条件选定增车数和确定合适动力电池；依据增车数和动力电池容量，计算白天所需充电粧数、充电粧最大充电功率以及晚间所需充电粧数。本发明得到纯电动汽车所需配备动力电池容量和增车数之间的关系，并确定了不同增车数下动力电池容量范围，以此确定最佳动力电池容量和增车数，最大程度减少了所需动力电池的容量，减轻了车重和能耗，以此降低成本。
【专利说明】
—种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及纯电动汽车领域，尤其涉及一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法。
【背景技术】
[0002]现今电动汽车已经具备了一定规模的生产能力，但由于充电设施的不足和车用动力电池存在一定的技术难题，使得纯电动汽车在市场推广上具备很大的的难度。
[0003]定线路是指车辆在规定的两点往返运行，如公交车、通勤车、城际公交等。由于纯电动汽车的续驶里程有限，使其很适合在定线路上进行推广和试运行。通过增加运行车辆的数量来延长纯电动汽车在运行过程中的充电时长，减小整车所配备动力电池容量，以此来减小成本和能耗，同时满足定线路的实际需求和减小对充电设备的要求，是纯电动汽车在定线路上进行推广的最佳方案。因此，如何在定线路上确定最佳的所配动力电池容量和增车数是一个具有重要实际意义的问题，对纯电动汽车在定线路上的推广起着至关重要的作用。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:提供一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法，能够得出纯电动汽车应用于定线路时的最佳所配动力电池容量和增车数。
[0005]本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为:一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法，其特征在于:它包括以下步骤:
[0006]S1、根据定线路里程数L、每公里平均耗电量q、以及平均车速V计算出每辆电动汽车白天所消耗总电能W:
[0007]W= (k*L*q+L/V*P) *N (I),
[0008]式中，P为车载空调平均功率，N为每辆电动汽车每天运行趟数；k为加权系数；
[0009](2)
M
[0010]其中Iii1为电动汽车裸车车重，w为动力电池模块比能，Q为动力电池容量，M为电动汽车整车总质量，电动汽车整车总质量为电动汽车裸车车重与动力电池质量的总和；
[0011]S2、根据每辆电动汽车白天所消耗总电能W、Q为动力电池容量、动力电池最低SOC
值b、以及动力电池的间歇式脉冲充电倍率X，计算出每辆电动汽车所需累计最少充电时长
t <
Lm.[Jj/-ρ* (1-/7)] ^ 60
[0012]tm =-—--(3);
Q^X
[0013]S3、根据该线路增车数Z、充电所需操作时间t。、每辆电动汽车每天运行趟数N、以及理论发车间隙时间T计算每辆电动汽车容许的最长充电时长t:
[0014]t = (z*T_tc) * (N-1) (4)；
[0015]S4、根据计算所得所需累计最少充电时长tm和容许的最长充电时长t可得:
[0016]tm^ t (5)；
[0017]S5、将公式(I)、⑵、⑶、⑷代入公式(5)，得到Q与Z的关系式:
[0018]
^、60 * H' * L * N * (￠/ * in V + P ^M),, λ
O>--16 );
P * [60 * M * w *{\-b) + M vv * λ- * (Z * Γ — ( ) * (/V — I) — 60 iV]
[0019]S6、增车数Z为正整数，根据公式(6)计算出相应Z所对应的动力电池容量Q的范围，再根据实际情况选定增车数Z，即可得到动力电池容量Q的取值范围，从而选定合适的动力电池。
[0020]按上述方案，所述的每公里平均耗电量q和平均车速V由实车在该定线路上试验所得。
[0021]按上述方案，还包括S7、确定白天所需充电桩数Zz和充电桩的最大充电功率Pz，其计算公式如下:
[0022]Zz = Z+1 (J)，
[0023]Pz = Q*x (8)。
[0024]按上述方案，还包括S8、确定晚间所需充电桩数Zn，其计算公式如下:
[0025]
Zb=向前取整[(y + Z)W*(1 —的](9)，
nJ1 'Jfi P
1 η η
[0026]其中Tn为晚间容许的最短充电时长，Pn为所配充电桩的额定功率，Y为定线路理论要求在线运行车辆数。
