電動(dòng)汽車的技術(shù)發(fā)展是汽車行業(yè)重要趨勢(shì)，能耗水平是電動(dòng)汽車的重要考核指標(biāo)，是制約車輛性能提升的關(guān)鍵因素。降低純電動(dòng)汽車電能量消耗，提高續(xù)駛里程是新能源汽車重點(diǎn)研究方向之一。

同時(shí)，隨著電池管理技術(shù)的發(fā)展，電池剩余SOC估算精度已達(dá)到較高水平。剩余里程估算精度主要與用戶的工況相關(guān)，提高電動(dòng)汽車的瞬時(shí)能耗估算精度有利于評(píng)估用戶的工況能耗水平，從而提升剩余里程估算精度，有助于提升電動(dòng)汽車用戶的使用便利性，也有利于改善整車能源管理策略。

1、電動(dòng)汽車常用能耗參數(shù)

影響電動(dòng)汽車能耗的因素眾多，從電動(dòng)汽車能量流分析可知，主要耗能部件為車載充電機(jī)、動(dòng)力電池、車身電器、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和道路阻力等。

新能源汽車整車能量流

新能源汽車的續(xù)航里程取決于多個(gè)因素影響，包括電池容量、電機(jī)效率、車重、駕駛習(xí)慣等，與剩余里程相關(guān)較大的能耗參數(shù)包括：電池輸出端的能耗、空氣阻力能耗、車身電器能耗和制動(dòng)能量回收強(qiáng)度。

電池輸出端能耗：電池輸出端的電路和控制系統(tǒng)也會(huì)產(chǎn)生一定的能耗，電池輸出端的功率譜是反饋用戶綜合能耗的重要參考，電池輸出端瞬態(tài)下的能耗可通過(guò)功率與車速信號(hào)計(jì)算。相比于電網(wǎng)端能耗，電池端能耗更穩(wěn)定，不受用戶采用快充或慢充導(dǎo)致的充電效率差異影響，優(yōu)化電池管理系統(tǒng)可以減少這方面的損失，提高續(xù)航性能。

空氣阻力能耗：空氣阻力與行駛工況關(guān)系極大，電動(dòng)汽車25% ~ 35%的能量損耗用于克服空氣阻力，不同工況對(duì)剩余里程估算影響極大。車輛設(shè)計(jì)中通常會(huì)考慮減小空氣阻力，如采用流線型設(shè)計(jì)來(lái)降低能耗。

車身電器能耗：隨著電動(dòng)汽車智能化發(fā)展，車上集成了眾多傳感器及其通信器件，也會(huì)對(duì)續(xù)航里程產(chǎn)生一定的影響。車身電器分為低壓負(fù)載（車身VCU、BMS、影音娛樂(lè)系統(tǒng)、大燈、刮水器等）與高壓負(fù)載（空調(diào)壓縮機(jī)、加熱器等）。

制動(dòng)能量回收強(qiáng)度：制動(dòng)能量回收系統(tǒng)可以將制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存到電池中，提高能源的利用效率，對(duì)續(xù)駛里程的貢獻(xiàn)率通常高達(dá) 20%~40%。

其余能耗：電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、車輪滾阻等的損耗也是能量損失的重要部分，但其受工況的影響程度相對(duì)較小，可以被綜合考慮在電池端能耗的分析中。

2、瞬時(shí)能耗測(cè)試及計(jì)算方法

電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程一直是關(guān)注的重要指標(biāo)，可靠、準(zhǔn)確地估算電動(dòng)汽車的瞬時(shí)能耗對(duì)駕駛員出行規(guī)劃至關(guān)重要。由于電動(dòng)汽車的能量消耗并不是簡(jiǎn)單的線性模型，而是由多個(gè)因素耦合而成的，因此基于建立汽車物理模型的能耗預(yù)測(cè)很難達(dá)到較高精度。

電池輸出端能耗、空氣阻力能耗、車身電器能耗與制動(dòng)能量回收強(qiáng)度計(jì)算步驟及流程如下：

原始信號(hào)采集：在被測(cè)車輛上布置傳感器，獲得車上部分能流相關(guān)的信號(hào)，如：電池主回路電壓、電池主回路電流、DC/DC 變換器輸入電壓、DC/DC 變換器輸入電流、空調(diào) /PTC 輸入電壓、空/PTC 輸入電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、車速等信號(hào)。

各子系統(tǒng)功率譜：將傳感器采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為與能量相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而獲得各系統(tǒng)之間的功率譜。

