本發(fā)明涉及純電動(dòng)汽車(chē)控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種純電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)力學(xué)建模方法。
背景技術(shù)：
：目前鉛酸蓄電池企業(yè)還停留在《GB/T22199-2008電動(dòng)助力車(chē)用密封鉛酸蓄電池》檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)要求的加速性能、最高車(chē)速、最大爬坡能力三大動(dòng)力性能，所以電池特性應(yīng)站在整車(chē)工況放電的角度、用戶(hù)的角度來(lái)認(rèn)識(shí)和分析，才能提升電池的商品性。合理的運(yùn)動(dòng)力學(xué)模型可以直觀表達(dá)各項(xiàng)影響因子改變后所帶來(lái)的變化，提升設(shè)計(jì)和檢測(cè)電動(dòng)汽車(chē)性能的準(zhǔn)確性。目前尚未有較為準(zhǔn)確描述純電動(dòng)汽車(chē)力學(xué)關(guān)系的的模型。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺乏準(zhǔn)確度較高的運(yùn)動(dòng)力學(xué)關(guān)系模型等的技術(shù)問(wèn)題，提供一種精度高、涉及參數(shù)全面的純電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)力學(xué)建模方法。本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：一種純電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)力學(xué)建模方法，包括以下步驟：S001、依據(jù)不同車(chē)重和不同性能條件下的坡度角計(jì)算第二中間量K2和第三中間量K3，計(jì)算公式如下：K2＝Mg(C0cosβ+sinβ)K3＝MgC1cosβ+ρCDA/2式中，M為車(chē)重，g為重力加速度，β為坡度角，C0為靜止?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)，C1為滾動(dòng)阻力系數(shù)，ρ為空氣密度，CD為空氣阻力系數(shù)，A為車(chē)頭迎風(fēng)面積；S002、依據(jù)不同性能條件下的行駛時(shí)間T、行駛速度v(t)和行駛距離S計(jì)算第一常數(shù)a和第二常數(shù)b，b的計(jì)算公式如下：b＝2.5/T當(dāng)測(cè)試條件有v(t)要求時(shí)，按以下公式計(jì)算a：v(t)＝a·tanh(bt)當(dāng)測(cè)試條件有S要求時(shí)，按以下公式計(jì)算a：t為時(shí)間變量；S003、根據(jù)第一常數(shù)a和第二常數(shù)b計(jì)算第一中間量K1，公式為：K1＝Mab；S004、建立牽引力時(shí)間曲線關(guān)系方程：S005、建立功率時(shí)間曲線關(guān)系方程：P(t)＝F(t)×v(t)。通過(guò)牽引力時(shí)間曲線和功率時(shí)間曲線即可以準(zhǔn)確描述純電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)力學(xué)過(guò)程和各項(xiàng)參數(shù)所帶來(lái)的影響，為性能測(cè)試和設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。作為優(yōu)選，所述的性能條件包括：1、最高車(chē)速：要求β＝0，T＝1800sec，S＝40km；2、提速A：要求β＝0，T＝10sec，v(t)＝50km/h；3、提速B：要求β＝0，T＝15sec，50km/h→80km/h；4、4％爬坡：要求β＝2.29，T＝60sec，S＝1000m；5、12％爬坡：要求β＝6.84，T＝90sec，S＝1000m；6、20％爬坡：要求β＝11.34，T＝60sec，S＝500m。上述要求為電動(dòng)汽車(chē)所應(yīng)該達(dá)到的性能指標(biāo)，即應(yīng)當(dāng)在指定時(shí)間內(nèi)行駛完指定的距離。作為優(yōu)選，所述車(chē)重包括1000kg、1200kg和1500kg三種。這三種車(chē)重為電動(dòng)轎車(chē)重量的典型值。作為優(yōu)選，所述靜止?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)C0為0.004～0.02，滾動(dòng)阻力系數(shù)C1為1.75×10-6s2/m2，空氣密度ρ為1.17kg/m3，空氣阻力系數(shù)為0.2～0.4，車(chē)頭迎風(fēng)面積A為2.1m2。本發(fā)明帶來(lái)的實(shí)質(zhì)性效果是，可以準(zhǔn)確描述不同車(chē)重和不同性能條件下車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)力學(xué)關(guān)系，了解影響車(chē)輛性能的各項(xiàng)參數(shù)，為設(shè)計(jì)和測(cè)試過(guò)程提供了指向性意見(jiàn)。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明的一種進(jìn)行最高車(chē)速測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖2是本發(fā)明的一種進(jìn)行最高車(chē)速測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖3是本發(fā)明的一種進(jìn)行最高車(chē)速測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖；圖4是本發(fā)明的一種進(jìn)行提速測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖5是本發(fā)明的一種進(jìn)行提速測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖6是本發(fā)明的一種進(jìn)行提速測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖；圖7是本發(fā)明的一種進(jìn)行4％爬坡測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖8是本發(fā)明的一種進(jìn)行4％爬坡測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖9是本發(fā)明的一種進(jìn)行4％爬坡測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖；圖10是本發(fā)明的一種進(jìn)行12％爬坡測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖11是本發(fā)明的一種進(jìn)行12％爬坡測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖12是本發(fā)明的一種進(jìn)行12％爬坡測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖；圖13是本發(fā)明的一種進(jìn)行20％爬坡測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖14是本發(fā)明的一種進(jìn)行20％爬坡測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖15是本發(fā)明的一種進(jìn)行20％爬坡測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖；圖16是本發(fā)明的一種進(jìn)行續(xù)航測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖17是本發(fā)明的一種進(jìn)行續(xù)航測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖18是本發(fā)明的一種進(jìn)行續(xù)航測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖。