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干货 | 是谁偷走了纯电动车的续航?

2019-07-11 15:39 来源:互联网 编辑:Angelina

新能源电动汽车这几年发展速度非常快,在日常的销售和服务中,商家和客户最关心的第一要素就是续行里程,也就是车到底能跑多远的问题?相信在实际的销售过程中,商家朋友们往往会在里程和动力上遇到以下种种疑惑。下面笔者就为大家分享相关的知识。

那么到底影响整车里程的因素有哪些呢?针对常见的铅酸电池,使用美国国家可再生能源实验室开发的ADVISOR仿真分析软件。为方便说明问题,选定一款市场常见的低速车型,进行仿真分析,参数如下:

干货 | 是谁偷走了纯电动车的续航?

根据能量守恒定律,纯电动汽车在平直道路上匀速行驶时,电池能量经过纯电动汽车动力系统损耗后输出的剩余能量等于纯电动汽车驱动力所做的功。

干货 | 是谁偷走了纯电动车的续航?

通过分析上式,我们可以了解到续驶里程受到电池容量、车身、电机电控系统匹配、行驶工况四大类的因素影响。

下面直接对仿真的结果,进行分析:

1、电池容量对整车里程的影响

电池容量对整车里程的影响。电池容量相当于燃油车的油箱,对整车的里程影响最大,里程随着电池容量的上升有明显的增加。

干货 | 是谁偷走了纯电动车的续航?

那么是不是电池块数越多容量就越大呢?不一定,第一季我们分享过容量的算法,这次再回顾一下:电池总容量=电池块数*单体电压*电池安时数。举例A车装8块6v150AH电池,B车装6块12V150AH电池,那么两车的总容量分别是A=8*6V*150AH=7200wh,B=12v*6*150AH=10800wh,B车6块电池的总容量大于A车的8块电池。

如果其他条件相同的情况下,B车的里程要高于A车。商家朋友要注意,总容量并不是单纯看电池的块数来判断的。

那有的朋友要问了:那照这样说,增加续行里程很简单吗,多加几块电池就好了吗!也常有刚入行的经销商朋友问:一组电池跑100公里,那我在车上再备一组电池,这下不就能跑到200多公里了吧?这就涉及到第二个重要的影响因素了。

2、整车质量对续行里程的影响

整车质量对续行里程的影响。下边可以看出,续行里程随着整车质量的上升,会快速的下降。

干货 | 是谁偷走了纯电动车的续航?

电池容量和整车质量是交互影响:电池组容量越大,电池组所贮存的电能越多,续驶里程相应延长,但电池组的重量增加,整车的整备质量增加,导致行驶阻力也增加,反过来又影响了续驶里程。

也就是说,电池容量的增加也是有临界点的,超过了就没有正面作用了。比如在车上再备一组电池,这样做经济性非常差,电能大部分都消耗到电池的自重上去了。这也是有些车型,把8块电池增加到10块后,其实里程并无显著变化的原因。

正因为如此,整车重量是一个非常重要的造车经济性指标。入行久的朋友都知道,现在的低速电动车主要有四个车身尺寸平台:260,290,330和360,也分别对应着不同的价格区间。

要达到同样的百公里的性能指标,尺寸越大的,造车成本越高。也有商家朋友常问,济宁德州那些小车,续行里程远,为什么还那么便宜?一大重要原因就是这些260平台的小车,重量小,在百公里的成本经济性上占优。

奔奔这个尺寸在低速车里已经算大级别了,超过360的尺寸后,成本和性能指标比就没有经济性可言了。听说有厂家再开发370的平台,可以预见其经济性是不会高的。

当电池容量相同的情况下,车身越轻的,里程会越远。所以如何把车做的“又轻又结实”,是下一步低速电动车一个重点的技术升级方向。

厂家需要研究如何在保证当前车身强度安全的条件下,尽可能的多采用轻量化材料如超轻覆盖件、超轻悬架件、高强度复合材料车身等,去提高续驶里程。所以说,随着后期竞争的加剧,厂家的技术创新和实力会越来越重要。

3、滚动阻力系数的影响

滚动阻力系数与路面的种类行车速度以及轮胎的构造、材料、气压等有关。

一般来说子午线轮胎的滚动阻力系数较小。有不少车为了好看,选择宽胎,实际从效率上讲,选择窄一点的轮胎型号对续行里程是很有利的。

另外轮胎的气压是否合适也会影响里程。同一台车,不同轮胎气压的情况下,里程会有差异的。

同样,同一台车,行驶的道路不同,里程也会不同,比如水泥路和泥泞路的滚阻系数是不一样。良好的混凝土路面 0.010-0.018 泥泞路面 则达到0.100-0.250。

4、空气阻力系数影响

空气阻力主要与车的造型有关,因为车速较低,空气阻力对续行里程的影响很小,但对于高速车来说,一个符合空气动力学的外造型就非常重要了。

5、行驶工况的影响

也就是你怎么开车,用多少速度在什么路上开,对于电动汽车的续驶里程影响很大。这就是为什么好多客户说开不远,厂家派个人来就是能把同一台车开的远一点的原因。

对于恒速行驶,电流随车速的增加而增加,每公里消耗的电能随车速的升高增加,而电池的放电容量则随车速的升高而减小,故其续驶里程随行驶车速的升高而减少。

根据仿真实验可知,所设计的纯电动汽车在车速为32km/h时的续驶里程接近最大值,因此,该纯电动汽车的经济车速在32km/h左右。

对于多工况道路实验,纯电动汽车由于频繁起步、加速和减速,电池经常处于大功率和大电流放电状态,电池的有效容量大幅下降,致使纯电动汽车的续驶里程明显比恒速行驶时减小。行驶工况越复杂,加速度越大,纯电动汽车的续驶里程越小。因此,纯电动汽车合理的驾驶方式是用小的加速度加速,尽量保持中低速勻速行驶。

