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新能源汽车【整车能耗】计算（2）

2024-10-10 07:59:27·  来源：觉知汽车  
　

2.3.静态能计算

2.3.1.过程

静态能耗即车辆在停车但未熄火状态下的能耗，这部分能耗主要来源于温控系统（如空调、加热系统）、电子附件（如音响、显示屏、灯光、信息娱乐系统等）以及车辆电子控制单元本身的待机或工作功耗。这些能耗源的功率相对固定或可根据工作状态进行估算，因此对于静态能耗的计算过程通常较为直接。

在计算前，首先需明确所有在静态状态下会消耗电能的系统和设备，这些信息在车辆设计时都会被确定，如下示意：

表1 车载电器功耗表


温控系统空调、水泵、PTC等电子附件每个附件的额定功率，如音响、显示屏、灯光等其他系统ECUs基础的维持功率


接着对于动态附件（如空调），需要知道其是否开启及工作模式（制冷、加热、风速等），而对于固定功率附件，只需知道是否开启。在计算静态能耗（P静态）时，可通过简单累加的方式计算，即各个耗能部件功率之和：P静态=P空调+P音响+ P灯光+...+P其他。

其中，P空调：空调系统功率，根据制冷/制热模式和风速设定不同而异。P音响：音响系统功率，通常根据音量大小和系统规格而定。P灯光：开启的灯光功率总和，如前照灯、室内灯等。P其他：其他电子附件和系统待机功耗，通常为固定值。

2.3.2.软件实现过程

图片

示意中，根据各设备的工作状态计算了静态下的瞬时功率（W），而在后续的总能耗中，需要将其转换为常规的kwh，即能耗（kwh）= 瞬时功率（w）*时间（h）/1000。另外，在实际应用中，状态信息需要通过传感器或用户输入获取，且计算模型会更复杂。

2.4.能量回收计算

2.4.1.过程

首先通过传感器系统获取相关参数，如：

车速（V）：车辆当前速度，决定动能大小；

减速度（dv/dt）：减速速率，影响制动过程中动能减少的快慢；

车辆质量（m）：影响车辆动能；

电机效率（η）：能量回收时电机转换效率，影响回收能量比例；

制动强度（brake_level）：表示制动踏板踩下压力度，影响能量回收量强度。


接着计算理论动能变化，车辆动能变化量ΔKE可通过[KE=1/2mv2] 计算出，在实际应用中需要计算的是动能减少量，即制动前后动能差值。

最后再进行回收能量的计算，再生制动能量Erec通常基于动能减少量、电机效率和制动强度进行调整，简化公式可表示为：[E_rec=η*ΔKE* fbrake_level]

其中：

（Erec）表示回收的能量。

（η）代表电机的转换效率，即动能转换为电能的效率，通常介于0到1之间。

（ΔKE）表示动能的变化量，即车辆在制动过程中因减速而减少的动能，可以用初动能减去末动能来计算，即（1/2mvi2-1/2mvf2），其中（m）是车辆质量，（vi）和（vf）分别是初始和最终速度。

fbrake_level是一个基于制动强度或制动踏板踩下程度的调整因子，这可以是简单的线性或非线性函数，取决于具体的制动系统设计，用于调整实际能回收多少能量。

在实际应用中，由于动能减少的计算需要考虑时间积分，并且制动强度的映射函数（fbrake_level）会涉及到更复杂的控制逻辑，如车辆稳定控制、电池状态等，因此这个计算会比示意的更加复杂。

2.4.2.软件实现过程

图片

在实际应用中，车辆会通过传感器实时监测制动踏板压力、车速、电池状态等，然后动态调整能量回收策略，以确保回收过程的安全和效率。同时，需考虑在算法中加入对模型准确性的验证环节，比如与实验数据对比，或加入误差分析来评估模型的有效性，并考虑加入对输入参数的校验和异常处理逻辑，以提高程序的健壮性。

2.5.温度补偿

2.5.1.过程

这里提及的温度补偿主要指对电池而言。在整车能耗计算中，电池温度补偿是为了准确反映电池性能随温度变化而进行的调整，以确保能耗计算的精确性。其过程大致是通过BMS获取当前电池组的温度数据，然后建立电池性能与温度的关系模型，此模型在电池性能受温度影响上的表现为以下几个方面：

可用能量：温度低时，电解液活性下降，可用能量减少；温度高时，能量略有提升但存在过热风险。

充放电效率：低温下，化学反应速度减慢，效率降低；高温下，效率虽提高但有热失控风险。

内阻：温度升高，内阻减小，能耗降低；温度降低，内阻增大，能耗增加。

然后根据当前温度和上述模型，调整电池的参数，如：

调整可用能量：基于温度，计算实际可用电量。

能耗调整：考虑内阻随温度变化，修正动态能耗计算中的阻力部分。

电效率调整：计算充放电时，调整效率因子。


2.5.2.软件实现过程

图片

在实际应用中，电池温度补偿模型会涉及复杂的多项式或分段函数，且需结合电池老化、充放电状态等更多因素。同时温度补偿策略需与车辆整体控制策略协同，确保电池在适宜工作温度范围内。

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