淺談純電動(dòng)車整車電平衡

范道祥

奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司 安徽蕪湖 241000

1 純電動(dòng)車整車電平衡的設(shè)計(jì)原則

純電動(dòng)車整車電平衡的設(shè)計(jì)原則有動(dòng)態(tài)平衡和靜態(tài)平衡，動(dòng)態(tài)平衡是DC-DC必須在絕大多數(shù)情況，都能夠給整車各用電器提供足夠的電能，同時(shí)又能給蓄電池充電；靜態(tài)平衡是車輛在停車鎖車情況下，一段時(shí)間停放（45天），車輛能整車READY啟動(dòng)。

2 純電動(dòng)車整車電平衡理論計(jì)算

DC-DC、蓄電池和整車用電負(fù)載之間電能產(chǎn)生與消耗的相互制約的關(guān)系，是電量在DC-DC、蓄電池和整車用電負(fù)載之間在各種不同的工況下形成的一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，且這種平衡是在一定范圍內(nèi)或一定時(shí)間內(nèi)保持。

為計(jì)算DC-DC、蓄電池參數(shù)和確認(rèn)整車用電器的電量，首先要確認(rèn)車型，再汽車按行駛狀況大致可分8種：平常日間、平常夜間、冬季日間、冬季夜間、夏季日間、夏季夜間、冬季雪夜、夏季雨夜。在計(jì)算DC-DC輸出電流時(shí)通常選取夏季雨夜工況，因?yàn)橄募居暌归_啟的電器部件最多，DC-DC輸出電流能滿足夏季雨夜的用電量，就能滿足其他工況的正常行駛[1]。

2.1 用電器電量確認(rèn)

各用電器的用電量首先是本身自己的功率大小，然后根據(jù)用電頻率確認(rèn)用電量的大小。用電器一般分為長(zhǎng)時(shí)工作用電設(shè)備，短時(shí)工作用電設(shè)備，瞬時(shí)用電設(shè)備，以奇瑞新能源小螞蟻車型的為例：

整車用電量是根據(jù)不同的工況，夏季雨夜最小用電量為開后霧燈，取電口接小功率器件工況，最大用電量為開后霧燈，開雙閃，同時(shí)取點(diǎn)口接大功率器件的情況，電流I的范圍如下：74.884≤I≤93.214

2.2 蓄電池選型

蓄電池的選擇一般考慮兩個(gè)方面一個(gè)是起動(dòng)過(guò)程中消耗的電量；一個(gè)是靜態(tài)過(guò)程中消耗的電量，就是車輛放置時(shí)需要消耗的電量。因?yàn)槭羌冸妱?dòng)車，起動(dòng)能量可以不考慮?？紤]靜態(tài)電流消耗的就可以了，一般考慮時(shí)間為45天，靜態(tài)電流大小為20mA，蓄電池一般選擇為45AH。

2.3 DC-DC的選型

在選擇DC-DC功率大小時(shí)需要預(yù)留一定的余量，需要大于整車用電器的電量，可以給蓄電池有一定的電量補(bǔ)充。

3 純電動(dòng)車整車電平衡試驗(yàn)驗(yàn)證

整車電平衡試驗(yàn)主要是圍繞以DC-DC、蓄電池與汽車用電負(fù)載三方關(guān)系展開的以系統(tǒng)的觀點(diǎn)進(jìn)行的各種匹配性試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)條件

汽車行駛工況：指車輛在城市道路需要經(jīng)常起停、加速減速；

用電負(fù)載假定環(huán)境條件

夏季雨夜：夏季環(huán)境溫度（35±5）℃，下雨天氣夜晚；

冬季雪夜：冬季環(huán)境溫度（-20±10）℃，下雪天氣夜晚；

注：以上兩個(gè)環(huán)境條件均為假定環(huán)境條件，比如夏季雨夜用電負(fù)載，即假定車輛在夏季雨夜環(huán)境條件下行駛，駕駛員可能會(huì)打開的用電負(fù)載，不一定是真實(shí)環(huán)境條件。

電器靜止?fàn)顟B(tài)：指汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)（未READY），關(guān)閉所有能直接關(guān)閉的汽車電氣負(fù)載，并將汽車置于閉鎖狀態(tài)后，電器系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)時(shí)的電器系統(tǒng)狀態(tài)。

靜態(tài)電流：汽車處于電器靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電器負(fù)載消耗蓄電池的電流。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果

用電負(fù)載特性：試驗(yàn)后各個(gè)電器負(fù)載電流值應(yīng)符合設(shè)計(jì)定義值。

電平衡性能：標(biāo)準(zhǔn)把蓄電池容量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。電平衡性能受氣候條件、駕駛條件以及用電負(fù)載狀態(tài)影響，要求在本標(biāo)準(zhǔn)所列各種工況下，蓄電池容量都能保持在一個(gè)比較好的狀態(tài)。

