純電動汽車能耗經(jīng)濟性分析

王鑫

摘 要：本文圍繞純電動汽車能耗經(jīng)濟性問題展開分析與討論，首先對純電動汽車能耗實驗臺架系統(tǒng)的基本構(gòu)成以及模擬原理進行初步分析，然后從整車質(zhì)量以及行駛工況這兩個方面入手，探討上述因素對純電動汽車能耗水平的影響，僅供參考。

關(guān)鍵詞：純電動汽車;能耗;經(jīng)濟性

1 純電動汽車能耗實驗臺架系統(tǒng)

純電動汽車以車載電池為能源支持，借助于大功率電動機提供動力支持，是一種全新能源交通工具，與傳統(tǒng)汽車相比，純電動汽車具有結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)換效率高、清潔無污染等一系列特點，行駛過程中為確保車輛自身安全穩(wěn)定，需對汽車能耗水平進行嚴格控制，在所攜帶電能有限的前提條件下，最大限度提高車輛續(xù)駛里程，以確保能耗經(jīng)濟性水平達到理想狀態(tài)，尤其在純電動汽車商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進程不斷推進的背景下，有關(guān)純電動汽車能耗經(jīng)濟性問題的研究必須引起業(yè)內(nèi)人士的高度關(guān)注與重視。

針對純電動汽車能耗問題進行分析模擬的實驗臺架系統(tǒng)由側(cè)功機及其控制子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、電池組供電子系統(tǒng)以及被測電機驅(qū)動子系統(tǒng)這幾個部分構(gòu)成。能耗實驗臺架系統(tǒng)進行模擬的基本原理是：測功機及其控制子系統(tǒng)與電機同軸連接，面向被測電機提供負載支持并確保負載處于可控狀態(tài)下，同時經(jīng)電池組面向被測電機控制器提供電流電壓支持，電機驅(qū)動系統(tǒng)輸入、輸出電壓、電流、功率、轉(zhuǎn)速等相關(guān)指標經(jīng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行測量，并對機械功率進行推算。在對純電動汽車道路行駛工況進行實驗臺架模擬的過程當中，測功機根據(jù)模擬汽車在正常行駛狀態(tài)下作用于電機軸上實際負載水平運行，被測電機根據(jù)預設(shè)工況轉(zhuǎn)速運行，在時間上保持同步狀態(tài)。模擬實驗進行中，由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對相關(guān)實驗數(shù)據(jù)進行采集，對續(xù)駛里程以及能耗進行推算。整套純電動汽車能耗實驗臺架系統(tǒng)運行過程當中，電池組面向純電動汽車用電機驅(qū)動系統(tǒng)提供電流以及電壓支持，工控機搭載CAN總線技術(shù)對被測定電機轉(zhuǎn)速變化進行控制，測功機加載變化基于RS232串行總線技術(shù)進行控制，電機輸出轉(zhuǎn)速以及扭矩作用力大小經(jīng)由轉(zhuǎn)矩儀進行測定，通過功率積分對所消耗能量進行計算，控制信號和采集數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的接口卡實現(xiàn)與工控機的通信與信號的處理。

2 實驗結(jié)果分析

以新一代ECUV純電動汽車為例，構(gòu)建能耗實驗室臺架系統(tǒng)，對不同整車質(zhì)量、不同車速條件下的百公里單位耗電量進行測試，以評估純電動汽車能耗經(jīng)濟性。

1）整車質(zhì)量對能耗經(jīng)濟性影響。對于純電動汽車而言，整車質(zhì)量在很大程度上影響車輛能耗水平，為降低能耗，關(guān)鍵是以安全保障為前提，對整車質(zhì)量進行控制，以降低車輛行駛過程中所承受阻力，即降低加載扭矩值。因此，在維持其他參數(shù)恒定的前提下，利用實驗室臺架系統(tǒng)，對不同整車質(zhì)量條件下能耗情況進行模擬，模擬結(jié)果如下圖（見圖1）所示。圖1數(shù)據(jù)顯示：車速恒定條件下，整車質(zhì)量與百公里單位能耗呈正相關(guān)關(guān)系。以行駛速度60.0km/h為例，整車質(zhì)量自850.0kg提高至1250.0kg，所對應(yīng)電能的消耗提高2.16kWh。同時，由于純電動汽車車身材質(zhì)以全鋁為主，質(zhì)量較正常車輛降低10.0%左右，因此百公里單位行駛可節(jié)約6.0%～7.0%能耗水平。從上述數(shù)據(jù)上來看，降低純電動汽車整車質(zhì)量對提高能耗經(jīng)濟性有積極意義，可促進車輛續(xù)駛里程的增加。

2）行駛工況對能耗經(jīng)濟性影響。遵循現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范中要求，在20.0km/h～120.0km/h區(qū)間范圍內(nèi)，按照10.0km/h的增長幅度進行測試，并對純電動汽車電池組所對應(yīng)能量狀態(tài)進行記錄，對續(xù)駛里程進行計算。模擬結(jié)果如下圖（見圖2）所示。圖2數(shù)據(jù)顯示：純電動汽車行駛速度與百公里單位能耗存在正相關(guān)關(guān)系，與續(xù)駛里程存在負相關(guān)關(guān)系，續(xù)駛里程增加的關(guān)鍵在于保持低速行駛狀態(tài)以及降低能耗水平。在60.0km/h速度行駛狀態(tài)下，百公里單位能耗水平測定結(jié)果為9.96kWh，而在80.0km/h速度行駛狀態(tài)下，百公里單位能耗水平測定結(jié)果為11.85kWh，同時前者續(xù)駛里程為223.0km，高于后者續(xù)駛里程185.0km。

3 結(jié)束語

本文上述分析中通過構(gòu)建能耗實驗室臺架系統(tǒng)的方式，對純電動汽車百公里單位能耗經(jīng)濟性問題進行研究與分析，分別研究能耗經(jīng)濟性受整車質(zhì)量以及行駛工況的影響。實驗室臺架系統(tǒng)測定結(jié)果顯示：純電動汽車盡可能降低車身質(zhì)量，同時在低速狀態(tài)下行駛，對控制百公里單位能耗水平，提高能耗的經(jīng)濟性，增加汽車續(xù)駛里程有重要意義與價值，能夠為后續(xù)純電動汽車能耗設(shè)計以及開發(fā)優(yōu)化提供重要指導與參考。

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