[0027]本发明的有益效果为:
[0028]1、计算出了纯电动汽车应用于定线路时所需配备的动力电池和增车数之间的关系式，计算不同增车数下对应的动力电池容量的取值范围，以此根据实际情况确定最佳的动力电池容量和增车数，最大程度减少了所需动力电池的容量，减轻了车重，减少了能耗，降低了对充电设备的要求，以此降低了成本，增加了纯电动汽车应用于定线路的可行性。
[0029]2、基于动力电池最小容量和增车数，得出所需充电设备的基本参数和数量，从而合理的布设充电设备，节约成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明一实施例的流程图。
[0031]图2为图1中第一计算模块的流程图。
[0032]图3为本发明一实施例中动力电池SOC值变化曲线图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]本发明提供的一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法，如图1和图2所示，它包括以下步骤:
[0035]S1、根据定线路里程数L、每公里平均耗电量q、以及平均车速V计算出每辆电动汽车白天所消耗总电能W:
[0036]W = (k*L*q+L/V*P) *N (1)，
[0037]式中，P为车载空调平均功率，N为每辆电动汽车每天运行趟数；k为加权系数；
[0038]+g/U.(2),
M
[0039]其中IH1为电动汽车裸车车重，w为动力电池模块比能，Q为动力电池容量，M为电动汽车整车总质量，电动汽车整车总质量为电动汽车裸车车重与动力电池质量的总和；
[0040]S2、根据每辆电动汽车白天所消耗总电能W、Q为动力电池容量、动力电池最低SOC
值b、以及动力电池的间歇式脉冲充电倍率X，计算出每辆电动汽车所需累计最少充电时长
t <
Lm.[K)* (1-/;)]* 60…
[0041]tm=L-~L 丄 ~(3);
X
[0042]S3、根据该线路增车数Z (正整数)、充电所需操作时间t。、每辆电动汽车每天运行趟数N、以及理论发车间隙时间T计算每辆电动汽车容许的最长充电时长t:
[0043]t = (z*T_tc)* (N-1) (4)；
[0044]S4、根据计算所得所需累计最少充电时长tm和容许的最长充电时长t可得:
[0045]tm ^ t (5)；
[0046]S5、将公式⑴、⑵、(3)、(4)代入公式(5)，得到Q与Z的关系式:
[0047]
60* w* L* N*{q* m, *V + P* Μ)
U >--ko)；
M+ M ^w^x^{Z^T-tr)^{N -\)-6()^' N]
[0048]S6、增车数Z为正整数，根据公式(6)计算出相应Z所对应的动力电池容量Q的范围，再根据实际情况选定最佳增车数Z，即可得到动力电池容量Q的取值范围，从而选定合适的动力电池。
[0049]优选的，每公里平均耗电量q和平均车速V由实车在该定线路上试验所得。
[0050]优选的，还包括S7、确定白天所需充电桩数Zz和充电桩的最大充电功率Pz，其计算公式如下:
[0051]Zz = Z+1 (7)，
[0052]Pz = Q*x (8)。
[0053]优选的，还包括S8、确定晚间所需充电桩数Zn，其计算公式如下:
[0054]
Zf^向前取整[^ +—(9)
Τη P11
[0055]其中Tn为晚间容许的最短充电时长，Pn为所配充电桩的额定功率，Y为定线路理论要求在线运行车辆数。
[0056]优选的，以上各个参数的单位如下:L(km)、q(kwh/km)、V (km/h)、W (kwh)、P(kw)、Iii1 (kg) >w(kwh/kg)、Q(kw h)、M(kg) >b (% )、x(C)、tm(min)、tc(min)、T(min)、t(min)、Pz(kw)、Tn(h)、Pn(kw)，其他未标注单位的均为常数。
[0057]本实施例以武汉公交线路579路(车站路粤汉码头-沌口体育中心停车场)为基础计算。579公交车最终停靠在沌口体育中心停车场内，与车城北路充电站紧邻，可以将通过车城北路充电站将充电桩修至沌口体育中心停车场内，使得公交车能够依靠终点站内充电桩充电，适合在该定线路上推行纯电动公交，属于单点充电型。
[0058]所需参数如表I所示:
[0059]
#1 [H pi [H
q (kwh/km)I V(km/h) 20
L (km)46 P(kw) 10
N6 tc(min) 2
?21 T(min) 7
b(% )30 X(C) ?
