电动汽车动力电池工况模拟实验方案设计

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电动汽车动力电池工况模拟实验方案设计

2014 年第27 卷第10 期Electronic Sci. ＆ Tech. / Oct. 15，2014 电动汽车动力电池工况模拟实验方案设计陈雪强，金鹏，林鹏( 北方工业大学机电工程学院，北京100144)摘要在电动汽车动力电池实际应用中，需经过长时间的实际路况测试，实验周期长、过程繁杂，且成本高。

为解决这一问题，在基于飞思卡尔MC9S12XEG128 单片机的电池管理系统( B MS) 及C#数据采集监控系统实测数据基础上，基于Arbin 的电动汽车测试系统( E VTS) 设计动力电池的工况模拟实验平台，实现了对电池多参数的实时采样、显示、存储及实际路况模拟测试，从而实现了在实验室获得实车外路测试相同的电池工作数据。

测试结果表明，该方案可获得与外路实车测试相同的结果。

关键词电动汽车; 动力电池; 工况实验; 单片机; Visual C中图分类号TP274 + . 5; TM911. 14 文献标识码 A 文章编号1007 －7820(2014)10 －142 －05Design of a Simulation Experiment for Electric Vehicle Power Battery's Working ConditionCHEN Xueqiang，JIN Peng，LIN Peng( School of Mechanical and E lectrical Engineer ing，N orth China U niversity of Technology，Beijing 100144，China) Ab st rac t In the practical applicati o n of electric v ehicle po we r batter y，l o ng-per i o d real r o ad tests are needed，and the e x peri m ental pr o cess is c om plicated a nd c o stl y． To s o l v e this p r o ble m，based o n the data c o llected b y t he batter y m ana g e m ent s y ste m( B MS) created o n Freescale MCU M C9S12X EG128and data a cquisiti o n and mo nit o r ings y ste m created o n V isual C#，the A r bin electr ic v ehicle test s y ste m s are used t o desi g n a po we r batter y wo r king c o n-diti o n test p lat fo r m wi th the real-ti m e m ulti-para m eter sa m pling，displa y，st o ra g e，a nd real r o ad si m ulati o n testf uncti o ns． T he test results sho w that the sche m e can o btain the sa m e results wi th real r o ad tests．Keywords electr ic vehicles; pow er battery; w orking condition experiment; M CU; V isual C随着环境污染的加剧，电动汽车以其节能环保的优势越来越受到重视，在电动汽车的研究和发展上，车载动力电池及其管理系统的研究与制造占据着重要的位置［1］。

电动汽车动力系统设计及仿真研究

电动汽车动力系统设计及仿真研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，电动汽车作为一种清洁、高效的交通方式，正受到越来越多的关注和追捧。

