純電動車環(huán)境溫度變化續(xù)駛里程性能分析

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1、純電動車環(huán)境溫度變化續(xù)駛里程性能分析李麗、童榮輝、康飛、朱翔宇（上海汽車集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安研路201號）摘要：本文揭示了純電動車?yán)m(xù)駛里程隨溫度變化趨勢，從三個方面分析溫度影響整車能耗的表現(xiàn)及原因，詳細(xì)闡述了不同溫度下的整車內(nèi)阻、空氣阻力和電池充放電能力，并將純電動車與傳統(tǒng)車進(jìn)行對比，從節(jié)省能耗角度出發(fā)，提出提高續(xù)駛里程的方法。關(guān)鍵詞：續(xù)駛里程純電動車整車內(nèi)阻溫度主要軟件：AVLCRUISE1.前言電動汽車以其清潔和可再生能源的優(yōu)勢，并由于傳統(tǒng)汽車的能源和環(huán)境問題的日益突出，使得對于電動汽車的研究，商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化處于日漸重要的地位。但由于車載能源（電池）的比能量與石油燃料相比差距很

2、大，使得電動汽車一次充電的續(xù)駛里程較短，而且容易受到環(huán)境溫度的制約，再加上基礎(chǔ)設(shè)施問題，使得電動車的普及存在很大困難。當(dāng)前國內(nèi)外對于純電動車?yán)m(xù)駛里程的定義一般都是基于常溫來確定，在電動車實(shí)際普及過程中，絕大多數(shù)客戶都沒有意識到環(huán)境溫度對電動車?yán)m(xù)駛里程的影響是非常大的。對不同溫度下純電動車?yán)m(xù)航能力的表現(xiàn)，目前業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為主要是由動力電池性能衰減造成的，而對其他的影響因素沒有過多的關(guān)注，本文基于公司全新平臺的純電動車性能開發(fā)工作，分析發(fā)現(xiàn)，多種因素直接或者間接影響了純電動車?yán)m(xù)駛里程隨溫度變化的趨勢，在車輛實(shí)際開發(fā)過程中，我們通過理論仿真分析和各種試驗(yàn)驗(yàn)證并量化了各因素對于純電動車?yán)m(xù)駛里程隨溫度

3、變化的影響，對將來的開發(fā)提供了大量的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。2.整車?yán)m(xù)駛里程關(guān)鍵影響因素分析為了系統(tǒng)的分析溫度對于純電動車?yán)m(xù)駛里程的影響，結(jié)合純電動車動力系統(tǒng)特性及傳統(tǒng)車輛燃油經(jīng)濟(jì)性開發(fā)過程中的經(jīng)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)以下因素對純電動車?yán)m(xù)駛里程隨溫度變化的有關(guān)鍵影響：圖1續(xù)駛里程環(huán)境溫度影響因素我們將純電動車?yán)m(xù)駛里程環(huán)境溫度影響因素定義為兩大類：被動影響因素和主動影響因素，其中被動影響因素包括環(huán)境溫度變化下整車動力電池的性能變化，整車內(nèi)阻的變化以及整車空氣阻力的變化；主動影響因素主要是整車電負(fù)荷的變化，在環(huán)境溫度變化下空調(diào)系統(tǒng)的制冷及制暖能量消耗對整車?yán)m(xù)駛里程有著直接的影響，但這一部分影響基于不同的客戶需求

4、它的影響也是不同的。為了客觀的衡量溫度對整車?yán)m(xù)駛里程的影響，本文將著重對被動影響因素進(jìn)行分析。2.1整車動力電池隨溫度變化的影響當(dāng)前用作純電動車驅(qū)動的動力電池主要有鉛酸電池和鋰電池，而鋰電池又是當(dāng)今國內(nèi)純電動乘用車的主要動力源。由于存在化學(xué)反應(yīng)，電池內(nèi)阻會隨著環(huán)境溫度產(chǎn)生相應(yīng)的波動，從而造成電池放電能力的變化，通過大量的動力電池子系統(tǒng)的試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)本公司車型動力電池放電性能呈以下曲線波動：圖2電池放電性能分析2.2整車內(nèi)阻隨溫度變化的影響整車內(nèi)阻隨溫度變化的影響主要通過整車傳動系以及輪胎來實(shí)現(xiàn)，其中整車傳動系又有如驅(qū)動半軸、輪轂軸承在不同溫度下由于潤滑系統(tǒng)特性變化引起阻力的波動；還有制動系

5、統(tǒng)如制動鼓、制動盤及摩擦片之間配合由于溫度變化引起的材料熱脹冷縮而到導(dǎo)致的托滯力矩的波動；最后是輪胎滾動阻力，在不同溫度下，橡膠材料的彈性滯后損失差別較大，不同的輪胎材料配方不一樣，溫度對其性能影響也不一樣，隨著溫度的降低，輪胎的抗?jié)窕阅芴岣撸街ψ兇螅瑵L阻變大。所有以上因素的影響可以通過整車內(nèi)阻試驗(yàn)測試（VehicleLossTest）來進(jìn)行分析得出，通過整車內(nèi)阻測試（VehicleLossTest）我們發(fā)現(xiàn)，整車內(nèi)阻隨溫度變化也產(chǎn)生了非常大的波動，在0度和25度下，本公司純電動車內(nèi)阻值達(dá)到了30%以上的差異。圖3整車高低溫內(nèi)阻表現(xiàn)究其原因，通過各單項(xiàng)拆解對比測試我們發(fā)現(xiàn)其中的主要阻

6、力源來自輪胎，其貢獻(xiàn)了大約25%的阻力增加，其余的如傳動軸及軸承阻力貢獻(xiàn)了2-5%，制動系統(tǒng)貢獻(xiàn)了1%。2.3整車空氣阻力隨溫度變化的影響整車空氣阻力隨溫度變化的影響主要是空氣密度的變化和濕度的差異，一般來說，溫度越低，空氣阻力越大，濕度越大空氣阻力也越大。N6005004003002001000020406080100VehicleSpeed(Km/h)0度25度圖40°C和25°C的滑行曲線對比3.純電動車不同溫度下續(xù)駛里程計(jì)算模型搭建基于前面分析的純電動車不同溫度下續(xù)駛里程的影響因素分析，為了綜合了解這些因素對整車?yán)m(xù)駛里程最終的數(shù)值變化影響，我們搭建了Cruise仿真模型并進(jìn)行了計(jì)算

7、。3.1模型搭建方法對于續(xù)駛里程的計(jì)算我們統(tǒng)一使用NEDC工況來進(jìn)行計(jì)算，純電動車Cruise模型搭建參數(shù)輸入相對傳統(tǒng)車最關(guān)鍵的變化就是動力總成，由發(fā)動機(jī)變速箱更換成電機(jī)和電池，在搭建過程中關(guān)鍵要考慮各子系統(tǒng)模型的策略及參數(shù)輸入：動力電池SOCwindow動力電池不同溫度下的電池充放電曲線不同溫度下的電池充放電內(nèi)阻曲線驅(qū)動功率扭矩特性曲線驅(qū)動系統(tǒng)Cruise續(xù)駛里程計(jì)驅(qū)動系統(tǒng)效率特性曲線算模型整車整車不同溫度下滑行曲線整