纯电动汽车高压电池包的能量确定方法
【专利摘要】本发明公开了纯电动汽车高压电池包的能量确定方法，包括1、得到电动汽车全车轴载荷S、除电池外的车辆净重Mj，选定续航里程D；2、得到整车负重能承受电池重量上限值Md，得到整车装载空间承受电池重量上限值M，从而得到电池包重量实际上限值Ma；3、求续航里程D所对应的能量Qz；求电池包重量Mb所对应电池包提供能量Qd，4、当Qd等于Qz时，计算得到Mz的值，然后计算总车重的最大上限值MS，如果上述得到的Mz的值≤总车重的最大上限值MS，则该Mz的值减Mj即为纯电动汽车高压电池包的重量，纯电动汽车高压电池包的重量乘电池包比能量得到纯电动汽车高压电池包的能量值。本发明提高电动汽车能量包设计的效率。
【专利说明】纯电动汽车高压电池包的能量确定方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纯电动汽车高压电部件开发【技术领域】，具体地指一种纯电动汽车高压电池包的能量确定方法。
【背景技术】
[0002]在纯电动汽车开发领域，动力电池、驱动电机及控制器三个电部件的开发是其中最重要的内容，对纯电动车辆来说，动力电池包承担着提供车辆行驶所需要的全部能量的作用，所以动力电池包的选型设计非常重要。
[0003]目前在电池包开发流程中，一般先确定整车续驶里程等相关性能目标参数后，根据车辆的自身(风阻、重量等)参数计算出所需要的总能量值，然后依据这个总能量值考虑工作效率后作为电池包的总能量，然后选择电池模块的电池类别，进行相关的电池包设计，最终确定电池包的总电压、串并关系、布置方案、外形、控制策略等技术指标。
[0004]以上选型方式为传统的正常流程，如果采用锂离子电池组，由于电池本身重量较轻，对计算结果不形成太大影响。而一旦选择采用铅酸电池作为动力电池的话，其重量较大，按上述方式确定能量后，再来布置的铅酸电池其总重量可能已超出整车的重量允许范围，这就可能会使得能量选型无效。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是要提供一种更加准确、有效的纯电动汽车高压电池包的能量确定方法。
[0006]为实现此目的，本发明所设计的纯电动汽车高压电池包的能量确定方法，其特征在于，它包括如下步骤:
[0007]步骤1:根据设计要求得到电动汽车全车轴载荷S，根据设计要求得到除电池外的车辆净重Mj，同时在100?300KM范围内选定一个续航里程D ；
[0008]步骤2:根据整车承重条件，得到整车负重能承受电池重量的上限值Md，其中，Md =S-Mj, S为电动汽车全车轴载荷，为除电池外的车辆净重，根据设计要求所规定的电池包布置空间体积V，和设计要求所选定电池包种类的密度P，以及公式M= P*V，得到整车装载空间承受电池重量的上限值M，将整车负重能承受电池重量的上限值Md与整车装载空间承受电池重量的上限值M进行比较，取重量最轻的值为电池包重量实际上限值Ma ；
[0009]步骤3:根据如下公式I求出整车运行完上述选定的续航里程D所需的能量Qz:
[0010]Qz = (Fw+Mzgf) *D/ n /3600+P*D/V(I)
[0011]其中:FW为空气阻力，Mz为整车总重量，该整车总重量包括车重和电池的重量，不同的电池重量对应不同的整车总重量，g为重力加速度，f为该电动汽车滚动阻力系数，D为选定的续航里程，n为该电动汽车高压电驱动系统的效率，P为该电动汽车的低压用电器能量损耗功率，V为续驶里程内的试验车速；
[0012]同时根据如下公式2计算电池包重量Mb所对应电池包提供能量Qd，其中，电池包重量 Mb = Mz-Mj:
[0013]Qd = (Mz-Mj) *B(2)
[0014]其中，Mz为整车总重量^为除电池外的车辆净重，B为电池包比能量，该电池包比能量为设计要求所选定电池包的自身属性；
[0015]步骤4:当上述电池包提供能量Qd等于整车运行完上述选定的续航里程D所需的能量Qz时，将上述公式I和公式2变为:
