一種純電動車動力系統的匹配方法
2024-02-23 13:38:15
一種純電動車動力系統的匹配方法
【專利摘要】本發明公開了一種純電動車動力系統的匹配方法，包括：進行動力系統各組成的選型參數的初步匹配，確定各組成選型參數的匹配值；向建立的仿真計算模型中輸入匹配值，獲得各性能參數的仿真計算值，如果存在仿真計算值不滿足對應性能指標要求的性能參數，則調整對應匹配值，直至滿足為止；獲取使得仿真計算值滿足對應性能指標要求的各匹配值，作為待驗證匹配值；在動力系統臺架上對待驗證匹配值進行驗證，獲得各性能參數的驗證值，如果存在驗證值不滿足對應性能指標要求的性能參數，則調整對應待驗證匹配值，直至滿足為止。本發明具有節省開發周期和開發成本的優點。
【專利說明】-種純電動車動力系統的匹配方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種純電動車設計領域，尤其涉及純電動車動力系統的匹配方法。
【背景技術】
[0002] 純電動車雖然具有清潔無汙染、能量轉換效率高、結構簡單等優點，但由於其存在 續駛裡程短的問題制約了純電動車的普及和發展。因此，對純電動車的動力系統進行合理 的設計和匹配，提高傳動效率，增加其續駛裡程，具有十分重要的意義。
[0003] 純電動車動力系統的設計涉及的影響因素很多，現有的純電動車動力系統的匹配 方法包括如下步驟：
[0004] 步驟1 :根據開發目標確定純電動車動力系統的各性能參數的性能指標；
[0005] 步驟2 :進行所述純電動車動力系統各組成的選型參數的匹配，以確定各組成選 型參數的匹配值。
[0006] 在此，由於通過步驟2確定的各組成選型參數的匹配值為理論計算值，因此，其通 常存在一定的誤差，如果利用該匹配值搭建純電動車動力系統，則很可能出現純電動車動 力系統的各性能參數的實際值無法滿足對應性能指標的情況。為了解決該問題，如果採用 基於理論計算值設計較高性能動力系統的匹配方式，則會出現"大馬拉小車"的問題，不僅 不利於動力系統的有效使用而且還會增加整車成本；為了解決該問題，另一種方式是搭建 純電動車的動力系統臺架，以在動力系統臺架上對步驟2獲得的匹配值進行驗證，如果驗 證不合格，則通過反覆修改匹配值及對應地反覆修改動力系統臺架的方式不斷對各匹配值 進行優化，直至輸出的各性能參數滿足對應性能指標為止。在此，由於在動力系統臺架上進 行驗證的時間較長,再加上還需要反覆修改動力系統臺架及反覆在動力系統臺架上進行驗 證，這就極大地延長了開發周期，並因此增加了開發成本，因此，到目前為止對於例如是純 電動環衛車等簡單車型，很少採用通過動力系統臺架進行各匹配值優化的方式進行動力系 統的匹配，這就使得例如是純電動環衛車等簡單車型的實際動力性能通常無法滿足標定的 動力性能，影響例如是純電動環衛車等簡單車型的進一步推廣。
【發明內容】
[0007] 本發明實施例的目的是為了解決現有純電動車動力系統的匹配方法存在的匹配 結果存在較大誤差的問題，提供一種既可以節省開發周期、開發成本，又可實現對動力系統 的匹配進行優化設計的純電動車動力系統的匹配方法。
[0008] 為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為：一種純電動車動力系統的匹配方 法，包括：
[0009] 根據開發目標確定所述純電動車動力系統的各性能參數的性能指標；
[0010] 進行所述純電動車動力系統各組成的選型參數的初步匹配，以確定各組成選型參 數的匹配值；
[0011] 建立純電動車的仿真計算模型，向所述仿真計算模型中輸入所述各組成選型參數 的匹配值，以獲得所述各性能參數的仿真計算值，如果存在仿真計算值不滿足對應性能指 標要求的性能參數，則調整輸入至所述仿真計算模型中的對應匹配值，直至使得所述各性 能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為止；
[0012] 獲取使得所述各性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求的各匹配值，作為 待驗證匹配值；
[0013] 在純電動車的動力系統臺架上對待驗證匹配值進行驗證，以獲得所述各性能參數 的驗證值，如果存在驗證值不滿足對應性能指標要求的性能參數，則調整對應待驗證匹配 值，直至使得所述各性能參數的驗證值滿足對應性能指標要求為止。
[0014] 優選的是，所述匹配方法還包括：
[0015] 從第一次獲得的所述各性能參數的驗證值中獲取不滿足對應性能指標要求的驗 證值作為修正參考值；
