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电动汽车续驶里程分析

2020-08-17 23:53:08·  来源：《电动汽车续驶里程分析》  作者：江淮大众汽车有限公司  
　
前言

电动汽车自诞生及其普及发展过程中，一直受到里程问题的影响，电动汽车的续驶里程是指电动汽车上动力电池以满电状态开始到标准规定的试验结束时所行驶的里程，它是电动汽车重要的经济性指标。电动汽车续驶里程短，是造成电动汽车商业化发展的瓶颈。

本文通过纯电动汽车理论数据与实际测试的对比，证明通过仿真分析软件能够节约开发成本，提高工作效率，仿真与结果差距较小。通过设置不同使用工况，分析其他耗电部件对续驶里程带来的影响，从而给用户提出建议。

1 整车续驶里程仿真分析

1.1 滑行阻力数学模型

汽车滑行阻力主要包括空气阻力、滚动阻力、传动阻力、制动器拖滞力、转毂轴承阻力以及车辆前束引起的阻力等，一般认为汽车滑行阻力与车速满足二次函数关系，即：
 
电动汽车续驶里程分析1
 
（1）式中，v为速度，F0、F1、F2为待定系数，可以由滑行数据通过最小乘法拟合得到。

经过优化后的P0样车实测道路滑行阻力系数为：F0=181.62，F1=1.1262，F2=0.0322。
 
 
1.2 电驱动系统参数更新

不同电压平台下电机的外特性曲线如图1及图2所示，从外特性曲线看出，不同电压平台下电机峰值输出扭矩为270Nm，峰值输出功率不低于85kw。
电动汽车续驶里程分析
 
台架标定电驱动系统效率MAP如图3所示，系统效率大于90%的区域约占总区域54.3%，系统效率大于80%的区域约占总区域的86.9%，高效率区域分布在2000-4000rpm范围内，对整车经济性的贡献较大。
 
1.3 整车仿真模型更新

基于整车、电驱动系统实测数据，在软件中建立并更新整车仿真模型。模型如下图4所示。
 
将仿真数据输入到图4所示模型中，得到的分析结果如下所示。
 
 
将整车动力性、经济性实测数据与仿真数据对比，在满足开发目标的基础上，实测值与仿真值之间差值较小，误差在3%以内。
 
 
2 整车实际工况测试

通过仿真分析可以得到NEDC工况下的续驶里程，仿真值与试验值之间的差值较小，有利于提升研发效率，节约试验成本。但在实际的使用过程中发现车辆的实际使用里程与仿真分析存在较大误差，因此设计不同工况下的实际使用工况，通过对比找出影响续驶里程的因素，对实际用户使用有一定的借鉴及指导意义。

2.1 整车能耗原理图

结合整车高压架构，得出车辆在放电过程的整车能耗原理图如下所示，电池包放电至高压配电盒，高压配电盒内部设计有继电器，控制相关部件的开启及关闭；DC/DC将电池高压电转化为低压电，为12V蓄电池提供能量来源，同时整车设计有制动能量回收，车辆在刹车及滑行过程中的能量回收能够为电池包充电，从而能够实现整车能量的回收，提升用户实际使用里程。
 
2.2 整车试验

通过同时开展不同试验，5组试验数据对比，分析不同工况下整车的续驶里程。整车试验过程中主要变动项为空调的状态，可以分为开启与关闭两种状态，但是开启又可分为内循环及外循环两种模式；不同车速下续驶里程；能量回收可以分为高与低两种模式。
 
 
通过对试验过程中数据分析，得到以下结果。
 
从图10可以看出，测试车辆1速度变动的波动比较大，车速的范围基本处于20km/h至100km/h之间，测试2及测试3速度比较集中，基本上集中80km/h至100km/h之间，测试4与测试5车速较低，基本上处于40km/h与60km/h之间，满足试验要求。
 
从图11可以得出，空调位于Auto模式，但选择外循环模式，整车的压缩机功率相对于其他几组来说比较高，从试验数据可以看出测试2与测试3，相同的工况空调外循环整车能耗相对内循环来说较高，从而导致整车显示的里程与实际里程存在较大差距。
 
从图12可以看出，前三组测试电池包放出电量基本上位于20kwh左右，但后两组测试电池包的放出能量15.5kwh左右，明显偏低。故车辆的速度会对整车能耗产生较大的影响。
 
 
 
从图13可以看出，测试1、测试4及测试5，这三组试验能量回收较高，显示剩余里程与实际剩余里程较为接近，也说明能量回收对整车续驶里程的提升具有较大的意义。

通过对比分析得出以下结论：多数情况下汽车都是在等速、加速、减速等多种复杂工况下行驶的。多工况下，只算出一个循环的耗电率即完全反映了续驶里程的大小。在一个循环中消耗的电能与行驶里程的比值定义为耗电率。结合能量回收，耗电率愈小则续驶里程愈长，经济性愈好。从实验数据分析得出车速维持在60km/h左右，整车里程表现明显优于高速。空调的模式对续驶里程的影响较大，同时能量回收有利整车续驶里程的提升。

3 结论

空调的内外循环会对整车续驶里程带来较大的影响。

行驶过程中尽量做到平顺，减少急加速急减速，有利于提升续驶里程，同时车速维持在60km/h对整车经济性更加有利。

选用能量回收较多，有利于提升整车里程。

低滚阻的轮胎虽然在本文中没有提及，但较多的试验数据已经证明，低滚阻轮胎及其保持的合理气体压力对续驶里程有利。

良好的驾驶习惯更有利于提升整车续驶里程，尤其表现在电动汽车，在夏季长时间行驶，静置一段时间充电，有利于降低电池温度，减少充电过程中由于冷却电池带来的能耗损失。冬季在使用过后立即充电有利维持电池温度，降低由于加热电池温度带来的热量损失。
 
 
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