一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法

2023-06-23 22:49:16

一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法
【專利摘要】本發明提供應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法，計算每輛電動汽車白天所消耗總電能；計算每輛電動汽車所需累計最少充電時長；依據增車數計算每輛電動車容許的最長充電時長；根據兩個時長關係得出增車數和動力電池容量之間的關係式，根據此關係式計算不同增車數下動力電池容量取值範圍；依照實際條件選定增車數和確定合適動力電池；依據增車數和動力電池容量，計算白天所需充電粧數、充電粧最大充電功率以及晚間所需充電粧數。本發明得到純電動汽車所需配備動力電池容量和增車數之間的關係，並確定了不同增車數下動力電池容量範圍，以此確定最佳動力電池容量和增車數，最大程度減少了所需動力電池的容量，減輕了車重和能耗，以此降低成本。
【專利說明】
—種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及純電動汽車領域，尤其涉及一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法。

【背景技術】
[0002]現今電動汽車已經具備了一定規模的生產能力，但由於充電設施的不足和車用動力電池存在一定的技術難題，使得純電動汽車在市場推廣上具備很大的的難度。
[0003]定線路是指車輛在規定的兩點往返運行，如公交車、通勤車、城際公交等。由於純電動汽車的續駛裡程有限，使其很適合在定線路上進行推廣和試運行。通過增加運行車輛的數量來延長純電動汽車在運行過程中的充電時長，減小整車所配備動力電池容量，以此來減小成本和能耗，同時滿足定線路的實際需求和減小對充電設備的要求，是純電動汽車在定線路上進行推廣的最佳方案。因此，如何在定線路上確定最佳的所配動力電池容量和增車數是一個具有重要實際意義的問題，對純電動汽車在定線路上的推廣起著至關重要的作用。


【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是:提供一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法，能夠得出純電動汽車應用於定線路時的最佳所配動力電池容量和增車數。
[0005]本發明為解決上述技術問題所採取的技術方案為:一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法，其特徵在於:它包括以下步驟:
[0006]S1、根據定線路裡程數L、每公裡平均耗電量q、以及平均車速V計算出每輛電動汽車白天所消耗總電能W:
[0007]W= (k*L*q+L/V*P) *N (I),
[0008]式中，P為車載空調平均功率，N為每輛電動汽車每天運行趟數；k為加權係數；
[0009](2)
M
[0010]其中Iii1為電動汽車裸車車重，w為動力電池模塊比能，Q為動力電池容量，M為電動汽車整車總質量，電動汽車整車總質量為電動汽車裸車車重與動力電池質量的總和；
[0011]S2、根據每輛電動汽車白天所消耗總電能W、Q為動力電池容量、動力電池最低SOC
值b、以及動力電池的間歇式脈衝充電倍率X，計算出每輛電動汽車所需累計最少充電時長
t <
Lm.[Jj/-ρ* (1-/7)] ^ 60
[0012]tm =-—--(3);

Q^X
[0013]S3、根據該線路增車數Z、充電所需操作時間t。、每輛電動汽車每天運行趟數N、以及理論發車間隙時間T計算每輛電動汽車容許的最長充電時長t:
[0014]t = (z*T_tc) * (N-1) (4)；
[0015]S4、根據計算所得所需累計最少充電時長tm和容許的最長充電時長t可得:
[0016]tm^ t (5)；
[0017]S5、將公式(I)、⑵、⑶、⑷代入公式(5)，得到Q與Z的關係式:
[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、增車數Z為正整數，根據公式(6)計算出相應Z所對應的動力電池容量Q的範圍，再根據實際情況選定增車數Z，即可得到動力電池容量Q的取值範圍，從而選定合適的動力電池。
[0020]按上述方案，所述的每公裡平均耗電量q和平均車速V由實車在該定線路上試驗所得。
[0021]按上述方案，還包括S7、確定白天所需充電樁數Zz和充電樁的最大充電功率Pz，其計算公式如下:
[0022]Zz = Z+1 (J)，
[0023]Pz = Q*x (8)。
[0024]按上述方案，還包括S8、確定晚間所需充電樁數Zn，其計算公式如下:
[0025]
Zb=向前取整[(y + Z)W*(1 —的](9)，
nJ1 'Jfi P