[0016](Fw+Mzgf) *D/ n /3600+P*D/V = (Mz-Mj) *B (3)
[0017]计算该公式3得到Mz的值，然后计算总车重的最大上限值Ms，Ms = M」+Ma，其中，Mj为除电池外的车辆净重，Ma为电池包重量实际上限值，如果上述得到的Mz的值小于等于总车重的最大上限值Ms，则该Mz的值减去％即为纯电动汽车高压电池包的重量，该纯电动汽车高压电池包的重量乘以电池包比能量即得到纯电动汽车高压电池包的能量值；如果上述得到的Mz的值大于总车重的最大上限值Ms，则说明电池超重，不符合设计要求。
[0018]本发明避免了传统方案确定电池包能量后，再布置的铅酸电池其总重量超出整车的重量允许范围，从而需要重新设计能量包的技术问题。本发明在原能量选型方案中，增加了上述重量匹配的分析判断，将电池重量与汽车能承受的电池的重量预先在能量选型时就加以考虑，使得能量的选型更加准确、有效。提高电动汽车能量包设计的效率。并可同时明确车辆的续航里程，且初始值(如续航里程、整车载荷及电池自身属性参数等)可以进行相应调整，运算简便实用。
【具体实施方式】
[0019]以下结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0020]一种纯电动汽车高压电池包的能量确定方法，它包括如下步骤:
[0021]步骤1:根据设计要求得到电动汽车全车轴载荷S (本实施例中选择为S =4000kg)，根据设计要求得到除电池外的车辆净重Mj(本实施例中选择为Mj = 2950kg)，同时在100?300KM范围内选定一个续航里程D( —般在130km、150km、200km和250km这四种续航里程中进行选择)；
[0022]步骤2:根据整车承重条件，得到整车负重能承受电池重量的上限值Md，其中，Md =S-Mj(4000kg-2950kg = 1050kg)，S为电动汽车全车轴载荷，Mj为除电池外的车辆净重，根据设计要求所规定的电池包布置空间体积V(本实施例中选择为V = 500L)，和设计要求所选定电池包种类的密度P (本实施例中选择为P = 3kg/l)，以及公式M= P*V，得到整车装载空间承受电池重量的上限值M(3kg/1*500L = 1500kg)，将整车负重能承受电池重量的上限值Md与整车装载空间承受电池重量的上限值M进行比较，取重量最轻的值为电池包重量实际上限值Ma (本实施例中Ma为1050kg)；
[0023]步骤3:根据如下公式I求出整车运行完上述选定的续航里程D所需的能量Qz:
[0024]Qz = (Fw+Mzgf) *D/η/3600+P*D/V(I)
[0025]其中:FW为空气阻力，Mz为整车总重量，该整车总重量包括车重和电池的重量，不同的电池重量对应不同的整车总重量，g为重力加速度，f为该电动汽车滚动阻力系数，D为选定的续航里程，n为该电动汽车高压电驱动系统的效率，P为该电动汽车的低压用电器能量损耗功率，V为续驶里程内的试验车速，试验车速V为60km/h匀速行驶，上述空气阻力Fw、重力加速度g、电动汽车滚动阻力系数f、电动汽车高压电驱动系统的效率n、该电动汽车的低压用电器能量损耗功率P均为根据具体车型和具体测试环境能够唯一确定的参数，整车总重量Mz为需要后续计算求出的参数，主要是Mz中包含有待确定的电池包重量Mb ；
[0026]同时根据如下公式2计算电池包重量Mb所对应电池包提供能量Qd，其中，电池包重量 Mb = Mz-Mj:
[0027]Qd = (Mz-Mj) *B(2)
[0028]其中，Mz为整车总重量，为除电池外的车辆净重，B为电池包比能量，该电池包比能量为设计要求所选定电池包的自身属性(本实施例中铅酸电池包的B为50Ah/KG)；
[0029]步骤4:当上述电池包提供能量Qd等于整车运行完上述选定的续航里程D所需的能量Qz时(此时电池包能够满足车辆对能量的需求)，将上述公式I和公式2变为:
