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干貨 | 是誰偷走了純電動車的續航?

2019-07-11 15:39 來源:互聯網 編輯:Angelina

新能源電動汽車這幾年發展速度非???,在日常的銷售和服務中,商家和客戶最關心的第一要素就是續行里程,也就是車到底能跑多遠的問題?相信在實際的銷售過程中,商家朋友們往往會在里程和動力上遇到以下種種疑惑。下面筆者就為大家分享相關的知識。

那么到底影響整車里程的因素有哪些呢?針對常見的鉛酸電池,使用美國國家可再生能源實驗室開發的ADVISOR仿真分析軟件。為方便說明問題,選定一款市場常見的低速車型,進行仿真分析,參數如下:

干貨 | 是誰偷走了純電動車的續航?

根據能量守恒定律,純電動汽車在平直道路上勻速行駛時,電池能量經過純電動汽車動力系統損耗后輸出的剩余能量等于純電動汽車驅動力所做的功。

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通過分析上式,我們可以了解到續駛里程受到電池容量、車身、電機電控系統匹配、行駛工況四大類的因素影響。

下面直接對仿真的結果,進行分析:

1、電池容量對整車里程的影響

電池容量對整車里程的影響。電池容量相當于燃油車的油箱,對整車的里程影響最大,里程隨著電池容量的上升有明顯的增加。

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那么是不是電池塊數越多容量就越大呢?不一定,第一季我們分享過容量的算法,這次再回顧一下:電池總容量=電池塊數*單體電壓*電池安時數。舉例A車裝8塊6v150AH電池,B車裝6塊12V150AH電池,那么兩車的總容量分別是A=8*6V*150AH=7200wh,B=12v*6*150AH=10800wh,B車6塊電池的總容量大于A車的8塊電池。

如果其他條件相同的情況下,B車的里程要高于A車。商家朋友要注意,總容量并不是單純看電池的塊數來判斷的。

那有的朋友要問了:那照這樣說,增加續行里程很簡單嗎,多加幾塊電池就好了嗎!也常有剛入行的經銷商朋友問:一組電池跑100公里,那我在車上再備一組電池,這下不就能跑到200多公里了吧?這就涉及到第二個重要的影響因素了。

2、整車質量對續行里程的影響

整車質量對續行里程的影響。下邊可以看出,續行里程隨著整車質量的上升,會快速的下降。

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電池容量和整車質量是交互影響:電池組容量越大,電池組所貯存的電能越多,續駛里程相應延長,但電池組的重量增加,整車的整備質量增加,導致行駛阻力也增加,反過來又影響了續駛里程。

也就是說,電池容量的增加也是有臨界點的,超過了就沒有正面作用了。比如在車上再備一組電池,這樣做經濟性非常差,電能大部分都消耗到電池的自重上去了。這也是有些車型,把8塊電池增加到10塊后,其實里程并無顯著變化的原因。

正因為如此,整車重量是一個非常重要的造車經濟性指標。入行久的朋友都知道,現在的低速電動車主要有四個車身尺寸平臺:260,290,330和360,也分別對應著不同的價格區間。

要達到同樣的百公里的性能指標,尺寸越大的,造車成本越高。也有商家朋友常問,濟寧德州那些小車,續行里程遠,為什么還那么便宜?一大重要原因就是這些260平臺的小車,重量小,在百公里的成本經濟性上占優。

奔奔這個尺寸在低速車里已經算大級別了,超過360的尺寸后,成本和性能指標比就沒有經濟性可言了。聽說有廠家再開發370的平臺,可以預見其經濟性是不會高的。

當電池容量相同的情況下,車身越輕的,里程會越遠。所以如何把車做的“又輕又結實”,是下一步低速電動車一個重點的技術升級方向。

廠家需要研究如何在保證當前車身強度安全的條件下,盡可能的多采用輕量化材料如超輕覆蓋件、超輕懸架件、高強度復合材料車身等,去提高續駛里程。所以說,隨著后期競爭的加劇,廠家的技術創新和實力會越來越重要。

3、滾動阻力系數的影響

滾動阻力系數與路面的種類行車速度以及輪胎的構造、材料、氣壓等有關。

一般來說子午線輪胎的滾動阻力系數較小。有不少車為了好看,選擇寬胎,實際從效率上講,選擇窄一點的輪胎型號對續行里程是很有利的。

另外輪胎的氣壓是否合適也會影響里程。同一臺車,不同輪胎氣壓的情況下,里程會有差異的。

同樣,同一臺車,行駛的道路不同,里程也會不同,比如水泥路和泥濘路的滾阻系數是不一樣。良好的混凝土路面 0.010-0.018 泥濘路面 則達到0.100-0.250。

4、空氣阻力系數影響

空氣阻力主要與車的造型有關,因為車速較低,空氣阻力對續行里程的影響很小,但對于高速車來說,一個符合空氣動力學的外造型就非常重要了。

5、行駛工況的影響

也就是你怎么開車,用多少速度在什么路上開,對于電動汽車的續駛里程影響很大。這就是為什么好多客戶說開不遠,廠家派個人來就是能把同一臺車開的遠一點的原因。

對于恒速行駛,電流隨車速的增加而增加,每公里消耗的電能隨車速的升高增加,而電池的放電容量則隨車速的升高而減小,故其續駛里程隨行駛車速的升高而減少。

根據仿真實驗可知,所設計的純電動汽車在車速為32km/h時的續駛里程接近最大值,因此,該純電動汽車的經濟車速在32km/h左右。

對于多工況道路實驗,純電動汽車由于頻繁起步、加速和減速,電池經常處于大功率和大電流放電狀態,電池的有效容量大幅下降,致使純電動汽車的續駛里程明顯比恒速行駛時減小。行駛工況越復雜,加速度越大,純電動汽車的續駛里程越小。因此,純電動汽車合理的駕駛方式是用小的加速度加速,盡量保持中低速勻速行駛。