电动汽车动力系统是电动汽车的核心组成部分，其性能直接决定了电动汽车的动力性、经济性和环保性。

因此，对电动汽车动力系统的设计及仿真研究具有非常重要的意义。

本文旨在探讨电动汽车动力系统的设计原则、关键技术及仿真方法，并通过案例分析，为电动汽车动力系统的优化设计提供理论支持和实践指导。

我们将介绍电动汽车动力系统的基本组成和工作原理，分析当前电动汽车动力系统的发展趋势和挑战。

我们将详细讨论电动汽车动力系统的关键技术，包括电池技术、电机技术、控制技术等，并分析这些技术如何影响动力系统的性能。

我们将介绍电动汽车动力系统的仿真方法，包括建模、仿真和优化等步骤，并通过实例展示仿真技术在电动汽车动力系统设计和优化中的应用。

本文期望能够为电动汽车动力系统的设计者和研究者提供有价值的参考信息，推动电动汽车动力系统的技术进步和应用发展，为实现可持续交通和绿色发展做出贡献。

二、电动汽车动力系统基础知识电动汽车动力系统作为电动汽车的核心组件，决定了车辆的性能表现和行驶效率。

了解和掌握电动汽车动力系统的基础知识，对于研究和设计高性能的电动汽车至关重要。

电动汽车动力系统主要由电池组、电机、控制器和传动系统等部分组成。

电池组作为动力源，为电机提供直流电能。

电机则将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。

控制器则负责调节电机的运行状态，以满足车辆加速、减速和制动等需求。

传动系统则负责将电机的动力传递到车轮上，使车辆得以行驶。

在电动汽车动力系统中，电池组的性能直接影响到车辆的续航里程和充电时间。

目前常见的电池类型包括锂离子电池、镍氢电池和燃料电池等。

其中，锂离子电池因其高能量密度、长寿命和较低的自放电率等优点，被广泛应用于电动汽车中。

电机作为电动汽车的驱动核心，其性能对车辆的动力性、经济性和舒适性等方面都有重要影响。

电动汽车用电池建模及整车动力性能仿真

ＧｅｏｙＬｌｔ，是下述三个经典模型的组合模型。这三ｒｇｒ．Ｐｅｔ个经典模型是：
Ｓｅｈｒｏｅ：Ｙｈｐｅｄｍｄｌｔ＝Ｅｏ— ＲｉＫｆｚ； — ／Ｕｎｗｈｎｖｒａｏｅ：ｙ：Ｅ —Ｒｉ一Ｋ；ｎｅｅｒｕｉｅｓｌｍｄｌｏ｝，
Ａｂｔｃ：ｎｏｄｒｔｔｄｈｏｒｐｒｏｍａｃｆｔｅｂｔｅｅｎｌｃｒｃｖｈｃｅ，ｅｍｅｈｎｃａｄｍａｈｍａｉａｍｏｅｆｓａｔＩｒｅｏｓｙｔｅｐｗｅｅｆｒｎｅｏａｔｒｓａｄｅｅｔｅｉｌｓｔｃａｉｎｔｅｔｌｒｕｈｉｉｈｃｄｌｏ
１引言
节能环保是当前世界对汽车工业的主要期望，加之能源
加度ｍｓＡ汽迎面ｍｆ滚阻系；速，／；指车风积，２指动力数。；
ａ指道路坡度角：６指汽车旋转质量换算系数；指汽车加
紧张和气候变化使得电动汽车受到全球关注，也成为以后汽车发展的主流。作为理想的绿色交通工具，电动汽车的动力源和能量转换装置和传统的内燃机车有着本质的区别，因
此其动力系统也产生了一系列的变化。动力性能是衡量电动
速度，ｍｓ：ｖ指汽车车速，ｋ／；Ｃ指空气阻力系数。／ｍｈ。汽车的功率方程为：
＝
汽车各项性能的最基本也是最重要的指标。纯电动汽车与混合动力汽车不同，电池和电机作为能量源和动力源，决定着电动汽车的动力性能和续航里程。在微型电动汽车动力系统部件选型基础上，利用ＡＶＳＲＤＩＯ软件建立整车仿真模型，选取

基于ADVISOR的纯电动汽车动力性匹配设计及仿真研究

二、纯电动汽车动力性匹配设计
1、电机选型：根据车辆性能需求和成本考虑，选择合适的电机类型，如直流电机、交流电机、永磁同步电机等。
2、电池选型：选择高能量密度、高功率密度、长寿命的电池，以满足车辆的续航里程和性能需求。
3、传动系统设计：根据电机特性和电池特性，设计合适的传动系统，如减速器、差速器等，以实现车辆的动力传递和分配。
2、电池匹配：根据车辆续航里程需求，选择合适容量的电池。并优化电池的充放电倍率，以提高电池的使用效率；
3、传动系统设计：根据车辆的动力性能要求，设计合适的传动比。并选用合适的齿轮材料和热处理方式，提高传动系统的强度和耐磨性。

4、整车动力性参数优化：通过调整车辆的风阻系数、轮胎滚动阻力等参数，优化整车的动力性能和能效。
3、优化设计：根据仿真结果，对设计进行优化，提高车辆的动力性和经济性。
四、结论
纯电动汽车的动力性匹配设计及仿真研究是提高其性能的重要手段。通过对电机的选型、电池的选型、传动系统的设计以及控制系统的设计，可以实现对纯电动汽车的动力性匹配设计。通过建立仿真模型并进行仿真分析，可以评估设计的合理性并进行优化。这将有助于提高纯电动汽车的性能和市场接受度。
基于ADVISOR的纯电动汽车动力性匹配设计及仿真研究
目录
01 一、引言
03 三、研究方法
02 二、文献综述 04 四、动力性匹配设计
目录
05 五、仿真研究
07 参考内容
06 六、结论与展望
一、引言
随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，电动汽车的发展受到了越来越多的。其中，纯电动汽车作为一种重要的新能源汽车形式，具有零排放、低能耗和高能效等优点，因此得到了广泛应用。动力性作为纯电动汽车的重要性能指标，直接影响了车辆的行驶性能和用户体验。本次演示将利用ADVISOR软件，对纯电动汽车的动力性匹配进行设计及仿真研究，旨在提高车辆的动力性能和能效。