[0030](Fw+Mzgf) *D/ n /3600+P*D/V = (Mz-Mj) *B (3)
[0031]计算该公式3得到Mz的值，然后计算总车重的最大上限值Ms，Ms = M」+Ma，其中，Mj为除电池外的车辆净重(本实施例中选择为Mj = 2950kg)，Ma为电池包重量实际上限值(本实施例中Ma为1050kg)，此时得到Ms = 2950kg+1050kg = 4000kg，如果上述得到的Mz的值小于等于总车重的最大上限值Ms (4000kg)，则该Mz的值减去％即为纯电动汽车高压电池包的重量，该纯电动汽车高压电池包的重量乘以电池包比能量(50Ah/KG)即得到纯电动汽车高压电池包的能量值；如果上述得到的凡的值大于总车重的最大上限值Ms (4000kg)，则说明电池超重，不符合设计要求，从新更换步骤I中选定的续航里程D。
[0032]上述技术方案中，所述步骤2中的选定电池包种类为铅酸电池包。
[0033]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【权利要求】
1.一种纯电动汽车高压电池包的能量确定方法，其特征在于，它包括如下步骤: 步骤1:根据设计要求得到电动汽车全车轴载荷S，根据设计要求得到除电池外的车辆净重Mj，同时在100?300KM范围内选定一个续航里程D ； 步骤2:根据整车承重条件，得到整车负重能承受电池重量的上限值Md，其中，Md =S-Mj, S为电动汽车全车轴载荷，为除电池外的车辆净重，根据设计要求所规定的电池包布置空间体积V，和设计要求所选定电池包种类的密度P，以及公式M= P*V，得到整车装载空间承受电池重量的上限值M，将整车负重能承受电池重量的上限值Md与整车装载空间承受电池重量的上限值M进行比较，取重量最轻的值为电池包重量实际上限值Ma ； 步骤3:根据如下公式I求出整车运行完上述选定的续航里程D所需的能量Qz: Qz = (Fw+Mzgf) *D/ n /3600+P*D/V(I) 其中:FW为空气阻力，Mz为整车总重量，该整车总重量包括车重和电池的重量，不同的电池重量对应不同的整车总重量，g为重力加速度，f为该电动汽车滚动阻力系数，D为选定的续航里程，H为该电动汽车高压电驱动系统的效率，P为该电动汽车的低压用电器能量损耗功率，V为续驶里程内的试验车速； 同时根据如下公式2计算电池包重量Mb所对应电池包提供能量Qd，其中，电池包重量Mj3 — Mz-Mj: Qd= (Mz-Mj) *B(2) 其中，Mz为整车总重量，为除电池外的车辆净重，B为电池包比能量，该电池包比能量为设计要求所选定电池包的自身属性； 步骤4:当上述电池包提供能量Qd等于整车运行完上述选定的续航里程D所需的能量Qz时，将上述公式I和公式2变为:
(Fw+Mzgf) *D/ n /3600+P*D/V = (Mz-Mj) *B (3) 计算该公式3得到Mz的值，然后计算总车重的最大上限值MS，MS = M^Ma，其中，为除电池外的车辆净重，Ma为电池包重量实际上限值，如果上述得到的Mz的值小于等于总车重的最大上限值Ms，则该Mz的值减去％即为纯电动汽车高压电池包的重量，该纯电动汽车高压电池包的重量乘以电池包比能量即得到纯电动汽车高压电池包的能量值；如果上述得到的Mz的值大于总车重的最大上限值Ms，则说明电池超重，不符合设计要求。
2.根据权利要求1所述的纯电动汽车高压电池包的能量确定方法，其特征在于:所述步骤2中的选定电池包种类为铅酸电池包。
3.根据权利要求1所述的纯电动汽车高压电池包的能量确定方法，其特征在于:所述步骤3中续驶里程内的试验车速V为60km/h匀速行驶。
【文档编号】B60L11/18GK104175897SQ201410369303
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】刘宁 申请人:东风汽车股份有限公司