城市工況：試驗(yàn)后蓄電池容量不得低于20h率實(shí)際容量Ce的85%。

靜態(tài)電流：試驗(yàn)后靜態(tài)電流值不高于整車及電器件定義目標(biāo)值。

3.3 試驗(yàn)過(guò)程

（1）試驗(yàn)前期要求。

取樣：試驗(yàn)樣車各用電負(fù)載的電器性能應(yīng)達(dá)到工裝件的要求，并建議優(yōu)先選用試驗(yàn)車型的最高配置。

試驗(yàn)設(shè)備有：電流傳感器，電流傳感器在負(fù)載特性測(cè)試、電平衡道路試驗(yàn)的精度不低于2%，在起動(dòng)性能試驗(yàn)的精度不低于3%；數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器其精度不低于1%，采樣頻率設(shè)置不低于1000Hz；蓄電池測(cè)試儀，蓄電池測(cè)試儀其精度不低于0.1%。

（2）試驗(yàn)準(zhǔn)備。將車輛上高壓，DC-DC運(yùn)行20min，以使蓄電池達(dá)到一定的電量水平，以保持蓄電池電壓基本穩(wěn)定。

（3）要測(cè)試的負(fù)載。左近光燈、右近光燈、左遠(yuǎn)光、右遠(yuǎn)光、后除霜、危險(xiǎn)警報(bào)燈、喇叭、制動(dòng)燈、鼓風(fēng)機(jī)、座椅調(diào)節(jié)、座椅加熱、壓縮機(jī)、左右前霧燈、倒車燈、門玻璃升降（左前和左后）、高低速風(fēng)扇，雨刮等。

①通過(guò)電器盒標(biāo)簽找到所列用電負(fù)載，然后拔掉要測(cè)量的用電負(fù)載保險(xiǎn)；

②用一段導(dǎo)線兩端分別插到保險(xiǎn)插座的兩端，然后將傳感器套住導(dǎo)線；

③啟動(dòng)車輛，用數(shù)據(jù)采集器測(cè)量蓄電池工作電壓，用電負(fù)載正常工作電流，用電負(fù)載峰值電流。

注意事項(xiàng)：

①每次只測(cè)量一個(gè)用電負(fù)載，更換測(cè)試用電負(fù)載需把點(diǎn)火開關(guān)打到OFF檔；

②對(duì)于一些用電負(fù)載，有多個(gè)用電檔位，如空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)、雨刮高低速、玻璃升降器的運(yùn)行與堵轉(zhuǎn)狀態(tài)、音響的高低音等，要測(cè)量其在各種情況下的一系列耗電量，特別是最高值與一般值，對(duì)各用電負(fù)載耗電電流分別進(jìn)行測(cè)量，得出其用電負(fù)載耗電量列表。

（4）路況與行駛條件。城市及城市綜合工況試驗(yàn)：路況要求最高車速不超過(guò)50km/h的車流量較大的城市道路，試驗(yàn)時(shí)要求隨車流行車，不得超車；

（5）試驗(yàn)時(shí)間。城市以及城市綜合工況試驗(yàn)要求在晚下班高峰時(shí)間段進(jìn)行。城市工況時(shí)間從17：00至19：00，運(yùn)行2h；其中，運(yùn)行中間允許短暫停車休息（不得超過(guò)15分鐘），休息時(shí)車輛要熄火，并且不得打開用電負(fù)載。

（6）試驗(yàn)方法。

①安裝試驗(yàn)蓄電池：先利用非試驗(yàn)蓄電池將車開至試驗(yàn)地點(diǎn)，然后停車換上預(yù)處理過(guò)的蓄電池。

②開始試驗(yàn)：打開數(shù)據(jù)采集器開始記錄數(shù)據(jù)，立即起動(dòng)車輛進(jìn)行道路試驗(yàn)。

③按照城市工況負(fù)載定義表的順序逐步打開用電負(fù)載。因?yàn)槁窙r原因臨時(shí)開啟行車安全用電器需要在試驗(yàn)記錄表中加以記錄（如打開表中未列用電負(fù)載需記錄打開時(shí)間，原因等）；

④試驗(yàn)結(jié)束后及時(shí)將試驗(yàn)蓄電池更換為非試驗(yàn)用蓄電池，待蓄電池恢復(fù)常溫后，測(cè)量蓄電池的C20。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)DC-DC、蓄電池與用電器的理論設(shè)計(jì)計(jì)算；可以正確選型DC-DC的大小和蓄電池的大?。辉偻ㄟ^(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證選擇DC-DC與蓄電池的正確性。