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純電動汽車的續航里程的影響要素

39度創意研究所 ? 2021-04-29 08:46 ? 次閱讀

今后到 2022 年年底的新能源汽車補貼政策終于明確,過渡期結束以后補貼標準在上一年基礎上退坡 10%、20%、30%。而續航里程和能耗兩方面做了更新的要求。目前來看,從政府管理的角度和消費者的需求,都在推動對高續航和低能耗的要求。核心是在整車層面,通過盡可能少的電池來達到最優的續航。本文將探討一下續航里程的影響要素。

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01續航里程的補貼和消費者的需求

續航里程導向型從續航里程來看,政府主管部門一直在推動續航里程的增加,補貼的門檻從 2015 年開始就是在不斷提升特別是 2018 年實行的補貼對長續航里程的車輛還提高了。今年的情況開始繼續往下降, 300-400 公里的可以拿到 1.62 萬元補貼,大于 400 公里的可以拿到 2.25 萬元補貼,都比 2019 年降低了 10%。

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圖 1 國家補貼的續航里程需求

補貼顯著影響的變化能耗的要求,隨著對于電動汽車能耗水平的要求進一步提升,想要獲得 1.1 倍補貼的車型是少數,很多車型只能滿足 1 倍的系數,修訂加大了對于整車企業的要求。

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圖 2 新能源汽車的能耗限制

在消費層面來看,目前核心純電動汽車,具有一票否決權和比較電動汽車最關鍵參數是電動汽車的續航里程。這個續航里程是指汽車在動力電池完全充電(儀表盤充滿的情況下)的狀態下,以一定的行駛工況(類似 60 公里等速、NEDC、WLTP),連續行駛的最大距離。從總體來說,這個數值也成為新能源汽車開發時,根據車型定位、市場銷售及同級別車型的情況確定汽車的續航里程,作為一個標桿關鍵參數。

從細致的劃分來看,影響純電動汽車的續航里程可分為三方面整車、動力系統和優化三大塊。整車主要是涉及到車輛的整體設計,如車輛的空氣動力特性(風阻、整車車身精度)和整車重量和滾阻等等;動力系統主要設計電池的容量和特性;電機和逆變器特性還有整車能量管理策略特別是能量回收的特性;最后就是整車的優化,根據動力總成、空調能量管理和附件能量管理,做一個細致的優化,在電控層面做出平衡,在動力特性和能耗特性上做調整,并保證全生命周期的特性的相似性。

這個續航里程從用戶角度來看,是和用戶使用和環境有關系。這由于是工況依賴(基于工況的測試,與現實的每個駕駛者的操作和道路情況就存在很大的依賴性,存在一定的偏差),也和環境溫度變化有關,所以不同的客戶不同的載重,在不同的道路。

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圖 3 整車企業在不同層級對于續航里程的整車特性的追求

02 整車性能方面的續航影響要素

整車性能層面,與續航里程有關系的因素。純電動汽車在行駛過程中所受到的阻力越大,用于克服阻力而消耗的蓄電池電能就越多,相應的續航能力就越差。汽車行駛阻力主要包括滾動阻力、空氣阻力、加速阻力及坡度阻力。汽車行駛過程中會受到來自滾動、空氣阻力、加速和坡度等多方面的因素影響。

減小空氣阻力對于提高純電動汽車的動力性以及續航能力都有重要作用。對于空氣阻力,可通過改進車身流線來降低空氣阻力系數和減小迎風面積,進而降低整車空氣阻力。風阻系數可以用來評價不同的車輛,速度下風阻系數大的汽車阻力就大,消耗功率大,反之車阻力就小,消耗功率也小。風阻系數小的意義在于,其它條件不變的條件下,純電動汽車的耗電量會小一些,或者相同耗電量下速度快一些。在這個里面,和三電有關的就是電池系統的高度,電池系統的高度對于整車的高度和整車的風阻系數是有直接的關系的。

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圖 4 整車流線圖

實際行駛過程中,除了空氣阻力之外,滾動阻力也是一直存在的,減小滾動阻力對減小整車能耗尤為重要。在這里,減少電動汽車的整備質量,提高電池能量密度,在電池和驅動方面做輕量化的意義,最終的也是反映在滾動阻力上面的。一個電池系統不同的能量密度,從 140Wh/kg 到 180Wh/kg,電池越大對于整車的能耗關系也越大。

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圖 5 車輛速度和滾動阻力系數

小結:在做高里程的車輛的時候,堆電池不是一個辦法,在一定的電池量的條件下,盡可能降低能耗,把里程做起來是目前車輛直觀的工程訴求。如果這個續航里程能經得起用戶使用的實踐不虛,是一款車的核心競爭力。

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