電動汽車行駛過程中,動力電池組向驅動電機輸出電能,驅動電機輸出克服行駛阻力的動力。
一、汽車對動力電池功率和能量需求的計算方法
驅動電機輸出軸輸出轉矩M(轉矩可被理解為動力),轉矩M通過減速齒輪被傳遞到驅動軸上形成轉矩Mt,轉矩Mt通過車輪被轉化為車輛行駛的圓周力F0。
圖片來源:學堂在線《新能源汽車》 驅動力的計算公式:Ft=Mt/r=Migi0η/r。
其中,ig表示減速器或者變速器傳動比(根據網絡資料:傳統比指兩個轉動構件角速度比值),i0表示主減速器傳動比,η表示電動汽車機械傳動效率,r表示驅動輪半徑(m)。(個人理解:上述F0與Ft實際意義相同)
根據汽車行駛方程:車輛的驅動力應等于車輛的行駛阻力,即Ft=Ff+Fw+Fi+Fj。
其中,Ft表示地面對驅動輪反作用力,即汽車驅動力;Ff表示滾動阻力,Fw表示空氣阻力,Fi表示坡度阻力,Fj表示加速阻力。
根據以上公式,可以進一步計算出驅動車輛所需要的功率(Pv)為:Pv=ua(Ff+Fw+Fi+Fj)。其中ua表示任一時刻汽車行駛的速度(個人理解)。
動力電池組所需提供的功率(PB)為:PB=Pv/εMεE。其中,εM表示電動汽車傳動系統的機械效率(機械效率概念出現的原因是能量通過機械傳輸時會產生損耗),εE表示電動汽車電氣部件效率(電氣部件效率概念出現的原因是能量通過電氣部件傳輸會產生損耗)。
綜上,電動車輛行駛所需的能量(Er)為功率對行駛時間的積分,可表示為:
Er=∫PB(t)dt
個人理解:上述功率計算方法可以計算某一時刻的功率(PB)。但在計算所需能量(Er)時需要首先通過其他方式得出功率與時間的函數關系(PB(t)),才可以通過計算Er=∫PB(t)dt所需能量,而不能使用某一時刻的功率(PB)對行駛時間的積分表示能量。
二、為不同種類的汽車設計動力電池的要求
(1)純電動場地用車
純電動場地車輛的道路運行工況通常是確定的。可以精確地計算出執行具體任務時車輛所需的能量。
設計車輛所需動力電池需要客戶提供的數據主要包括:
1)在平路上行駛的里程;
2)任何斜坡的坡道相關參數;
3)貨物的重量以及提升的高度。
注意:為了確保動力電池組在應用中不發生過放電和電池性能下降的情況,動力電池組的設計容量一般大于計算容量。
圖片來源:學堂在線《新能源汽車》 (2)純電動道路車輛
純電動道路車輛行駛完全依賴動力電池組的能量。電池組能量(容量)越大,一方面可實現更長的續駛里程,另一方面動力電池組的體積和重量越大,設計動力電池時需綜合考慮上述兩個方面的平衡。
純電動道路車輛的動力電池設計要求:
1)足夠的能量和容量,保證典型的連續放電不超過1C(C是充放電倍率單位,以1C的倍率放電意味著電池可放電一小時),峰值放電不超過3C(以3C的倍率放電意味著電池可放電1/3小時);如果有回饋制動(個人猜測:該名詞可能應為回饋機制,即電池過充保護機制),必須能夠接受5C以上的脈沖電流充電(以5C的倍率充電意味著電池充電需1/5小時)。
2)實現深度放電而不影響其使用壽命。
3)安裝電池管理系統(BMS)和熱管理系統。
4)電池箱、動力電池的空間布置和安裝需要根據整車的空間、前后軸荷的配比進行具體設計。
審核編輯 :李倩
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原文標題:新能源汽車相關介紹(3)——車輛對動力電池的要求(上)
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