动力电池实验指导书

动力电池技术及应用实验指导书车辆工程新能源教研室学院2016年5月目录实验一动力蓄电池和纯电动车辆整车结构认识 (1)实验二纯电动汽车电池电量模拟检测 (4)实验三纯电动汽车电池及电机温度模拟检测 (9)实验一动力蓄电池和纯电动车辆整车结构认识一、实验目的认识蓄电池的外部和内部结构和了解纯电动汽车整车结构布置二、实验方法及步骤1．铅酸电池解体件的结构认识，要求能分辨出正、负极板和隔板，正、负极桩，并知道铅酸蓄电池的工作原理。

如图1－1所示。

图1－1 铅酸蓄电池的结构组成2.锂离子电池解体件的结构认识，要求能分辨出正、负极板和隔板，正、负极桩，并知道锂离子蓄电池的工作原理。

如图1－2所示。

图1－2 锂离子蓄电池的结构组成3.电动汽车整车结构布置认识，要求能分辨出电动车的电源系统、底盘系统、电气系统、车身及附件四部分。

如图1-3所示。

图1－3北汽纯电动汽车解剖图（1）电源系统：蓄电池组、电机控制系统、点火开关、充电装置等。

（2）底盘系统：驱动力传动等机械系统、前后悬挂系统、前后刹车系统、转向系统、驻车系统等。

（3）电气系统：灯光组合开关、电喇叭开关、前照灯、小灯、刹车灯、倒车灯、组合仪表等。

（4）辅助系统：车架、座椅、档位开关、油门踏板、刹车踏板等。

4. 电动汽车通电演示（1）插上电源线打开点火开关到ON档位置，此时仪表灯亮起。

确保电量高于40%。

（2）踩下刹车踏板仪表上的“刹车指示灯”亮起；将档位开关置于“D”档位置，组合仪表上的”前进指示灯“亮起；松开手刹，组合仪表上的”手刹指示灯“熄灭；轻踩油门踏板，此时电动车将前进。

将档位开关置于”R“档位置，组合仪表上的”倒车指示灯“亮起，轻踩油门踏板，此时电动车将倒车。

（3）观察仪表电量的显示，如果电量低于20%时，就需要充电了。

将专用的充电线缆连接电池的充电接口和220V电源插座进行充电。

观察组合仪表的电量显示，一般要到3-5小时充满。

（注意：充电时电动车必须处于停止状态）（4）使用完毕后，关闭点火开关，断开电源开关。

新能源汽车实训实验方案

目录第1章系统介绍及示意图 (1)1.1平台概述 (1)1.2产品外观 (1)1.3系统示意图 (2)1.4功能特点： (2)第2章教学实验与实训 (3)2.1实验项目概要 (3)第3章MotorTest软件介绍 (4)3.1配置操作说明 (4)3.1.2电机信息配置操作 (5)3.1.3PA数据采集配置操作 (5)3.2测试操作说明 (6)3.2.1自动测试操作说明 (6)3.2.2手动测试操作说明 (7)3.2.3耐久测试操作说明 (8)3.2.4Pid测试操作说明 (8)3.3数据查看操作说明 (9)3.4报表导出操作说明 (10)3.5路况模拟操作界面说明 (11)第1章系统介绍及示意图1.1 平台概述随着汽车工业的高速发展，能源短缺和环境污染问题也日益严重，新能源汽车由于能够实现超低排放甚至零排放的要求，得到了各个国家政府和企业的高度重视，并被视为调整交通能源使用结构和改善城市大气环境质量的有效途径之一。

而电动汽车作为新能源汽车的代表，由于其技术相对简单，只要有电力供应的地方都能够充电，从而受到广大汽车厂商和用户的广泛关注。

电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，主要包括了：驱动电机，驱动器、动力电池。

动力电池、驱动电机及控制器的性能对整个电动汽车的性能起到至关重要的作用，如下图所示：图1.1新能源汽车的基本结构本新能源汽车教学平台系统采用了与实际电动汽车电力驱动及控制系统类似的组成部分，能够直观、真实地模拟电动汽车的实际组成结构和运行工况，并能够对整个系统进行测试分析，能够满足在新能源汽车领域教学和科研中的需求。