[0016] 以最後一次獲得的仿真計算值為基準，計算對應修正參考值的相對誤差；
[0017] 計算各次執行所述動力系統匹配方法所獲得的針對相同性能參數的相對誤差的 平均值；
[0018] 將所述相對誤差的平均值加1的數值作為仿真計算模型中用於輸出對應性能參 數的輸出模塊的增益。
[0019] 優選的是，所述建立純電動車的仿真計算模型包括：
[0020] 基於CRUISE建立純電動車的仿真計算模型。
[0021] 優選的是，所述調整輸入至所述仿真計算模型中的對應匹配值，直至使得所述各 性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為止包括：
[0022] 將仿真計算值不滿足對應性能指標要求的性能參數作為未達標性能參數；
[0023] 僅調整輸入至所述仿真計算模型中的與所述未達標性能參數有關的匹配值，直至 使得所述各性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為止。
[0024] 優選的是，所述調整對應待驗證匹配值，直至使得所述各性能參數的驗證值滿足 對應性能指標要求為止包括：
[0025] 將驗證值不滿足對應性能指標要求的性能參數作為未達標性能參數；
[0026] 僅調整與所述未達標性能參數有關的待驗證匹配值，直至使得所述各性能參數的 驗證值滿足對應性能指標要求為止。
[0027] 優選的是,所述純電動車動力系統各組成包括傳動系、驅動電機和動力電池組。
[0028] 優選的是，所述傳動系的選型參數包括後橋主減速器速比和減速器速比；所述驅 動電機的選型參數包括驅動電機的額定功率、驅動電機的峰值功率、驅動電機的峰值轉矩 和驅動電機的最大工作轉速；所述動力電池組的選型參數包括動力電池組的容量。
[0029] 優選的是，所述純電動車動力系統的各性能參數包括最高車速、最大爬坡度、從起 步全力加速至第一預定車速的加速時間和以第二預定車速等速行駛的續駛裡程。
[0030] 本發明的有益效果為：本發明的純電動車動力系統的匹配方法先通過仿真計算 模型對初步確定的匹配值進行不斷的優化，直至經仿真計算模型輸出的性能參數的仿真計 算值滿足對應性能指標要求為止，在此，由於仿真計算模型中的與應用環境相關的具體參 數與實際環境可能存在一定的差別，因此，本發明最後再通過純電動車的動力系統臺架對 通過仿真計算驗證的各匹配值進行微調，以保證最終設計出的各匹配值的可靠性。由於仿 真計算模型可以根據輸入的各匹配值快速地輸出所要求提供的性能參數的仿真計算值，因 此，利用仿真計算模型進行匹配值優化的時間相對直接利用動力系統臺架進行匹配值優化 的時間基本可以忽略不計，而且通過仿真計算模型最終確定的匹配值基本可以通過動力系 統臺架的驗證，即使不通過，基本也只需要在動力系統臺架上進行一次或者兩次微調，由此 可見，本發明的匹配方法既可以保證匹配精度，又可以大大節省開發周期和開發成本，有利 於例如是純電動環衛車的簡單車型的不斷推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 圖1示出了根據本發明所述純電動車動力系統的匹配方法的一種實施方式的流 程圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。
[0033] 如圖1所示，本發明的純電動車動力系統的匹配方法包括如下步驟：
[0034] 步驟S1 :根據開發目標確定純電動車動力系統的各性能參數的性能指標，動力系 統的各性能參數通常包括最高車速、最大爬坡度、從起步全力加速至第一預定車速的加速 時間和以第二預定車速等速行駛的續駛裡程。
[0035] 步驟S2 :進行純電動車動力系統各組成的選型參數的初步匹配，以確定各組成選 型參數的匹配值；這裡的初步匹配即指根據步驟S1中確定的各性能參數的性能指標利用 理論公式計算動力系統各組成的選型參數。此處的純電動車動力系統各組成主要包括驅動 電機、傳動系和動力電池組，選型參數即為用於具體選擇驅動電機、傳動系和動力電池組的 參數，因此，傳動系的選型參數包括後橋主減速器速比和減速器速比；驅動電機的選型參數 包括驅動電機的額定功率、驅動電機的峰值功率、驅動電機的峰值轉矩和驅動電機的最大 工作轉速；動力電池組的選型參數包括動力電池組的容量。
[0036] 步驟S3 :建立純電動車的仿真計算模型，向仿真計算模型中輸入各組成選型參數 的匹配值，以獲得各性能參數的仿真計算值，如果存在仿真計算值不滿足對應性能指標要 求的性能參數，則調整輸入至仿真計算模型中的對應匹配值，直至使得各性能參數的仿真 計算值滿足對應性能指標要求為止。在此，可以基於CRUISE的整車性能仿真平臺建立該仿 真計算模型，以對匹配出的動力系統進行性能仿真分析。
