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電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程分析

2020-08-17 23:53:08·  來源：《電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程分析》  作者：江淮大眾汽車有限公司  
　
前言

電動(dòng)汽車自誕生及其普及發(fā)展過程中，一直受到里程問題的影響，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)。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。

本文通過純電動(dòng)汽車?yán)碚摂?shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)試的對(duì)比，證明通過仿真分析軟件能夠節(jié)約開發(fā)成本，提高工作效率，仿真與結(jié)果差距較小。通過設(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，即：
 
電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程分析1
 
（1）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)通過最小乘法擬合得到。

經(jīng)過優(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。
電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程分析
 
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程中的能量回收能夠?yàn)殡姵匕潆?，從而能夠?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)

通過同時(shí)開展不同試驗(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)過程中主要變動(dòng)項(xiàng)為空調(diào)的狀態(tài)，可以分為開啟與關(guān)閉兩種狀態(tài)，但是開啟又可分為內(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。
 
 
通過對(duì)試驗(yàn)過程中數(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)于其他幾組來說比較高，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)來說較高，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?？照{(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)駛里程帶來較大的影響。

行駛過程中盡量做到平順，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?/div>

低滾阻的輪胎雖然在本文中沒有提及，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，減少充電過程中由于冷卻電池帶來的能耗損失。冬季在使用過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的熱量損失。
 
 
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