1.2 产品外观图1.2新能源汽车教学平台注：以上外观图为产品预计外观，交货产品会依据实际情况稍有改动，最终以实物为准。

1.3 系统示意图图1.3新能源汽车教学平台系统示意图1.4 功能特点：●完整的驱动模拟系统：包括驱动电机，电机驱动器以及负载，集成了高性能的扭矩和转速传感器；●基于CAN-bus的驱动控制系统，能够完成对驱动系统的控制和监测；●基于CANopen网络的驱动控制系统●可以集成基于CAN-bus总线的BMS系统；●集成高性能的电机与驱动器分析仪，可以对整个驱动系统的评估测试，满足新能源汽车教学平台在驱动系统教学和科研中的需要；1)驱动系统效率测试2)变频系统性能测试3)动力系统性能测试4)驱动运行工况测试●CAN总线通讯分析：平台集成了国际领先的CAN总线分析单元，可对电动汽车核心通讯网络CAN-BUS从协议层到应用层等多层次、全方位的测试分析；●提供有丰富的教学和开发资料，便于教学和科研应用。

某电动汽车动力电池箱随机振动仿真与试验

141中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2017.01 （上）动力电池是新能源汽车“三电”系统的核心组成部分，动力电池的使用安全直接影响着整车的性能安全和使用寿命。

其中，结构安全和电气安全构成了动力电池安全的两个重要方向，而结构强度是保证结构安全的首要保障。

为保证动力电池工作状态下的安全性和可靠性，对动力电池系统进行振动分析测试具有非常重要的意义。

由于动力电池的内部模组结构比较复杂，并且车辆行驶工况的存在多样化和不确定性等特点，对其进行相关道路测试需要消耗大量的人工和时间成本等，因此，利用传统的试验方法对车载动力电池进行结构强度测试比较困难，而借助有限单元方法（FEM），通过计算机仿真模拟的手段，可以得到和真实情况相近的结果。

本文针对一种应用于新能源汽车的车载动力电池箱，基于有限元分析软件ANSYS WORKBENCH 对其结构强度进行随机振动仿真分析，研究该电池箱能否满足规范的运行要求，进而对该电池箱体进行振动试验，对仿真结果进行验证和分析。

1 电池箱体有限元模型的建立使用SOLIDWORK 建立该车载动力电池箱三维结构如图1 所示，其长×宽×高尺寸为：990mm×570mm×243mm，该电池由上壳体、下壳体、外部支架、内部支架、插件转接铝板、MSD 以及箱体内部的电池模组、BMS 等部分构成。

在满足计算精度的前提下，对该车载动力电池箱作如下简化：通过Space Claim 完成对箱体的几何修复和中面抽取，对箱内的锰酸锂电池模组通过质量点的方法施加到箱体中，电池箱体与其支架构件的焊接采用点焊模拟，见图2。

为动力电池箱的箱体和电池模组单元赋予材料属性，完成前处理设置。

电池箱整体划分为239738个单元，所建立的网格模型如图3所示。

图3 电池箱全网格模型2 电池箱模态分析进行随机振动前，首先要得到电池箱体的模态，本文中模态提取方法选择Block Lanczos 法，此方法计算精确，收敛性较快，在工程应用中常用此法来提取结构的模态。

某电动汽车动力电池挤压仿真与试验

10.16638/ki.1671-7988.2019.05.004某电动汽车动力电池挤压仿真与试验贾迎龙，吴文娟，熊飞，刘静，匡松松，曾维权（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）摘要：动力电池系统作为电动汽车的核心部分，其道路上行驶时的安全性及可靠性关系到电动汽车的使用性能和安全情况。

文章运用有限元仿真技术对动力电池系统的Pack结构在抗挤压性能方面的仿真分析方法进行了研究，获得了精度较高的分析模型，并通过试验对仿真分析结构进行对比验证，完善了动力电池结构可靠性分析体系及评价标准，为自主正向开发动力电池提供了理论依据及评价标准。