瞬時(shí)能耗計(jì)算：電池輸出端能耗以電池為研究對(duì)象，研究電池的soc、溫度等特征與能耗的關(guān)系，從而建立能量模型，通過(guò)電池的狀態(tài)參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)瞬時(shí)能耗；空氣阻力能耗以車輛因素(速度、加速度等)、環(huán)境溫度等作為研究對(duì)象，利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行建模分析來(lái)預(yù)測(cè)瞬時(shí)能耗；車身電器能耗及制動(dòng)能量回收強(qiáng)度以駕駛員行為因素為研究對(duì)象，進(jìn)行特征識(shí)別，使用的機(jī)器學(xué)習(xí)回歸算法對(duì)于分類特征處理來(lái)預(yù)測(cè)瞬時(shí)能耗。

純電動(dòng)汽車電能量消耗臺(tái)架測(cè)試原理圖來(lái)源《基于行駛工況的純電動(dòng)汽車能量消耗的實(shí)驗(yàn)研究》

3、能耗估算算法應(yīng)用

電動(dòng)汽車各能耗參數(shù)的估算主要應(yīng)用于用戶反饋、剩余里程估算、能源管理和車輛高能耗問(wèn)題判斷。

（1）用戶反饋

可在儀表上顯示近5km能量消耗量，精確到0.01kw·h/100km，及時(shí)將能耗狀況反饋給駕駛員；

實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛能耗狀態(tài)可幫助駕駛員一方面養(yǎng)成節(jié)能駕駛的習(xí)慣；

形成對(duì)行程能耗的判斷，提前做好出行規(guī)劃。

新能源汽車儀表能耗

（2）剩余里程估算

剩余里程估算偏差的主要原因與電池SOC估算精度、用戶駕駛工況有關(guān)，規(guī)范剩余里程估算的標(biāo)準(zhǔn)，包括：

開(kāi)關(guān)空調(diào)是否可以顯示剩余里程跳變；

剩余里程為0的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)；

車輛起動(dòng)時(shí)顯示剩余里程是否可以采用自學(xué)獲取的剩余里程經(jīng)驗(yàn)值而非公告值等。

（3）能源管理

近5km能量消耗量在增程式電動(dòng)汽車中對(duì)增程器起?？刂?、功率控制均有參考意義。便于辨識(shí)不同用戶的需求，進(jìn)而提出針對(duì)性的能耗優(yōu)化建議，例如：

經(jīng)常高速出行的用戶可以選擇低風(fēng)阻轎車且加裝空氣動(dòng)力學(xué)組件或增加20kW左右的增程器保證無(wú)里程焦慮；

山區(qū)坡道較多的用戶可以選配協(xié)調(diào)式制動(dòng)能量回收裝置，且對(duì)制動(dòng)能量回收能源管理進(jìn)一步優(yōu)化；

而北方地區(qū)冬季續(xù)航衰減明顯的區(qū)域可配置小型柴油加熱系統(tǒng)或小型燃油增程器。

（4）車輛高能耗問(wèn)題判斷

在車輛開(kāi)發(fā)階段實(shí)際道路續(xù)駛里程試驗(yàn)、用戶試駕與使用反饋實(shí)際里程較短時(shí)，提供相應(yīng)能耗報(bào)告，分析用戶在使用中能耗較高的主要原因。需要進(jìn)步對(duì)能耗分布進(jìn)行更深入的研究，以獲得更有分析價(jià)值的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

4、總結(jié)

綜上所述，研究汽車能耗有利于提高車輛能源利用效率，減少對(duì)有限資源的依賴，降低環(huán)境負(fù)擔(dān)，并推動(dòng)新能源技術(shù)的發(fā)展。新能源汽車各能耗參數(shù)估算有利于用戶反饋、剩余里程估算、能源管理和車輛高能耗問(wèn)題判斷。

通過(guò)大數(shù)據(jù)發(fā)掘分析不同子系統(tǒng)的能耗分布，深入了解和優(yōu)化車輛能耗，定期自動(dòng)生成某周期內(nèi)車輛的能耗分布情況，并通過(guò)能耗分布為車主提供節(jié)能駕駛建議，為汽車開(kāi)發(fā)者提供用戶能耗分析報(bào)告。推動(dòng)汽車工業(yè)向更環(huán)保、經(jīng)濟(jì)高效的方向發(fā)展，減少碳排放，降低運(yùn)營(yíng)成本，提升車輛續(xù)航性能，促進(jìn)可持續(xù)交通發(fā)展，同時(shí)也符合社會(huì)對(duì)環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展的期望。

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