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6、电机电控匹配和整车传动效率的影响

纯电动汽车的驱动系统是所有用于传递能量并使车辆获得运动能力的部件的总称,包括车载能源、原动机和传动系统三个主要部分。车载能源就是电池组。

原动机是指电机,传动系是指用于传递和调节原动机输出的机械动能,并输送给车辆驱动车轮,实现车辆正常行驶的所有部件。主要包括离合器、减速/变速器、传动轴、主减速器、差速器、半轴以及驱动轮等。传动效率越高,续行里程就越远。

对低速车来讲,现在比较常见的是交流控制系统和永磁同步两种,这两种的效率都要高于前两年大家普遍采用的直流串励和直流他励的系统效率。

传动形式上讲,对小型车来说,后驱的结构形式比前驱的效率要高。对同一个产品来说,装配质量控制的越好,系统的效率会越高。为什么有时候同一批次的车,里程都不一样,和装配也有关系的。

7、电池配组好坏对续行里程的影响

电池组放电效率随着放电电流的增大而缓慢减小。电池在未放电时,电池电压一致性较好,但是其仍然存在一定的差异。当放电时电池本身存在的一致性随着放电电流的增大而急剧变差。除了缩小电池组生产制造过程中的差异,成组前通过筛选,有效减少电池组本身存在的差异,也能有效延长其寿命。

所以负责任的厂家,在同一台车上装配的电池是要经过成组筛选的,并非随意组合。这也是为什么当车里有一块电池发生问题时,最好成组更换的原因。

谈到上面关于电池配组的问题,顺便回答下绝大部分经销商的这个疑惑。其实这个问题绝大部分的责任在电池上,而非仪表上。

仪表是通过采集电压信号来判断剩余电量,铅酸电池是一个电化学过程,还受很多因素的影响,比如温度,比如不同批次的原料差异等,这是一个模拟信号的过程,这些因素的影响并不形成一个函数关系,所以不好准确计算。

也许有一天,可以采取类似阿尔法狗的学习方式来解决,但是当前,这个问题估计还是经常存在的。只能说不断的缩小差异,完全准确做不到。

8、自放电和电器附件系统的影响

为什么我充满电,过两天去开,又跑不远了?如果长时间存放,有没有关闭断电开关,电池存在自放电。有的厂家,电路设计不合理的,放电更快。行驶过程中打开的大灯、空调等都对里程有影响。

说完了电池,电机的选择上,估计商家朋友也有不少问题:

为什么有的厂2kw的电机也能跑,有的要4kw呢?

为什么爬坡电机发热这么厉害呢?还会报警停下来呢?

为什么爬坡我加速到底,速度也上不去呢?

为了方便说明问题,我们选择大家熟悉的“** 330”经济版为例,该车型整备质量870kg,配置4kw交流电机,采用5块12v100A电池,最高车速40km/h。下面来进行一个核算:

干货 | 是谁偷走了纯电动车的续航?

从上图可以看出,当在平路以35km/h速度行驶的时候,2.75kw功率就可以满足。而保证4人通过15%的坡度,则需要10kw的峰值功率。也就是说,在爬坡的过程中,电机一直处于过载状态,发热是必然的事情,当温度超过电机的设定保护温度是,就会报警或者停止工作。

那有的朋友会问了:“为什么不直接用10kw的大功率电机呢?”。首先就是成本的问题,价格是大大上升。其次是效率的问题,如果用大电机,那么正常行驶的时候,电机始终在低效率区间工作,经济性很低。

驱动电机输出转矩随着电机输入电流的增大而快速上升。电机转速与负载电流大体呈双曲线关系,电机转速随着电机电流的增大而快速降低。为了保证电机实际工作效率尽可能的高,可以通过重新优化传动比,使电机尽可能多的运行在高效区,同时在满足设计要求情况下,尽量选择较小功率的驱动电机,减少其质量和体积,提升整车的经济性能。此外,对驱动电机配备合适的控制系统也是非常的重要。比如上述的这款车型,870kg 的重量,选择4kw的交流电机,还是比较合理的。

9、总结

影响纯电动汽车续驶里程最主要的因素是蓄电池本身的性能,电池组的容量、和整车质量,传动系传动比、滚动阻力系数、空气阻力系数等因素对纯电动汽车续驶里程的影响也不可忽略。

纯电动汽车的续驶里程还与车速有关,在中低速行驶时,有较大的续驶里程,总的趋势是,车速增大,续驶里程缩短。在车速减小时,电机的效率也降低,电池能量损失较大,续驶里程减少。

纯电动汽车的续驶里程与行驶工况密切相关,特别是加速时,电池的放电电流很大,使得蓄电池的有效放电容量减小,因此实际的行驶里程往往与厂家标定的恒速工况下的续驶里程有较大差距。

对于厂家来说研究明白影响电动汽车里程的各种影响因素后,做好接下来的优化匹配工作,使得各种参数达到最佳的配合,将是未来在市场精细化竞争中不可或缺的法宝。里程是终端客户目前最为关心的元素,希望商家朋友在弄清楚这些原因之后,能够更好的开展客户的服务工作。

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