1 η η
[0026]其中Tn為晚間容許的最短充電時長，Pn為所配充電樁的額定功率，Y為定線路理論要求在線運行車輛數。
[0027]本發明的有益效果為:
[0028]1、計算出了純電動汽車應用於定線路時所需配備的動力電池和增車數之間的關係式，計算不同增車數下對應的動力電池容量的取值範圍，以此根據實際情況確定最佳的動力電池容量和增車數，最大程度減少了所需動力電池的容量，減輕了車重，減少了能耗，降低了對充電設備的要求，以此降低了成本，增加了純電動汽車應用於定線路的可行性。
[0029]2、基於動力電池最小容量和增車數，得出所需充電設備的基本參數和數量，從而合理的布設充電設備，節約成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發明一實施例的流程圖。
[0031]圖2為圖1中第一計算模塊的流程圖。
[0032]圖3為本發明一實施例中動力電池SOC值變化曲線圖。

【具體實施方式】
[0033]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0034]本發明提供的一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法，如圖1和圖2所示，它包括以下步驟:
[0035]S1、根據定線路裡程數L、每公裡平均耗電量q、以及平均車速V計算出每輛電動汽車白天所消耗總電能W:
[0036]W = (k*L*q+L/V*P) *N (1)，
[0037]式中，P為車載空調平均功率，N為每輛電動汽車每天運行趟數；k為加權係數；
[0038]+g/U.(2),
M
[0039]其中IH1為電動汽車裸車車重，w為動力電池模塊比能，Q為動力電池容量，M為電動汽車整車總質量，電動汽車整車總質量為電動汽車裸車車重與動力電池質量的總和；
[0040]S2、根據每輛電動汽車白天所消耗總電能W、Q為動力電池容量、動力電池最低SOC
值b、以及動力電池的間歇式脈衝充電倍率X，計算出每輛電動汽車所需累計最少充電時長
t <
Lm.[K)* (1-/;)]* 60…
[0041]tm=L-~L 丄 ~(3);

X
[0042]S3、根據該線路增車數Z (正整數)、充電所需操作時間t。、每輛電動汽車每天運行趟數N、以及理論發車間隙時間T計算每輛電動汽車容許的最長充電時長t:
[0043]t = (z*T_tc)* (N-1) (4)；
[0044]S4、根據計算所得所需累計最少充電時長tm和容許的最長充電時長t可得:
[0045]tm ^ t (5)；
[0046]S5、將公式⑴、⑵、(3)、(4)代入公式(5)，得到Q與Z的關係式:
[0047]

60* w* L* N*{q* m, *V + P* Μ)
U >--ko)；
M+ M ^w^x^{Z^T-tr)^{N -\)-6^' N]
[0048]S6、增車數Z為正整數，根據公式(6)計算出相應Z所對應的動力電池容量Q的範圍，再根據實際情況選定最佳增車數Z，即可得到動力電池容量Q的取值範圍，從而選定合適的動力電池。
[0049]優選的，每公裡平均耗電量q和平均車速V由實車在該定線路上試驗所得。
[0050]優選的，還包括S7、確定白天所需充電樁數Zz和充電樁的最大充電功率Pz，其計算公式如下:
[0051]Zz = Z+1 (7)，
[0052]Pz = Q*x (8)。
[0053]優選的，還包括S8、確定晚間所需充電樁數Zn，其計算公式如下:
[0054]
Zf^向前取整[^ +—(9)


Τη P11
[0055]其中Tn為晚間容許的最短充電時長，Pn為所配充電樁的額定功率，Y為定線路理論要求在線運行車輛數。
[0056]優選的，以上各個參數的單位如下: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)，其他未標註單位的均為常數。
[0057]本實施例以武漢公交線路579路(車站路粵漢碼頭-沌口體育中心停車場)為基礎計算。579公交車最終停靠在沌口體育中心停車場內，與車城北路充電站緊鄰，可以將通過車城北路充電站將充電樁修至沌口體育中心停車場內，使得公交車能夠依靠終點站內充電樁充電，適合在該定線路上推行純電動公交，屬於單點充電型。
[0058]所需參數如表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;將以上參數代入式(6)計算所得不同增車數Z下的動力電池容量Q的取值範圍如下表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]從表2中的計算結果可以得出以下結論:
[0065]增車數為2或3時，較為合理。若增車數Z為3，則動力電池容量Q不小於181kwh ；若增車數Z為2，則動力電池容量Q不小於251kwh。考慮到實際行駛過程中動力電池電量要留有一定的餘量和對充電時長留有一定的餘量以及儘量少配動力電池以減輕車重來節能，確定Z和Q如下:
[0066]Z = 3，Q = 200kw，
[0067]則Ik1 = 1.014，tm = 83.304min
[0068]每次間隙單次要求充電時長L It1 = 16.66min
[0069]故車輛在充電過程中，間隙時長有21min，只要保證16.66min的充電時長即可；不需要每次間隔充電時間嚴格達到充電時長，只要保證總時長達到83.304min即可，這樣就不必嚴格要求車輛按照理論作息時間達到充電地點，允許車輛到車電有一定的延時或提前,增大了純電動汽車在該線路上的可行性和適用性。
[0070]由計算模塊-2可得:
[0071]白天所需充電樁數Zz = Z+1 = 4，預留一個多的充電接口備用。
[0072]充電樁的最大充電功率Pz = Q*x = 200kw
[0073]晚間所需充電樁數乙=向前取整[P+ Ζ) ?* (1 — 5)] = 7。


