純電動(dòng)汽車儀表顯示續(xù)駛里程策略研究

王慧宇，鐘日敏，黃祖朋

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007）

引言

目前，電動(dòng)汽車已成為全球汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，在中國(guó)國(guó)內(nèi)尤其亮眼。2017年以來(lái)，中國(guó)政府加大了環(huán)境保護(hù)的力度，大力推廣新能源汽車，不僅出臺(tái)了“雙積分政策”，也在考慮制定禁售燃油車的時(shí)間表。這一系列舉措助推中國(guó)成為了全球最大、發(fā)展最快的電動(dòng)汽車市場(chǎng)[1]。

電動(dòng)車產(chǎn)銷量持續(xù)火爆使得消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車越來(lái)越關(guān)注，尤其是電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程[1]。對(duì)于目前已經(jīng)上市銷售的電動(dòng)汽車，其公布的續(xù)駛里程基本是基于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)得到的，與用戶用車過(guò)程中實(shí)際的續(xù)駛里程有較大偏差。這種偏差會(huì)對(duì)用戶用車體驗(yàn)造成一定的影響，如果偏差太大甚至還會(huì)導(dǎo)致用戶抱怨。

用戶在實(shí)際用車過(guò)程中主要根據(jù)儀表顯示的剩余續(xù)駛里程來(lái)判斷的車輛剩余續(xù)駛里程。因此，研究如何最大限度地降低儀表顯示剩余續(xù)駛里程與車輛實(shí)際續(xù)駛里程的差值十分必要。

1 影響因素分析

1.1 儀表顯示剩余續(xù)駛里程影響因素分析

電動(dòng)車的儀表顯示剩余續(xù)駛里程主要受滿電里程值和電池包剩余電量影響。滿電里程值是按照GB/T 18386規(guī)定的續(xù)駛里程試驗(yàn)方法進(jìn)行NEDC循環(huán)測(cè)試得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有一定的可靠性。

1.2 車輛實(shí)際續(xù)駛里程影響因素分析

目前對(duì)純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程影響比較大的因素有：電池包電量、電池包充放電特性、環(huán)境溫度、行車工況、高壓用電器使用情況等。其中，環(huán)境溫度主要通過(guò)影響電池包充放電特性來(lái)間接影響車輛實(shí)際續(xù)駛里程。

1.3 偏差影響因素分析

經(jīng)過(guò)上面的分析對(duì)比，可以看出車輛實(shí)際續(xù)駛里程影響因素比儀表顯示剩余續(xù)駛里程影響因素多了電池包充放電特性、環(huán)境溫度以及高壓用電器使用情況這幾項(xiàng)。這些新增因素會(huì)導(dǎo)致兩者之間不可避免地存在偏差。因此，將環(huán)境溫度因素考慮進(jìn)儀表顯示策略的設(shè)計(jì)當(dāng)中，可以使儀表顯示剩余續(xù)駛里程更加靈活精確，提升用戶用車體驗(yàn)。

2 考慮環(huán)境溫度因素的儀表顯示策略

Sato 等人[2]的研究表明，當(dāng)電池溫度高于 50 ℃時(shí)，放電效率和使用壽命都會(huì)有較大的衰減。Pesaran 等人［3］提出電池的最佳工作溫度范圍是 25 ℃～40 ℃，當(dāng)電池溫度低于 0 ℃時(shí)，放電過(guò)程比較困難。由此可知，環(huán)境溫度主要通過(guò)影響電池充放電特性來(lái)間接影響車輛實(shí)際續(xù)駛里程。

事實(shí)上，電池包容量保持率這一參量已經(jīng)考慮了環(huán)境溫度對(duì)于電池包充放電特性的影響，因此，在開(kāi)發(fā)計(jì)算儀表顯示剩余續(xù)駛里程的程序時(shí)只需加入對(duì)電池容量保持率的考量即可。儀表顯示里程在滿電時(shí)應(yīng)不區(qū)分電池包溫度，只按滿里程顯示。為防止里程隨溫升突增，可以取上一時(shí)刻值作為儀表顯示值。具體計(jì)算公式如下：

式中，D為儀表顯示剩余續(xù)駛里程；Dmax為滿電續(xù)駛里程值，由續(xù)駛里程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出；Q為電池包SOC系數(shù)，隨電池包SOC增大而增大，最大為1；K為電池容量保持率，在不同電池包電量和溫度下有不同。如下圖1和圖2所示，電池包SOC系數(shù)和容量保持率可結(jié)合整車SOC及不同環(huán)境溫度進(jìn)行試驗(yàn)標(biāo)定得出。

圖1 某款電池包的SOC系數(shù)MAP圖

圖2 某款電池包的電池容量保持率MAP圖

3 測(cè)試工況

使用某款純電動(dòng)車進(jìn)行城市道路工況模擬測(cè)試，均速在50 km/h～60 km/h，最高車速不超過(guò)70 km/h且時(shí)間較短，每降低5%SOC后停車加速。

4 測(cè)試結(jié)果

4.1 考慮環(huán)境溫度策略的測(cè)試結(jié)果

根據(jù)測(cè)試工況得出數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 某純電動(dòng)車考慮環(huán)境溫度策略的城市路況模擬

據(jù)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每5%SOC變化里程顯示差值與實(shí)際行駛里程相差不超過(guò)7 km，且里程顯示變化值與實(shí)際行駛里程差值穩(wěn)定（表1）。

4.2 無(wú)本文策略測(cè)試結(jié)果

根據(jù)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高SOC下里程顯示差值與實(shí)際行駛里程的差值較大，低SOC時(shí)實(shí)際行駛里程比里程顯示差值大（表2）。

表2 某純電動(dòng)車未考慮環(huán)境溫度策略的城市路況模擬

4.3 總結(jié)分析

對(duì)比以上試驗(yàn)結(jié)果可知：未考慮環(huán)境溫度因素下實(shí)際儀表顯示續(xù)駛里程變化值與實(shí)際行駛里程對(duì)應(yīng)關(guān)系不準(zhǔn)確且不穩(wěn)定，波動(dòng)較大；考慮了環(huán)境溫度，可明顯降低儀表顯示剩余續(xù)駛里程與車輛實(shí)際續(xù)駛里程的偏差，效果良好。

5 結(jié)論

本文考慮了環(huán)境溫度因素對(duì)車輛實(shí)際里程的影響，將其引入到了儀表顯示續(xù)駛里程的測(cè)試設(shè)計(jì)當(dāng)中。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用本文策略可有效地提升儀表顯示的精確度，提升用戶體驗(yàn)。