关键词：动力电池结构；有限元仿真；挤压仿真；材料失效准则中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)05-14-04Simulation and test of power cell extrusion of an electric vehicleJia Yinglong, Wu Wenjuan, Xiong Fei, Liu Jing, Kuang Songsong, Zeng Weiquan ( Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. Automotive Engineering Institute, Guangdong Guangzhou 511434 ) Abstract: As the core part of electric vehicle, the safety and reliability of power battery system on the road are related to the performance and safety of electric vehicle. In this paper, the finite element simulation technology is used to study the simulation analysis method of Pack structure of power battery system in the aspect of squeezing resistance, and then a high precision analysis model is obtained. The simulation analysis structure is compared and validated by experiments, which improves the reliability analysis system and evaluation criteria of power battery structure, and provides a theoretical basis and a valuation criterion for the independent forward development of power battery.Keywords: Power battery pack; FEA; Squeezing simulation; failure criterion of materialCLC NO.: U469.72 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)05-14-04前言与电动汽车其它零部件一样，动力电池在性能方面满足要求的前提下，安全性和使用寿命也必须达到相关要求和标准，这也是整个动力电池系统设计开发的重点关注部分。

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ｂａｔｔｅｙｒｍａｎａｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ（ＢＭＳ）ｃｒｅａｔｅｄｏｎＦｒｅｅｓｃｌａｅＭＣＵＭＣ９Ｓ１２ＸＥＧ１２８ａｎｄｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ
础上，基于Ａｒｂｉｎ的电动汽车测试系统（ＥＶＴＳ）设计动力电池的工况模拟实验平台，实现了对电池多参数的实时采样、
显示、存储及实际路况模拟测试，从而实现了在实验室获得实车外路测试相同的电池工作数据。测试结果表明，该方
ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｃｔｉｃｒｖｅｈｉｃｌｅｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｒｙ，ｌｏｎｇ — ｐｅｉｏｒｄｒｅａｌｒｏａｄｔｅｓｔｓａｒｅｎｅｅｄｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｓｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄａｎｄｃｏｓｔｌｙ．ＴｏＳＯｌＶｅｔｈｉｓｐｒｏｂｌｅｍ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄａｔａｃｏｌｌｅｃｔｅｄｂｙｔｈｅ
ＣＨＥＮＸｕｅｑｉａｎｇ，ＪＩＮＰｅｎｇ，ＬＩＮＰｅｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｉｒｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＮｏａｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１４４，Ｃｈｉｎａ）
ｓｙｓｔｅｍｃｒｅａｔｅｄｏｎＶｉｓｕａｌＣ＃．ｔｈｅＡｒｂｉｎｅｌｅｃｔｉｃｒｖｅｈｉｃｌｅｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎａｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｙｒｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎ — ｄｉｔｉｏｎｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍｗｉｔｈｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｕｌｔｉ — ｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｍｐｌｉｎｇ，ｄｉｓｐｌａｙ，ｓｔｏｒａｇｅ，ａｎｄｒｅｌａｒｏａｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｃｈｅｍｅｃａｎｏｂｔａｉｎｔｈｅｓａｍｅｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｒｅａｌｒｏａｄｔｅｓｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｅｌｅｃｔｉｃｒｖｅｈｉｃｌｅｓ；ｐｏｗｅｒｂａｔｔｅｙ；ｗｏｒｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｘｐｅｉｍｅｒｎｔ；ＭＣＵ；ＶｉｓｕａｌＣ
３叶技２０１４年第２７卷第１０期
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉ．＆Ｔｅｃｈ．／Ｏｃｔ．１５．２０１４
电动汽车动力电池工况模拟实验方案设计
陈雪强，金
摘要
鹏，林
鹏
１００１４４）
ห้องสมุดไป่ตู้
ＤｅｓｉｇｎｏｆａＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅＰｏｗｅｒＢａｔｔｅｒｙ’ ＳＷｏｒｋｉｎｇＣｏｎｄｉｔｉｏｎ
案可获得与外路实车测试相同的结果。关键词电动汽车；动力电池；工况实验；单片机；ＶｉｓｕａｌＣ中图分类号ＴＰ２７４．５；ＴＭ９１１．１４文献标识码Ａ文章编号１００７— ７８２０（２０１４）１０—１４２— ０５
（北方工业大学机电工程学院，北京
在电动汽车动力电池实际应用中，需经过长时间的实际路况测试，实验周期长、过程繁杂，且成本高。
为解决这一问题，在基于飞思卡尔ＭＣ９Ｓ１２ＸＥＧ１２８单片机的电池管理系统（ＢＭＳ）及ｃ＃数据采集监控系统实测数据基