本发明提供一种混合能源的设计方法,属于电动汽车设备,特别涉及一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法。
背景技术:
1、新能源汽车是指采用新型能源作为动力来源,与依赖传统石油燃料的内燃机车辆相比,具有更低的污染排放和更高的能源利用效率,这类车辆包括但不限于电动汽车(纯电动汽车、插电式混合动力汽车)、燃料电池汽车、氢燃料汽车以及其他使用替代燃料(如天然气、乙醇等)的汽车,它们代表了汽车工业在环保和能源效率方面的发展方向,旨在减少对化石燃料的依赖,降低温室气体排放,推动可持续发展。
2、现有的混合能源的电动汽车在低温环境下续航里程显著下降,且在保证动力性能的同时难以实现长续航里程,导致用户存在里程焦虑。
技术实现思路
1、本申请实施例为了弥补现有技术的不足,通过提供一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,通过综合考虑能源系统、能量管理、热管理、电池设计、能量回收、车身设计和智能辅助等方面,实现电动汽车动力性能与续航里程的优化平衡。
2、为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,包括以下步骤:
3、a)配置主电池组和辅助电池组,其中主电池组采用能量密度不低于250wh/kg的高能量密度锂离子电池,辅助电池组采用功率密度不低于2000w/kg的高功率密度锂离子电池;
4、b)设置智能电池管理系统,根据车辆行驶状态和环境温度,动态调节主辅电池组的工作模式;
5、c)安装相变材料热管理系统,用于将电池组的工作温度维持在15℃至35℃的最佳范围内;
6、d)集成额定功率不低于30kw的氢燃料电池作为续航里程延长器,在主辅电池组电量不足时提供额外电能;
7、e)装配可调节空气动力学部件,根据行驶速度自动调整车身外形,使得60km/h以上车速时的风阻系数不高于0.25;
8、f)配置智能能量回收系统,根据路况和驾驶习惯优化制动能量回收效率,回收效率不低于70%;
9、g)设置多模式驾驶系统,包括经济模式、标准模式和运动模式,平衡动力性能和续航里程需求。
10、优选的:所述智能电池管理系统具备实时监测功能,能够对主辅电池组的温度、电压和电流进行连续监测,监测的采样频率不低于10赫兹。基于实时采集的监测数据,系统动态优化并调整主辅电池组的充放电策略,确保充电电流在0.1c至3c的范围内,放电电流则控制在0.1c至5c的范围内。在环境温度低于冰点,即低于0摄氏度的情况下,系统将优先激活辅助电池组,以提供所需的高功率输出,保障车辆动力性能的稳定性和可靠性。
11、优选的:所述相变材料热管理系统采用具有特定熔点特性的相变材料,该材料的熔点范围设定在20℃至25℃之间,以适应电池工作的最佳温度区间。在电池组的外围套设有一层厚度介于10mm至20mm的相变材料层,系统内配置了热管网络,该网络具备不小于5000w/(m·k)的热导率,以实现高效的热传递性能。
12、优选的:所述氢燃料电池续航里程延长器集成了智能控制单元,包括自动触发功能,在检测到主辅电池组的剩余电量降至20%时,将自主启动氢燃料电池系统以提供额外动力,所述车身配备有70mpa的小型高压氢气储罐,所述氢气存储量不低于5公斤;续航里程延长器包括和氢燃料电池对应链接的热电联供系统,其热效率设计标准不低于90%。
13、优选的:所述可调节空气动力学部件包括主动格栅,根据冷却需求和行驶速度自动开闭,开启面积可调节范围为0100%;可伸缩扰流板,在车速超过80km/h时自动展开以增加下压力,最大展开角度不小于12°;可调节底盘高度,在高速行驶时自动降低车身20mm至40mm以减小风阻。
14、优选的:所述智能能量回收系统还包括预测性能量管理模块和驾驶习惯学习模块,基于导航数据预判前方3km至5km路况,优化能量回收策略;所述驾驶习惯学习模块在5个等级内调整能量回收强度。
15、优选的:所述车身采用轻量化车身设计,采用抗拉强度不低于3500mpa的碳纤维增强复合材料制造车身骨架;使用屈服强度不低于300mpa的高强度铝合金制造车身外板。
16、优选的:所述车内带有智能充电规划系统,基于车载导航系统,规划500km范围内的最优充电路线;实时接收方圆50km内充电桩信息,优化充电策略;支持车载电池与智能电网双向互动,参与削峰填谷,充放电功率不低于7kw。
17、优选的:所述车内空气循环包括高效热泵空调系统,采用co2热泵技术,在20℃环境温度下的制热cop不低于1.8;集成相变材料蓄热装置,蓄热容量不低于2kwh,减少空调启动时的能耗。
18、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
