基于ADVISOR軟件的純電動汽車經濟性能仿真

唐偉，唐嵐

（西華大學交通與汽車工程學院，四川成都 610039）

基于ADVISOR軟件的純電動汽車經濟性能仿真

唐偉，唐嵐

（西華大學交通與汽車工程學院，四川成都 610039）

在ADVISOR軟件的基礎上，建立某種純電動汽車整車模型，分析影響純電動汽車經濟性能的參數，并獲得電池電容、電池電量對汽車經濟性能影響的仿真曲線。仿真結果表明：該文可為汽車仿真參數匹配提供參考，并根據仿真結果擬合出能量消耗的經驗公式。

純電動汽車；ADVISOR仿真；參數匹配；經濟性能

0 引言

降低能源消耗和環境污染已經逐漸成為汽車發展的主要方向，而純電動汽車因其能源消耗少、零排放等優勢，其關鍵技術逐漸成熟起來。純電動汽車發展腳步之所以緩慢，是因為其動力性能遠不如傳統汽車，某些性能較傳統汽車有一定的差距，尤其是動力性能和經濟性能。純電動汽車的經濟性能主要包括對其在等速行駛、加速行駛和循環工況下的能量消耗率和續駛里程等的計算，通過仿真獲得相應結果和曲線，分析影響某些參數對純電動汽車續駛里程的影響，并擬合出計算能量消耗的經驗公式，由此獲得影響純電動汽車經濟性能的參數，為實驗和實車參數匹配提供理論參考。

1 純電動汽車經濟性能分析

純電動汽車的經濟性能是在保證動力性能的基礎上，汽車以盡量少的能量消耗行駛的能力，純電動汽車以等速行駛、加速行駛和循環工況下的能量消耗率和續駛里程來決定經濟性能的優劣。純電動汽車能量消耗率是動力電池存放的電量維持汽車某一工況下運行的能力，如單位里程消耗的能量、百公里消耗能量；續駛里程是指純電動汽車從動力電池全充滿狀態開始到試驗規定結束時所走過的里程，如以45 km/h行駛的里程等[1]。不同的純電動汽車在不同的行駛工況下能量消耗率和續駛里程可能會不同，很難用統一的公式進行計算，本文將運用ADVISOR建立仿真模型，得出純電動汽車的續駛里程和能量消耗率[2]。

2 電動車整車仿真模型

以某款純電動汽車為原型建立ADVISOR仿真模型，分析影響純電動汽車經濟性能的參數。以下是昌河某款純電動車的部分整車參數，此純電動汽車驅動電機采用永磁直流電機，動力電池采用綜合性能相對優越的鎳氫電池[3]，并應用ADVISOR軟件建立其經濟性能仿真模型。

表1 仿真參數

模型建立：根據表1中的參數，利用ADVISOR軟件建立純電動汽車的仿真模型，包括車輛選擇、電機選擇、電池選擇、變速器參數設置和其他附件的設置。

在仿真第二視圖中可以設置仿真的加速性能參數和爬坡性能參數以及道路循環工況選擇，仿真中道路循環工況選擇歐洲城市道路循環工況CYC_ECE_EUDC，原因在于它和我國很多城市的道路工況很相同，如圖1所示。顯示的是單循環工況，時間為1225s，路程為10.93km，平均行駛速度為32m/s。

圖1 歐洲城市道路循環工況CYC_ECE_EUDC

3 參數匹配及仿真結果分析

影響純電動汽車經濟性能的因素很多，模型建立較為復雜，因此只對主要的一些參數進行對比仿真，匹配出使純電動汽車經濟性能達到要求的參數。經濟性能通過能量消耗和續駛里程兩個方面體現，其中，由電池SOC值表明純電動汽車的能量消耗情況，仿真中會得到電池SOC值的仿真結果曲線。

在ADVISOR軟件的第三視圖中能看到仿真結果曲線，如圖2所示，并分析可能影響純電動汽車經濟性能的參數。

圖2 昌河純電動車仿真結果

圖2顯示此純電動汽車在選定循環工況下的車速變化和電池荷電狀況（SOC），可以看出車速還是能夠滿足大多數道路工況要求的車速，SOC值表示電池內剩余的電量百分比，它的大小直接決定汽車的續駛里程。在假想情況下，如果純電動汽車一直行駛至其蓄電池內電量為零，即SOC值為零時，純電動汽車所行駛的路程就為蓄電池的續駛里程，但現實情況蓄電池SOC值還沒到達零時就要給其充電。仿真結果表明其續駛里程為177.9 km。