In1Ckg)11000 M (kg) 12500
w (kwh/kg)0.12 Tn (h) 8
Pn(kw)60
[0060]表I
[0061]令Z= 1，2，3，4，5;将以上参数代入式(6)计算所得不同增车数Z下的动力电池容量Q的取值范围如下表2所示。
[0062]
Z [I [2[3 U?5
Q/kwh [408，+ ~ [251,408) [181,251 ) [142,181 ) [117,147 )
[0063]表 2
[0064]从表2中的计算结果可以得出以下结论:
[0065]增车数为2或3时，较为合理。若增车数Z为3，则动力电池容量Q不小于181kwh ；若增车数Z为2，则动力电池容量Q不小于251kwh。考虑到实际行驶过程中动力电池电量要留有一定的余量和对充电时长留有一定的余量以及尽量少配动力电池以减轻车重来节能，确定Z和Q如下:
[0066]Z = 3，Q = 200kw，
[0067]则Ik1 = 1.014，tm = 83.304min
[0068]每次间隙单次要求充电时长L It1 = 16.66min
[0069]故车辆在充电过程中，间隙时长有21min，只要保证16.66min的充电时长即可；不需要每次间隔充电时间严格达到充电时长，只要保证总时长达到83.304min即可，这样就不必严格要求车辆按照理论作息时间达到充电地点，允许车辆到车电有一定的延时或提前,增大了纯电动汽车在该线路上的可行性和适用性。
[0070]由计算模块-2可得:
[0071]白天所需充电桩数Zz = Z+1 = 4，预留一个多的充电接口备用。
[0072]充电桩的最大充电功率Pz = Q*x = 200kw
[0073]晚间所需充电桩数乙=向前取整[P+ Ζ) ?* (1 — 5)] = 7。
η η
[0074]本发明一实例中公交车理论发车时间表如表3所示，从表3中可以看出，多配备3辆车，使得车辆的最晚运行时间延迟，这也使得有部分车辆不需运行6趟，实际上拓宽了该线路的运行时长。
[0075]本发明一实例中动力电池SOC值变化曲线图如图3所示，从图中可以看出，SOC值最低值高于40%，使得其还有一定放电能力，同时放电平均速度较慢，充电速度较快，每次充电时动力电池的SOC值处于中间位置,该充电模式有利于增加动力电池的使用寿命。
[0076]应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求保护范围。
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【权利要求】
1.一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法，其特征在于:它包括以下步骤: 51、根据定线路里程数L、每公里平均耗电量q、以及平均车速V计算出每辆电动汽车白天所消耗总电能W:
W = (k*L*q+L/V*P)*N (I), 式中，P为车载空调平均功率，N为每辆电动汽车每天运行趟数；k为加权系数；
⑵，
M 其中Hi1为电动汽车裸车车重，W为动力电池模块比能，Q为动力电池容量，M为电动汽车整车总质量，电动汽车整车总质量为电动汽车裸车车重与动力电池质量的总和；52、根据每辆电动汽车白天所消耗总电能W、Q为动力电池容量、动力电池最低SOC值b、以及动力电池的间歇式脉冲充电倍率X，计算出每辆电动汽车所需累计最少充电时长tm:t ⑴.m—Q^x， 53、根据该线路增车数Z、充电所需操作时间t。、每辆电动汽车每天运行趟数N、以及理论发车间隙时间T计算每辆电动汽车容许的最长充电时长t:
t = (z*T_tc) * (N-1) (4)； 54、根据计算所得所需累计最少充电时长tm和容许的最长充电时长t可得: tm 5? t (5)； 55、将公式⑴、⑵、(3)、(4)代入公式(5)，得到Q与Z的关系式: ,、、60* Wt-N (cj'* Ini'jfV+ Pt-M)
i/ * [ 6 O * /W * H ’ * (卜 /)) + m H 气\- * (Z * Γ — ( ) * (Λ, — I) — 6 O * * ,V ] 56、增车数Z为正整数，根据公式(6)计算出相应Z所对应的动力电池容量Q的范围，再根据实际情况选定增车数Z，即可得到动力电池容量Q的取值范围，从而选定合适的动力电池。
2.根据权利要求1所述的一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法，其特征在于:所述的每公里平均耗电量q和平均车速V由实车在该定线路上试验所得。
3.根据权利要求1所述的一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法，其特征在于:还包括S7、确定白天所需充电桩数Zz和充电桩的最大充电功率Pz，其计算公式如下:
Zz = Z+1 (7)，
Pz = Q*x (8)。
4.根据权利要求1或3所述的一种应用于定线路的纯电动汽车车辆配比计算方法，其特征在于:还包括S8、确定晚间所需充电桩数Zn，其计算公式如下:Zn =向前取整[(F + z^g MU)](9),
"lτ 砵 P
η η 其中Tn为晚间容许的最短充电时长，Pn为所配充电桩的额定功率，Y为定线路理论要求在线运行车辆数。
【文档编号】B60L11/18GK104210378SQ201410473086
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】付翔, 吴森, 刘帅, 龙成冰, 黄斌, 王红雷, 王玉刚, 褚少威 申请人:武汉理工大学