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影響純電動汽車續航里程的因素有哪些?

汽車電子設計 ? 來源:汽車電子設計 ? 作者:汽車電子設計 ? 2021-06-28 11:19 ? 次閱讀

所以本文分為兩部分,先說一下影響續航里程的因素,再結合這些參數說一下實測情況,比較一下差異。對背景知識比較了解的,可以直接跳到第二部分。

一 、背景知識(續航里程受哪些方面影響)

純電動汽車,最為關鍵的選購參數之一是它的續航里程,往往最具有爭議的,也是這個續航里程。

標稱的續航里程和真實里程為什么會有差異?又有多少差異呢?先簡單明確一下這個問題。

續航里程定義是指,汽車在動力電池完全充電(儀表盤顯示充滿)的狀態下,以一定的行駛工況,連續行駛的最大距離。

爭議的原因主要在于測試標準里的行駛工況。目前常用的工況如下:

(1)歐盟NEDC工況,全球的主流測試標準之一。目前國內的工況標準(GB18386-2017《電動汽車能量消耗率和續航里程試驗方法》)主要是參考NEDC標準制定。

(2)美國EPA工況,全球的主流測試標準之一。也是最嚴格的測試標準,針對純電續航里程測試,NEDC與EPA 的續航測試結果差距在10-15%左右。

(3)WLTP工況。

(4)JC08,僅在日本地區采用。

關于這些標準,前面的答主都有一定的說明,就不多分析了。

影響續航里程的因素,可分為車輛使用(其實就是工況)和整車設計兩大方面。

從車輛使用的角度來說,用戶的駕駛習慣和使用環境等因素,跟標準規定的工況肯定存在差異。這個很容易理解:環境溫度的變化,不同的駕駛員、不同的載重,在不一樣的道路上,續航里程存在偏差。所以很多關于續航里程不準的爭議,也是直接針對標準的工況是否合適的爭議。

從整車設計方面來看,還有以下三個大的影響因素:性能設計、動力系統、整車的系統優化:

簡單說一下這幾個方面。

第一,性能設計

純電動汽車在行駛過程中,受到的阻力越大,用于克服阻力而消耗的蓄電池電能就越多,相應的續航能力就越差。減小阻力,在提高純電動汽車的動力性以及續航能力方面,有著重要的作用。那么,汽車行駛過程中,受到的阻力有哪些呢?主要包括:

1)首先,汽車在水平道路上,勻速行駛時,必須克服來自地面的滾動阻力和來自空氣的阻力;

2)當汽車在坡道上,向上坡行駛時,還必須克服重力沿坡道的分力,稱為坡阻;

3)還有,汽車加速行駛時,需要克服加速阻力。

對于空氣阻力和滾動阻力,我們一般用風阻系數和滾阻系數來評價性能好壞。這個系數,可以看成是汽車行駛阻力與車速平方之間的比值,同樣速度下系數大的汽車阻力就大,消耗功率大;反之,風阻和滾阻系數越小車阻力就小,消耗功率也小。,意味著,其它條件不變的情況下,純電動汽車的耗電量越小,或者相同耗電量下速度越快。

要想減小風阻系數,一是要從整車的造型設計著手去優化,合理的車身形狀,可以減小迎風面積,降低空氣阻力系數,進而降低整車空氣阻力。。另一方面,是車輛的制造精度。 車身曲面質量越高,車身越光滑,風阻系數就越小。曲面質量取決于工程結構設計、以及模具制造工藝。

減小滾動阻力系數也是從兩方面入手,一是降低整車質量,控制總的質量,可以降低滾阻,進而降低車輛能耗。電動汽車性能優化中,需要對整備質量進行管理,有輕量化的要求,其目的之一,是為減少滾動阻力。另一個方面,是選用低滾阻輪胎。隨便說一句,在當前純電動汽車的研發難點普遍集中在續駛里程的提升上,而受困于電池技術,找不到特別行之有效的解決方法時,針對純電動車型采用更低滾動阻力的輪胎,成了提升電動汽車續駛里程一個有效的辦法。

第二動力系統

純電動汽車是通過驅動電機將動力電池中的電能轉換成機械能,從而驅動車輛行駛。

因此續航里程與電動汽車的三電系統(電池、電驅、電控)是直接相關:

(1)電池系統

動力電池的容量,直接決定了續航里程的長短。

提高電動汽車續航里程最直接的方法,就是增加電池容量,但這個數值不能無限地增加。這是因為,站在整車布置的角度,需要考慮 每單位瓦時(Wh)所占據的空間,這將決定在車身有限的位置里,能放多少電池;而每單位瓦時(Wh)的重量,則決定了電動汽車里面電池的重量占比。所以動力電池組的 “每升單位瓦時”(Wh/L)和“每千克單位瓦時”(Wh/kg)就是考察容量的核心要素。

另外,電池系統的溫度過高或者過低,也會影響到續航的。為了降低電池發熱,以及環境溫度的影響,電池系統還需要做穩定的熱管理,主要任務有:

? 絕熱:既要讓電池系統與外界環境隔絕,免受外部高溫或者低溫的影響;