19、本发明通过配置高能量密度和高功率密度的电池组,结合智能电池管理系统和氢燃料电池续航里程延长器,能够在不同驾驶环境和使用条件下实现动力性能和续航里程的良好平衡,从而减少用户的里程焦虑;相变材料热管理系统能够有效维持电池组的工作温度在最佳范围内,提升电池的工作效率和寿命,同时在低温环境下保障电池性能稳定;智能能量回收系统通过实时优化能量回收策略和预测路况,提升制动能量回收效率,减少能量损耗,提高整体能源利用效率;可调节空气动力学部件的设计能够根据行驶速度自动调整车身外形,降低风阻系数,提高高速行驶时的能源利用效率,并增强车辆的稳定性;智能电池管理系统实时监测电池组的状态并动态调整充放电策略,确保电池组在不同环境下的最佳性能,同时在低温环境下优先激活辅助电池组以维持动力输出稳定;氢燃料电池续航里程延长器在主辅电池电量不足时提供额外动力,同时具备高效的热电联供系统,进一步延长了车辆的续航里程;轻量化车身设计通过使用高强度碳纤维和铝合金材料,减轻了车辆自重,提升了车辆的动力性能和能源效率。
20、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。
1.一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于:所述智能电池管理系统具备实时监测功能,能够对主辅电池组的温度、电压和电流进行连续监测,监测的采样频率不低于10赫兹。基于实时采集的监测数据,系统动态优化并调整主辅电池组的充放电策略,确保充电电流在0.1c至3c的范围内,放电电流则控制在0.1c至5c的范围内。在环境温度低于冰点,即低于0摄氏度的情况下,系统将优先激活辅助电池组,以提供所需的高功率输出,保障车辆动力性能的稳定性和可靠性。
3.根据权利要求1所述的一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于:所述相变材料热管理系统采用具有特定熔点特性的相变材料,该材料的熔点范围设定在20℃至25℃之间,以适应电池工作的最佳温度区间。在电池组的外围套设有一层厚度介于10mm至20mm的相变材料层,系统内配置了热管网络,该网络具备不小于5000w/(m·k)的热导率,以实现高效的热传递性能。
4.根据权利要求1所述的一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于:所述氢燃料电池续航里程延长器集成了智能控制单元,包括自动触发功能,在检测到主辅电池组的剩余电量降至20%时,将自主启动氢燃料电池系统以提供额外动力,所述车身配备有70mpa的小型高压氢气储罐,所述氢气存储量不低于5公斤;续航里程延长器包括和氢燃料电池对应链接的热电联供系统,其热效率设计标准不低于90%。
5.根据权利要求1所述的一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于:所述可调节空气动力学部件包括主动格栅,根据冷却需求和行驶速度自动开闭,开启面积可调节范围为0-100%;可伸缩扰流板,在车速超过80km/h时自动展开以增加下压力,最大展开角度不小于12°;可调节底盘高度,在高速行驶时自动降低车身20mm至40mm以减小风阻。
6.根据权利要求1所述的一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于:所述智能能量回收系统还包括预测性能量管理模块和驾驶习惯学习模块,基于导航数据预判前方3km至5km路况,优化能量回收策略;所述驾驶习惯学习模块在5个等级内调整能量回收强度。
7.根据权利要求1所述的一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于:所述车身采用轻量化车身设计,采用抗拉强度不低于3500mpa的碳纤维增强复合材料制造车身骨架;使用屈服强度不低于300mpa的高强度铝合金制造车身外板。
8.根据权利要求1所述的一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于:所述车内带有智能充电规划系统,基于车载导航系统,规划500km范围内的最优充电路线;实时接收方圆50km内充电桩信息,优化充电策略;支持车载电池与智能电网双向互动,参与削峰填谷,充放电功率不低于7kw。
9.根据权利要求1所述的一种混合能源电动汽车动力性能与续航里程平衡的设计方法,其特征在于:所述车内空气循环包括高效热泵空调系统,采用co2热泵技术,在-20℃环境温度下的制热cop不低于1.8;集成相变材料蓄热装置,蓄热容量不低于2kwh,减少空调启动时的能耗。