[0037] 步驟S4 :從所述仿真計算模型中獲取使得各性能參數的仿真計算值滿足對應性 能指標要求的各匹配值，作為待驗證匹配值。
[0038] 步驟S5 :在純電動車的動力系統臺架上對待驗證匹配值進行驗證，以獲得所述各 性能參數的驗證值，如果存在驗證值不滿足對應性能指標要求的性能參數，則調整對應待 驗證匹配值，直至使得所述各性能參數的驗證值滿足對應性能指標要求為止，至此匹配結 束。
[0039] 本發明的匹配方法先通過仿真計算模型對初步確定的匹配值進行不斷的優化，直 至經仿真計算模型輸出的各性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為止；另又考慮 到仿真計算模型中的與應用環境相關的具體參數可能與實際環境存在一定差別，因此，本 發明又設計了通過純電動車的動力系統臺架對通過仿真計算驗證的各匹配值進行微調的 步驟，以保證最終設計出的各匹配值的可靠性。在此，由於仿真計算模型可以根據輸入的各 匹配值快速地輸出所要求提供的性能參數的仿真計算值，因此，利用仿真計算模型進行匹 配值優化的時間相對直接利用動力系統臺架進行匹配值優化的時間基本可以忽略不計，而 且通過仿真計算模型最終確定的匹配值根據試驗結果基本可以通過動力系統臺架的驗證， 即使不通過，通常也只需要在動力系統臺架上進行一次或者兩次微調，由此可見，本發明的 匹配方法既可以保證匹配精度，又可以大大節省開發周期和開發成本，有利於例如是純電 動環衛車的簡單車型的不斷推廣。
[0040] 為了降低調整匹配值的難度及減少反覆調整的次數，上述調整輸入至所述仿真計 算模型中的對應匹配值，直至使得所述各性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為 止可進一步包括：
[0041] 步驟S31 :將仿真計算值不滿足對應性能指標要求的性能參數作為未達標性能參 數。
[0042] 步驟S32 :僅調整輸入至仿真計算模型中的與未達標性能參數有關的匹配值，直 至使得所述各性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為止。例如，最高車速與驅動 電機的額定功率有關；從起步全力加速至第一預定車速的加速時間與驅動電機的峰值功率 有關；最大爬坡度可以選擇直接調整驅動電機的峰值轉矩，也可以選擇通過調整減速器的 速比的方式來增加峰值轉矩；續駛裡程與動力電池組容量有關。
[0043] 同理，在動力系統臺架上進行驗證時，上述調整對應待驗證匹配值，直至使得所述 各性能參數的驗證值滿足對應性能指標要求為止可進一步包括：
[0044] 步驟S51 :將驗證值不滿足對應性能指標要求的性能參數作為未達標性能參數。
[0045] 步驟S52 :僅調整與所述未達標性能參數有關的待驗證匹配值，直至使得所述各 性能參數的驗證值滿足對應性能指標要求為止。性能參數與待驗證匹配值之間的關聯可參 見步驟S32中的說明。
[0046] 以步驟S1中確定的動力系統的各性能參數包括最高車速、最大爬坡度、從起步全 力加速至第一預定車速的加速時間和以第二預定車速等速行駛的續駛裡程為例，上述步驟 S2中進行驅動電機、傳動系和動力電池組的初步匹配的步驟為：
[0047] 步驟S21 :根據最_車速的性能指標確定驅動電機的額定功率；根據最大爬坡度 的性能指標計算最大爬坡度行駛功率，根據從起步全力加速至第一預定車速的加速時間的 性能指標計算給定加速時間下的峰值功率，確定驅動電機的峰值功率大於或者等於最大爬 坡度行駛功率與給定加速時間下的峰值功率中的最大值。根據從起步全力加速至第一預定 車速的加速時間的性能指標計算驅動電機的最大轉矩，根據最大爬坡度的性能指標計算驅 動電機的短時工作線低速轉矩，確定驅動電機的峰值轉矩為最大轉矩和短時工作線低速轉 矩中的最大值。根據最高車速的性能指標及經步驟S22確定的減速器速比和後橋主減速器 速比，計算驅動電機的最大工作轉速。
[0048] 步驟S22 :根據最高車速的性能指標及最大爬坡度的性能指標計算傳動系速比的 取值範圍，在傳動系速比的取值範圍內選定傳動系速比的具體數值，確定減速器速比和後 橋主減速器速比，使二者的乘積等於所述傳動系速比的具體數值，在此應以儘量選用現有 的減速器及/或後橋主減速器為原則確定傳動系速比的具體數值，及減速器速比和後橋主 減速器速比。
