電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程分析

宋軍 靳浩 張戎斌

摘 要：純電動(dòng)汽車已經(jīng)逐步被消費(fèi)市場(chǎng)認(rèn)可，但整車安全性，充電時(shí)間及續(xù)駛里程引起越來(lái)越多消費(fèi)者的關(guān)注，尤其體現(xiàn)在NEDC工況下續(xù)駛里程與實(shí)際行駛里程存在的差距，引起消費(fèi)者的關(guān)注。文章根據(jù)某一純電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)，結(jié)合真實(shí)測(cè)試工況，從整車角度提出影響續(xù)駛里程的主要因素，為廣大新能源汽車使用者提供一些借鑒。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車;續(xù)駛里程;借鑒

中圖分類號(hào)：U469.7? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）15-10-03

Abstract： Electric vehicle is gradually recognized by the market， vehicle safety， charging time and mileage is arousing more consumers' attention especially in the difference between NEDC mileage and actual mileage. Based on a certain EVs development， and combined with the real test， this paper put forward the main factors that affect the mileage in order to provide some reference for the majority of new energy vehicle users.

Keywords： Electric vehicle; Driving range; Reference

CLC NO.： U469.7? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-10-03

前言

電動(dòng)汽車自誕生及其普及發(fā)展過(guò)程中，一直受到里程問(wèn)題的影響，電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程是指電動(dòng)汽車上動(dòng)力電池以滿電狀態(tài)開(kāi)始到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)結(jié)束時(shí)所行駛的里程，它是電動(dòng)汽車重要的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)[1][2]。電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短，是造成電動(dòng)汽車商業(yè)化發(fā)展的瓶頸[3]。 因此，在電池技術(shù)沒(méi)有實(shí)質(zhì)性突破的情況下，研究分析電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程中的能量轉(zhuǎn)換及其影響因素，減少電動(dòng)汽車運(yùn)行中的能量消耗，提高電動(dòng)汽車的能量利用效率，對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展有著重要的意義。本文通過(guò)純電動(dòng)汽車?yán)碚摂?shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)試的對(duì)比，證明通過(guò)仿真分析軟件能夠節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，提高工作效率，仿真與結(jié)果差距較小。通過(guò)設(shè)置不同使用工況，分析其他耗電部件對(duì)續(xù)駛里程帶來(lái)的影響，從而給用戶提出建議。

1 整車?yán)m(xù)駛里程仿真分析

1.1 滑行阻力數(shù)學(xué)模型

汽車滑行阻力主要包括空氣阻力、滾動(dòng)阻力、傳動(dòng)阻力、制動(dòng)器拖滯力、轉(zhuǎn)轂軸承阻力以及車輛前束引起的阻力等，一般認(rèn)為汽車滑行阻力與車速滿足二次函數(shù)關(guān)系[4]，即：

式中，v為速度，F(xiàn)0、F1、F2為待定系數(shù)，可以由滑行數(shù)據(jù)通過(guò)最小乘法擬合得到。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的P0樣車實(shí)測(cè)道路滑行阻力系數(shù)為：F0= 181.62，F(xiàn)1=1.1262，F(xiàn)2=0.0322。

1.2 電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)更新

不同電壓平臺(tái)下電機(jī)的外特性曲線如圖1及圖2所示，從外特性曲線看出，不同電壓平臺(tái)下電機(jī)峰值輸出扭矩為270Nm，峰值輸出功率不低于85kw。

臺(tái)架標(biāo)定電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率MAP如圖3所示，系統(tǒng)效率大于90%的區(qū)域約占總區(qū)域54.3%，系統(tǒng)效率大于80%的區(qū)域約占總區(qū)域的86.9%，高效率區(qū)域分布在2000-4000rpm范圍內(nèi)，對(duì)整車經(jīng)濟(jì)性的貢獻(xiàn)較大。

1.3 整車仿真模型更新

基于整車、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在軟件中建立并更新整車仿真模型。模型如下圖4所示。

將仿真數(shù)據(jù)輸入到圖4所示模型中，得到的分析結(jié)果如下所示。

將整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)對(duì)比，在滿足開(kāi)發(fā)目標(biāo)的基礎(chǔ)上，實(shí)測(cè)值與仿真值之間差值較小，誤差在3%以內(nèi)。

2 整車實(shí)際工況測(cè)試

通過(guò)仿真分析可以得到NEDC工況下的續(xù)駛里程，仿真值與試驗(yàn)值之間的差值較小，有利于提升研發(fā)效率，節(jié)約試驗(yàn)成本。但在實(shí)際的使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)車輛的實(shí)際使用里程與仿真分析存在較大誤差，因此設(shè)計(jì)不同工況下的實(shí)際使用工況，通過(guò)對(duì)比找出影響續(xù)駛里程的因素，對(duì)實(shí)際用戶使用有一定的借鑒及指導(dǎo)意義。