3.1 電池電容對純電動汽車經濟性影響

電池的容量是指完全充電的蓄電池在規定條件下所釋放的總電量，它的選擇會影響車輛行駛的續駛里程，同時也會影響車輛整車質量和行駛的動力性要求[4-5]。在上述純電動汽車的基礎上，仿真參數設置中將電池電容分別設為10，20，30，40，50，60Ah，并在全工況和單循環工況下進行仿真[6]，得到仿真結果曲線如圖3和圖4所示。

圖3 全工況下電容影響電池soc變化情況

圖4 單循環工況下電容影響電池soc變化情況

圖3中從左往右、圖4中從下往上的曲線分別表示電池電容為10，20，30，40，50，60Ah在不同工況下純電動汽車的續駛里程。由表2可知，在全工況下，隨電池容量的增加純電動汽車續駛里程也相應增加，可以進一步表明電池容量對純電動汽車續駛里程起到決定性作用。

表2 全工況下的續駛里程

3.2 電池電量對純電動汽車經濟性能的影響

電池能量是指在一定標準所規定的放電條件下，電池對外做功所能輸出的電能。相同電池容量的電池模塊組數越多則電量越大，仿真參數設置中，將電池模塊數分別設置為30，33，36，40，44，47，50，得到仿真結果曲線見圖5和圖6。

圖5中從左往右、圖6中從下往上的曲線分別表示純電動汽車電池模塊數為30，33，36，40，44，47，50在不同工況下純電動汽車的續駛里程。由表3可以清楚地看到電池組數越大，續駛里程越大，但電池組數越多汽車整車質量將增大，又會影響汽車動力性能，然而必須在滿足動力性能的前提下研究其經濟性能。

圖5 全工況下電量影響電池soc變化情況

圖6 單循環工況下電量影響電池soc變化情況

表3 全工況下的續駛里程

3.3 電機功率對經濟性能的影響

電機作為純電動汽車的動力部件，它的性能參數會對純電動汽車的經濟性能產生影響[7-8]。電機的參數很多，下面以不同電機功率進行仿真分析。

圖7 全工況下電機功率影響電池SOC值情況

表4 全工況下續駛里程

圖7中從上往下分別表示純電動汽車在全工況下電機功率為10，20，30，40，50 kW時電動汽車的續駛里程。表4可以看出電機功率越大純電動汽車的續駛里程越小，電機功率越大汽車的動力性能可能會更好，但其相對質量就越大，需要更多的能量維持運行；反而功率越小，電池更多的電能可供行駛，續駛里程就越大，但是太小了可能又達不到汽車動力性要求。因此電機功率應滿足其能夠勝任動力性要求，同時達到最經濟最合理。

圖8 純電動汽車等速行駛能量消耗與車速關系

3.4 能量消耗分析

能量消耗作為經濟性能優劣的另一指標，因其評判標準較多，建模較為復雜，本文由電池荷電狀況反映能量消耗情況。汽車等速行駛所消耗的能量作為另一評價標準，由計算公式：能量消耗=電池全充滿的電量/總續駛里程，并通過擬合得到經驗公式[9]。

經驗公式：

4 結束語

仿真中對評判純電動汽車經濟性能的指標續駛里程和體現能量消耗的電池荷電狀況進行了仿真，從影響續駛里程和能量消耗的主要參數入手，取不同的參數值，最終匹配出能使純電動汽車經濟性能達到較好狀況或者匹配要求的參數。由仿真結果和曲線可看出這些參數對純電動汽車經濟性能的影響程度，仿真結果可以為實驗和實車參數匹配提供理論參考。

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Simulating econom ic performance of electric vehicle with ADVISOR

TANG Wei，TANG Lan
（School of Transportation&Automotive Engineering，Xihua University，Chengdu 610039，China）

On the basis of ADVISOR，this article constructs a kind of electric vehicle model and analyzes these parameters which affect the economic performance of electric vehicle.Moreover，it records these relevant curves between economic performance and battery capacity，battery level and motor power respectively.These results of simulation indicate that itwill contribute to provide reference to vehicles parametermatching.In the basis of these results，empirical formula of energy consumption can be fitted.

electric vehicle；ADVISOR simulation；parameter matching；economic performance

U469.72；F403.7；U468.3；TP391.9

A

1674-5124（2013）03-0113-04

2012-12-11；

：2013-02-05

四川省車輛工程重點學科項目（SZD0410）四川省高校“汽車工程實驗室”（SGXZD9902-10-1）

唐偉（1988-），男，四川廣安市人，碩士研究生，專業方向為汽車性能測試。