具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例：純電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)力學(xué)微分方程為：式(1)中，M—車(chē)總質(zhì)量，kg；v(t)—車(chē)速，m/s；F(t)—驅(qū)動(dòng)牽引力，N；g—重力加速度，其值為9.8N/kg＝9.8m/s2；β—坡度角，deg；C0—靜止?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)，無(wú)量綱，0.004～0.02，一般取值0.01；C1—滾動(dòng)阻力系數(shù)，一般取值1.75×10-6s2/m2；ρ—空氣密度，kg/m3，一般取值1.17kg/m3(25,1atm)；CD—空氣阻力系數(shù)，無(wú)量綱，0.2～0.4；A—車(chē)頭迎風(fēng)面積，m2，一般轎車(chē)約2.1m2。考慮車(chē)輛滾動(dòng)力學(xué)的車(chē)速時(shí)間曲線方程可寫(xiě)成，v(t)＝atanh(bt)，m/s(2)其中a(m/s)和b(s-1)是待定常數(shù)，且有v(0)＝0。按關(guān)系式v(t)＝ds(t)/dt，就可給出行駛時(shí)間T和行駛距離S的計(jì)算式，即定積分式(2)得在已知V(t)下，整理式(1)，且注意dtanh(x)/dx＝1/cosh2(x)的關(guān)系，給出計(jì)算牽引力時(shí)間曲線F(t)的式(4)式中K1＝Mab(5)K2＝Mg(C0cosβ+sinβ)(6)K3＝MgC1cosβ+ρCDA/2(7)計(jì)算牽引力時(shí)間曲線F(t)后，計(jì)算功率時(shí)間曲線P(t)，見(jiàn)式(8)。P(t)＝F(t)×V(t)，W(8)電動(dòng)汽車(chē)性能要求見(jiàn)表1。表1基本參數(shù)見(jiàn)表2。車(chē)頭迎風(fēng)面積A，m22.1重力加速度g，m/s2(或N/kg)9.8靜止?jié)L動(dòng)阻力系數(shù)C0，無(wú)量綱0.01滾動(dòng)阻力系數(shù)C1，S2/m21.75E-06空氣密度ρ，kg/m31.17空氣阻力系數(shù)CD，無(wú)量綱0.4表2不同車(chē)重和坡度角的K2和K3計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。表3首先按提速時(shí)間T，由b＝2.5/T確定b。關(guān)于a值計(jì)算：有V(T)要求，用式(2)計(jì)算；有S要求，用式(3)計(jì)算。a和b的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。序號(hào)名稱(chēng)提速時(shí)間，sec穩(wěn)態(tài)車(chē)速，km/hb，s-1a，m/s備注1最高車(chē)速2880.30.08922.31840km，30min2提速1050.00.25014.07710sec，50km/h44％爬坡2566.90.10018.8441km，1min512％爬玻1341.10.19211.5751km，1.5min620％爬坡1331.50.1928.8660.5km，1min7續(xù)航里程1560.00.16716.89380km，60km/h表4在車(chē)輪半徑為0.29m，減速比為5.6的情況下，車(chē)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速關(guān)系如表5所示。表5驅(qū)動(dòng)系數(shù)為0.8時(shí)，電機(jī)功率P如表6所示，P的單位為KW。表6圖1是進(jìn)行最高車(chē)速測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖2是進(jìn)行最高車(chē)速測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖3是進(jìn)行最高車(chē)速測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖。圖4是進(jìn)行提速測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖5是進(jìn)行提速測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖6是進(jìn)行提速測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖。圖7是進(jìn)行4％爬坡測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖8是進(jìn)行4％爬坡測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖9是進(jìn)行4％爬坡測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖。圖10是進(jìn)行12％爬坡測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖11是進(jìn)行12％爬坡測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖12是進(jìn)行12％爬坡測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖。圖13是進(jìn)行20％爬坡測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖14是進(jìn)行20％爬坡測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖15是進(jìn)行20％爬坡測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖。圖16是進(jìn)行續(xù)航測(cè)試時(shí)的提速曲線圖；圖17是進(jìn)行續(xù)航測(cè)試時(shí)的牽引力時(shí)間曲線圖；圖18是進(jìn)行續(xù)航測(cè)試時(shí)的功率時(shí)間曲線圖。各圖中1000、1200和1500表示不同的車(chē)重。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。盡管本文較多地使用了中間量、常數(shù)、坡度角、滾動(dòng)阻力系數(shù)等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3