[0049] 步驟S23 :根據以第二預定車速等速行駛的續駛裡程的性能指標和已確定的所述 驅動電機的額定功率和峰值功率，確定動力電池組的容量。
[0050] 現以設計純電動環衛車，最高車速的性能指標為大於或者等於80km/h、最大爬坡 度的性能指標為大於或者等於20%、從起步全力加速至50km/h的加速時間（以下簡稱為 0?50km/h的加速時間）的性能指標為小於或者等於15s及以等速40km/h行駛的續駛裡 程的性能指標為大於或者等於120km為具體設計實施例說明本發明的匹配方法。
[0051] 一、首先進行純電動環衛車動力系統的驅動電機、傳動系和動力電池組的選型參 數的初步匹配，具體為：
[0052] 步驟 S21:
[0053] (1)根據最高車速計算對應的行駛功率Pvl，確定驅動電機的額定功率應該大於或 者等於行駛功率P vl:
[0054]
【權利要求】
1. 一種純電動車動力系統的匹配方法，其特徵在於，包括： 根據開發目標確定所述純電動車動力系統的各性能參數的性能指標； 進行所述純電動車動力系統各組成的選型參數的初步匹配，以確定各組成選型參數的 匹配值； 建立純電動車的仿真計算模型，向所述仿真計算模型中輸入所述各組成選型參數的匹 配值，以獲得所述各性能參數的仿真計算值，如果存在仿真計算值不滿足對應性能指標要 求的性能參數，則調整輸入至所述仿真計算模型中的對應匹配值，直至使得所述各性能參 數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為止； 獲取使得所述各性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求的各匹配值，作為待驗 證匹配值； 在純電動車的動力系統臺架上對所述待驗證匹配值進行驗證，以獲得所述各性能參數 的驗證值，如果存在驗證值不滿足對應性能指標要求的性能參數，則調整對應待驗證匹配 值，直至使得所述各性能參數的驗證值滿足對應性能指標要求為止。
2. 根據權利要求1所述的匹配方法，其特徵在於，所述匹配方法還包括： 從第一次獲得的所述各性能參數的驗證值中獲取不滿足對應性能指標要求的驗證值 作為修正參考值； 以最後一次獲得的仿真計算值為基準，計算對應修正參考值的相對誤差； 計算各次執行所述匹配方法所獲得的針對相同性能參數的相對誤差的平均值； 將所述相對誤差的平均值加1的數值作為仿真計算模型中用於輸出對應性能參數的 輸出模塊的增益。
3. 根據權利要求1所述的匹配方法，其特徵在於，所述建立純電動車的仿真計算模型 包括： 基於CRUISE建立純電動車的仿真計算模型。
4. 根據權利要求1所述的匹配方法，其特徵在於，所述調整輸入至所述仿真計算模型 中的對應匹配值，直至使得所述各性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為止包 括： 將仿真計算值不滿足對應性能指標要求的性能參數作為未達標性能參數； 僅調整輸入至所述仿真計算模型中的與所述未達標性能參數有關的匹配值，直至使得 所述各性能參數的仿真計算值滿足對應性能指標要求為止。
5. 根據權利要求1所述的匹配方法，其特徵在於，所述調整對應待驗證匹配值，直至使 得所述各性能參數的驗證值滿足對應性能指標要求為止包括： 將驗證值不滿足對應性能指標要求的性能參數作為未達標性能參數； 僅調整與所述未達標性能參數有關的待驗證匹配值，直至使得所述各性能參數的驗證 值滿足對應性能指標要求為止。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的匹配方法，其特徵在於，所述純電動車動力系統 各組成包括傳動系、驅動電機和動力電池組。
7. 根據權利要求6所述的匹配方法，其特徵在於，所述傳動系的選型參數包括後橋主 減速器速比和減速器速比；所述驅動電機的選型參數包括驅動電機的額定功率、驅動電機 的峰值功率、驅動電機的峰值轉矩和驅動電機的最大工作轉速；所述動力電池組的選型參 數包括動力電池組的容量。
8.根據權利要求6所述的匹配方法，其特徵在於，所述純電動車動力系統的各性能參 數包括最高車速、最大爬坡度、從起步全力加速至第一預定車速的加速時間和以第二預定 車速等速行駛的續駛裡程。
【文檔編號】G06F17/50GK104239641SQ201410483915
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月19日 優先權日:2014年9月19日
【發明者】張宸維, 李文杰, 王歡 申請人:安徽江淮汽車股份有限公司