2.1 整車能耗原理圖

結(jié)合整車高壓架構(gòu)，得出車輛在放電過(guò)程的整車能耗原理圖如下所示，電池包放電至高壓配電盒，高壓配電盒內(nèi)部設(shè)計(jì)有繼電器，控制相關(guān)部件的開(kāi)啟及關(guān)閉;DC/DC將電池高壓電轉(zhuǎn)化為低壓電，為12V蓄電池提供能量來(lái)源，同時(shí)整車設(shè)計(jì)有制動(dòng)能量回收，車輛在剎車及滑行過(guò)程中的能量回收能夠?yàn)殡姵匕潆姡瑥亩軌驅(qū)崿F(xiàn)整車能量的回收，提升用戶實(shí)際使用里程。

2.2 整車試驗(yàn)

通過(guò)同時(shí)開(kāi)展不同試驗(yàn)，5組試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，分析不同工況下整車的續(xù)駛里程。整車試驗(yàn)過(guò)程中主要變動(dòng)項(xiàng)為空調(diào)的狀態(tài)，可以分為開(kāi)啟與關(guān)閉兩種狀態(tài)，但是開(kāi)啟又可分為內(nèi)循環(huán)及外循環(huán)兩種模式;不同車速下續(xù)駛里程;能量回收可以分為高與低兩種模式。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)分析，得到以下結(jié)果。

從圖10可以看出，測(cè)試車輛1速度變動(dòng)的波動(dòng)比較大，車速的范圍基本處于20km/h至100km/h之間，測(cè)試2及測(cè)試3速度比較集中，基本上集中80km/h至100km/h之間，測(cè)試4與測(cè)試5車速較低，基本上處于40km/h與60km/h之間，滿足試驗(yàn)要求。

從圖11可以得出，空調(diào)位于Auto模式，但選擇外循環(huán)模式，整車的壓縮機(jī)功率相對(duì)于其他幾組來(lái)說(shuō)比較高，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出測(cè)試2與測(cè)試3，相同的工況空調(diào)外循環(huán)整車能耗相對(duì)內(nèi)循環(huán)來(lái)說(shuō)較高，從而導(dǎo)致整車顯示的里程與實(shí)際里程存在較大差距。

從圖12可以看出，前三組測(cè)試電池包放出電量基本上位于20kwh左右，但后兩組測(cè)試電池包的放出能量15.5kwh左

右，明顯偏低。故車輛的速度會(huì)對(duì)整車能耗產(chǎn)生較大的影響。

從圖13可以看出，測(cè)試1、測(cè)試4及測(cè)試5，這三組試驗(yàn)?zāi)芰炕厥蛰^高，顯示剩余里程與實(shí)際剩余里程較為接近，也說(shuō)明能量回收對(duì)整車?yán)m(xù)駛里程的提升具有較大的意義。

通過(guò)對(duì)比分析得出以下結(jié)論：多數(shù)情況下汽車都是在等速、加速、減速等多種復(fù)雜工況下行駛的。多工況下，只算出一個(gè)循環(huán)的耗電率即完全反映了續(xù)駛里程的大小。在一個(gè)循環(huán)中消耗的電能與行駛里程的比值定義為耗電率。結(jié)合能量回收，耗電率愈小則續(xù)駛里程愈長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)性愈好。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析得出車速維持在60km/h左右，整車?yán)锍瘫憩F(xiàn)明顯優(yōu)于高速。空調(diào)的模式對(duì)續(xù)駛里程的影響較大，同時(shí)能量回收有利整車?yán)m(xù)駛里程的提升。

3 結(jié)論

空調(diào)的內(nèi)外循環(huán)會(huì)對(duì)整車?yán)m(xù)駛里程帶來(lái)較大的影響。

行駛過(guò)程中盡量做到平順，減少急加速急減速，有利于提升續(xù)駛里程，同時(shí)車速維持在60km/h對(duì)整車經(jīng)濟(jì)性更加有利。

選用能量回收較多，有利于提升整車?yán)锍獭?/p>

低滾阻的輪胎雖然在本文中沒(méi)有提及，但較多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)已經(jīng)證明，低滾阻輪胎及其保持的合理氣體壓力對(duì)續(xù)駛里程有利。

良好的駕駛習(xí)慣更有利于提升整車?yán)m(xù)駛里程，尤其表現(xiàn)在電動(dòng)汽車，在夏季長(zhǎng)時(shí)間行駛，靜置一段時(shí)間充電，有利于降低電池溫度，減少充電過(guò)程中由于冷卻電池帶來(lái)的能耗損失。冬季在使用過(guò)后立即充電有利維持電池溫度，降低由于加熱電池溫度帶來(lái)的熱量損失。

參考文獻(xiàn)

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