?散熱:又要將在電池處于工作狀態時,產生的熱量及時向外散發;

?均熱:同時,電池模組之間還需要盡可能保證溫度的一致性,電芯在不同溫度狀態下有特性上的差異,保持溫度一致才能最大限度發揮電池組特性。

在相同的電池容量下,越穩定的電池溫度越能保證續航里程。

(2)電驅動系統,主要包含驅動電機、控制器逆變器和減速器等等。它的效率根據輸入功率和輸出功率的比值來確定的。

當電池容量確定后,在相同的電壓下,輸出能量的高低就由驅動系統的效率來決定的,各個車企都會充分挖掘電機效率、電控效率,來達到優化能耗、提高續航里程的目的。

(3)整車控制系統:主要是指協調電池、驅動系統和底盤剎車能量回收的關系。在頻繁加速、減速的工況下,可以根據電池的狀態、剎車需求來動態調整能量回收(制動能量回收)的比例,從而提高能量利用效率。

電動汽車的制動能量回收策略,將會直接增加車輛的續駛里程

第三,系統優化

這個比較復雜,只能簡單說說系統優化。

在動力系統開發的最后階段,整車集成的過程中,工程上需要付出很多的努力,不僅要守住之前的整車減重目標,還要根據不同的工況的標定,在VCU上對于整車控制進行優化。

這是由于不同的工況下,電池耗費的能量完全不同,在電池管理系統和VCU里面就需要有專門的軟件,來預測可行駛里程。這種預測能力,也是車企研發能力的體現。

VCU作為核心控制部件,是整車企業的軟件算法和控制核心。在續航里程方面,VCU需要做的工作是:

? 控制能量管理與動力分配,提高系統綜合效能;

? 控制制動能量回饋,回饋力度調節;

因此在優化階段,主要是標定車輛的不同工作模式,協調整車的動力性和續航里程的燃油經濟性。還要通過智能的能量管理策略來增加整車的續駛里程。

最后,小結一下第一部分:純電動汽車的續航里程,從汽車設計的層面上來說,不僅僅是和電池容量直接相關,其實背后不僅有傳統汽車設計中,對汽車造型和制造工藝的不斷打磨;更有在軟件層面上,系統算法的全面優化和提升。

從實際使用工況來說,測試標準的工況和實際使用有存在較大差異,所以,導致最后實測值與發布的標稱值不能對應。

二、小鵬P7 實測續航里程

前面有答主(@張抗抗)貼了一個圖,是易車2020年度實測EV汽車續航偏差率——定義為實際里程與工信部續航里程的偏差(NEDC)/工信部續航里程,小鵬P7超長版的偏差率是16.6%,在測試的的約20款車中排名中等,比較有意思的是,四驅高性能版本排名靠前,Model 3 墊底。

先看看P7的一些參數,為方便說明,也挑了幾個熱門車型的數據作為對比。

車型風阻系數電池容量標稱續航里程

(km)轎車類型

小鵬P7

(超長續航版)0.2481kWh670km中型

特斯拉Medel 30.2355kWh468km緊湊型

蔚來ES80.2984kWh485km中大型

從參數可以看出,續航里程在類似的車型下(P7 和Model3),和電池容量正相關性明顯。但一旦車型變大,風阻也大了,相似的續航里程需要更多的電池容量作為支撐(ES8 和Model3)

再說說實際開的情況。

這車剛拿回來的時候,是給老婆練車的。當時是春天,溫度適應,沒有開空調。

從市區到郊區的老家,單程70km,有60公里的高速或高架(延安高架+G50),路況較好,剩下10公里是郊區的二級公路;來回實際跑140公里,表顯200公里, 相當于7折。

【說明一下,老婆雖然號稱“新手”,其實很久之前也是練過一段時間的本本族,所以符合上高速的規定】

(圖 新手女司機的里程消耗)

這兩天我爸開同樣的路回去,開了空調,也是路況較好的時候。我爸作為多年的老司機,實際從徐匯到青浦65公里路,表顯掉了85公里,差不多8折左右。果然老司機就是不一樣

另外,上周末兩天老婆練車,一次去了青浦萬達廣場來回,一次去了奉賢的養蜂場,整個實際距離大概在200公里左右,因為大部分多是高速,表顯600公里掉了270公里,這里既有開空調的原因,而擁有高速的原因,總體來看新手女司機技術進步了一點。

當然我們作為自己日常開車,就沒有去嚴謹的測試從充滿開到趴窩的臨界值了。

但從以上的數據可以看出,無論是工信部標稱的純電續航,還是各種機構的實測數據,都只能作為基準參考值。在實際操作層面,要想開出接近標稱的續航里程,首先要司機技術好[手動狗頭]。

購買的時候,續航里程作為購買參數,還是有比較上的意義。作為生活中的實際開車,表顯的續航里程,我們還是拿來當作電池的電量估計來看比較合理,類似手機的百分之幾的電量,留出充足的到充電樁的時間和距離。

責任編輯:haq

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原文標題:純電動汽車的續航受到哪些因素影響?

文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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