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6、電機電控匹配和整車傳動效率的影響

純電動汽車的驅動系統是所有用于傳遞能量并使車輛獲得運動能力的部件的總稱,包括車載能源、原動機和傳動系統三個主要部分。車載能源就是電池組。

原動機是指電機,傳動系是指用于傳遞和調節原動機輸出的機械動能,并輸送給車輛驅動車輪,實現車輛正常行駛的所有部件。主要包括離合器、減速/變速器、傳動軸、主減速器、差速器、半軸以及驅動輪等。傳動效率越高,續行里程就越遠。

對低速車來講,現在比較常見的是交流控制系統和永磁同步兩種,這兩種的效率都要高于前兩年大家普遍采用的直流串勵和直流他勵的系統效率。

傳動形式上講,對小型車來說,后驅的結構形式比前驅的效率要高。對同一個產品來說,裝配質量控制的越好,系統的效率會越高。為什么有時候同一批次的車,里程都不一樣,和裝配也有關系的。

7、電池配組好壞對續行里程的影響

電池組放電效率隨著放電電流的增大而緩慢減小。電池在未放電時,電池電壓一致性較好,但是其仍然存在一定的差異。當放電時電池本身存在的一致性隨著放電電流的增大而急劇變差。除了縮小電池組生產制造過程中的差異,成組前通過篩選,有效減少電池組本身存在的差異,也能有效延長其壽命。

所以負責任的廠家,在同一臺車上裝配的電池是要經過成組篩選的,并非隨意組合。這也是為什么當車里有一塊電池發生問題時,最好成組更換的原因。

談到上面關于電池配組的問題,順便回答下絕大部分經銷商的這個疑惑。其實這個問題絕大部分的責任在電池上,而非儀表上。

儀表是通過采集電壓信號來判斷剩余電量,鉛酸電池是一個電化學過程,還受很多因素的影響,比如溫度,比如不同批次的原料差異等,這是一個模擬信號的過程,這些因素的影響并不形成一個函數關系,所以不好準確計算。

也許有一天,可以采取類似阿爾法狗的學習方式來解決,但是當前,這個問題估計還是經常存在的。只能說不斷的縮小差異,完全準確做不到。

8、自放電和電器附件系統的影響

為什么我充滿電,過兩天去開,又跑不遠了?如果長時間存放,有沒有關閉斷電開關,電池存在自放電。有的廠家,電路設計不合理的,放電更快。行駛過程中打開的大燈、空調等都對里程有影響。

說完了電池,電機的選擇上,估計商家朋友也有不少問題:

為什么有的廠2kw的電機也能跑,有的要4kw呢?

為什么爬坡電機發熱這么厲害呢?還會報警停下來呢?

為什么爬坡我加速到底,速度也上不去呢?

為了方便說明問題,我們選擇大家熟悉的“** 330”經濟版為例,該車型整備質量870kg,配置4kw交流電機,采用5塊12v100A電池,最高車速40km/h。下面來進行一個核算:

干貨 | 是誰偷走了純電動車的續航?

從上圖可以看出,當在平路以35km/h速度行駛的時候,2.75kw功率就可以滿足。而保證4人通過15%的坡度,則需要10kw的峰值功率。也就是說,在爬坡的過程中,電機一直處于過載狀態,發熱是必然的事情,當溫度超過電機的設定保護溫度是,就會報警或者停止工作。

那有的朋友會問了:“為什么不直接用10kw的大功率電機呢?”。首先就是成本的問題,價格是大大上升。其次是效率的問題,如果用大電機,那么正常行駛的時候,電機始終在低效率區間工作,經濟性很低。

驅動電機輸出轉矩隨著電機輸入電流的增大而快速上升。電機轉速與負載電流大體呈雙曲線關系,電機轉速隨著電機電流的增大而快速降低。為了保證電機實際工作效率盡可能的高,可以通過重新優化傳動比,使電機盡可能多的運行在高效區,同時在滿足設計要求情況下,盡量選擇較小功率的驅動電機,減少其質量和體積,提升整車的經濟性能。此外,對驅動電機配備合適的控制系統也是非常的重要。比如上述的這款車型,870kg 的重量,選擇4kw的交流電機,還是比較合理的。

9、總結

影響純電動汽車續駛里程最主要的因素是蓄電池本身的性能,電池組的容量、和整車質量,傳動系傳動比、滾動阻力系數、空氣阻力系數等因素對純電動汽車續駛里程的影響也不可忽略。

純電動汽車的續駛里程還與車速有關,在中低速行駛時,有較大的續駛里程,總的趨勢是,車速增大,續駛里程縮短。在車速減小時,電機的效率也降低,電池能量損失較大,續駛里程減少。

純電動汽車的續駛里程與行駛工況密切相關,特別是加速時,電池的放電電流很大,使得蓄電池的有效放電容量減小,因此實際的行駛里程往往與廠家標定的恒速工況下的續駛里程有較大差距。

對于廠家來說研究明白影響電動汽車里程的各種影響因素后,做好接下來的優化匹配工作,使得各種參數達到最佳的配合,將是未來在市場精細化競爭中不可或缺的法寶。里程是終端客戶目前最為關心的元素,希望商家朋友在弄清楚這些原因之后,能夠更好的開展客戶的服務工作。

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