η η
[0074]本發明一實例中公交車理論發車時間表如表3所示，從表3中可以看出，多配備3輛車，使得車輛的最晚運行時間延遲，這也使得有部分車輛不需運行6趟，實際上拓寬了該線路的運行時長。
[0075]本發明一實例中動力電池SOC值變化曲線圖如圖3所示，從圖中可以看出，SOC值最低值高於40%，使得其還有一定放電能力，同時放電平均速度較慢，充電速度較快，每次充電時動力電池的SOC值處於中間位置,該充電模式有利於增加動力電池的使用壽命。
[0076]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求保護範圍。
[0077]C0.ΟΙΟΜΓ Π-Η:c:3rlfont-B'+::」!:、，二 φι-liι?ν'ηι ^



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【權利要求】
1.一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法，其特徵在於:它包括以下步驟: 51、根據定線路裡程數L、每公裡平均耗電量q、以及平均車速V計算出每輛電動汽車白天所消耗總電能W:
W = (k*L*q+L/V*P)*N (I), 式中，P為車載空調平均功率，N為每輛電動汽車每天運行趟數；k為加權係數；

⑵，
M 其中Hi1為電動汽車裸車車重，W為動力電池模塊比能，Q為動力電池容量，M為電動汽車整車總質量，電動汽車整車總質量為電動汽車裸車車重與動力電池質量的總和；52、根據每輛電動汽車白天所消耗總電能W、Q為動力電池容量、動力電池最低SOC值b、以及動力電池的間歇式脈衝充電倍率X，計算出每輛電動汽車所需累計最少充電時長tm:t ⑴.m—Q^x， 53、根據該線路增車數Z、充電所需操作時間t。、每輛電動汽車每天運行趟數N、以及理論發車間隙時間T計算每輛電動汽車容許的最長充電時長t:
t = (z*T_tc) * (N-1) (4)； 54、根據計算所得所需累計最少充電時長tm和容許的最長充電時長t可得: tm 5? t (5)； 55、將公式⑴、⑵、(3)、(4)代入公式(5)，得到Q與Z的關係式: ,、、60* Wt-N (cj'* Ini'jfV+ Pt-M)
i/ * [ 6 O * /W * H 』 * (卜 /)) + m H 氣\- * (Z * Γ — ( ) * (Λ, — I) — 6 O * * ,V ] 56、增車數Z為正整數，根據公式(6)計算出相應Z所對應的動力電池容量Q的範圍，再根據實際情況選定增車數Z，即可得到動力電池容量Q的取值範圍，從而選定合適的動力電池。
2.根據權利要求1所述的一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法，其特徵在於:所述的每公裡平均耗電量q和平均車速V由實車在該定線路上試驗所得。
3.根據權利要求1所述的一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法，其特徵在於:還包括S7、確定白天所需充電樁數Zz和充電樁的最大充電功率Pz，其計算公式如下:
Zz = Z+1 (7)，
Pz = Q*x (8)。
4.根據權利要求1或3所述的一種應用於定線路的純電動汽車車輛配比計算方法，其特徵在於:還包括S8、確定晚間所需充電樁數Zn，其計算公式如下:Zn =向前取整[(F + z^g MU)](9),
"lτ 砵 P

η η 其中Tn為晚間容許的最短充電時長，Pn為所配充電樁的額定功率，Y為定線路理論要求在線運行車輛數。
【文檔編號】B60L11/18GK104210378SQ201410473086
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月17日 優先權日:2014年9月17日
【發明者】付翔, 吳森, 劉帥, 龍成冰, 黃斌, 王紅雷, 王玉剛, 褚少威 申請人:武漢理工大學