電動汽車電池參數(shù)計算工具
原創(chuàng)
堃博士
鋰想生活
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LIB-Life1
我是鋰想生活mikoWoo，分享鋰電池極片機(jī)理與工藝，以及相關(guān)知識；并從零開始，做鋰離子電池的工藝參數(shù)-微結(jié)構(gòu)特征-電池性能的計算機(jī)模擬。順便記錄生活和工作點(diǎn)滴：憶我此生，記她今世，那些與女兒一起成長的趣事。
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電動汽車電池參數(shù)計算器 EV Battery Calculator (on-line)
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（1）電池包參數(shù)
，包括續(xù)航里程Dv，每公里平均能耗Eavg，電池包標(biāo)稱電壓Ubp；
（2）電池單體參數(shù)
，包括電池類型（圓柱或方形），電池尺寸（直徑/高度或長/寬/厚），質(zhì)量mbc，容量Cbc，電壓Ubc，倍率C-rate和脈沖倍率。
然后點(diǎn)擊Calculate，自動計算電池單體能量Ebc、體積Vbc、體積能量密度uV和質(zhì)量能量密度Ug；以及電池包串并聯(lián)（每串多少個電池#cell/string，總共幾串#string）、總電池數(shù)量#cell、每串能量Es、總能量Ebp、總?cè)萘緾bp、總質(zhì)量mbp、總體積Vbp、連續(xù)電流Ibpp、連續(xù)功率Pbpp、峰值電流Ibpc、峰值功率Pbpc。
（1）輸入?yún)?shù)：每公里平均能耗Eavg
。車輛的平均能耗 Eavg [Wh/km] 按WLTC測試（Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure）循環(huán)計算。
能耗是根據(jù)道路荷載計算的，總道路荷載Ftot是慣性力Fi、路面坡度力Fs、路面荷載摩擦力Fr和空氣動力阻力Fa的總和。
式中，mv [kg] – 車輛總質(zhì)量；av [m/s2] – 車輛加速度；Δv [m/s] – 速度微分；Δt [s] – 時間微分；g [m/s2] – 重力加速度；αs [rad] – 道路坡度角；crr [-] – 道路滾動阻力系數(shù)；ρ [kg/m3] – 20 °C時的空氣密度；cd [-] – 空氣阻力系數(shù)；A [m2] – 車輛正面面積；vv [m/s] – 車速。
總功率 Ptot [W] 為總道路受力與車速之間的乘積：
通過對整個周期的總功率進(jìn)行積分，得到總能耗Etot [J]：
將總能量值除以驅(qū)動循環(huán)的總里程，得到車輛的平均能耗。WLTC 行駛循環(huán)的平均能耗為 137.8 Wh/km。高壓電池還必須為車輛的輔助設(shè)備提供能量 Eaux [Wh/km]，例如：12 V 電氣系統(tǒng)、加熱、冷卻等。此外，還必須考慮在從電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的過程中動力總成的效率 ηp [-]。
長時間的電氣負(fù)載（前照燈、多媒體等）和間歇性負(fù)載（加熱器、剎車燈、雨刷器等）平均消耗 430 W 的電力。WLTC 循環(huán)的持續(xù)時間為 1800 秒，為輔助負(fù)載提供 215 Wh 的能量。將其除以 WLTC 行駛周期的長度（23.266 公里），我們得到輔助負(fù)載 Eaux 的平均能耗為 9.241 Wh/km。假設(shè)從電池到車輪的平均效率 ηp 為 0.9，則有：
（2）輸入?yún)?shù)：電池單體規(guī)格
。常見商業(yè)化電池參數(shù)如下表所示。
（3）電池單體性能計算
，包括單體能量Ebc、體積Vbc、體積能量密度uV和質(zhì)量能量密度Ug。
單體能量=容量 × 電壓：
；
單體體積：cylindrical cells
，pouch cells
；
體積能量密度：
質(zhì)量能量密度：
（4）電池包參數(shù)
，串并聯(lián)（每串Ncs個電池#cell/string，總共Nsb串#string并聯(lián)）、總電池數(shù)量Ncb#cell、每串能量Es、總能量Ebp、總?cè)萘緾bp、總質(zhì)量mbp、總體積Vbp、連續(xù)電流Ibpp、連續(xù)功率Pbpp、峰值電流Ibpc、峰值功率Pbpc。
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