纯电动汽车续驶里程影响因素

摘要：作为解决能源匮乏问题和汽车尾气引发的气候问题的最佳方案之一，纯电动汽车已成为红海世界并被世界各国重点关注。到2035年，节能汽车与新能源汽车年销量各占50％，汽车产业实现电动化转型，随着纯电动汽车电池的技术性能等相关技术的不断进步，并逐步走向成熟，纯电动汽车将会接近或者达到燃油汽车的性能水平。

关键词：整备质量；减速器速比；续驶里程；纯电动汽车

引言

随着目前新的储能技术如超级电容、电池管理技术的快速发展，复合电源作为一种新的电动汽车储能解决方案，成为研究热点，研究领域集中在储能材料开发、储能材料的建模与参数匹配、电源拓扑结构设计、电源转换技术、能量管理技术等方面。能量管理作为复合电源系统核心，目的在于合理分配锂电池与超级电容的输出功率，防止锂电池因为功率输出过高导致输出电流过高，同时在电动汽车制动能量回收时，利用超级电容的功率特性提高能量回收率。

1电动汽车控制系统工作原理

要想提高纯电动车续驶里程，首先要知道纯电动汽车控制系统是如何工作，以某款商用车为例，通过驾驶者控制踏板及档位操作、动力系统的相关信息及车辆自身状态的判断，给出模拟电子信号给控制器或处理器，选择驱动模式后，由控制器或处理器将模拟信号处理后控制电动机的输出功率、转速及正反转。纯电动车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，其由电力驱动及控制系统、驱动力传动机械系统组成。结合控制系统可知提高措施主要有三方面：1、电机控制；2、动力电池管理；3、整车设计。分别对其介绍如下：（1）整车控制部分：整车控制部分主要是判断操纵者意愿，根据车辆行驶状态和电池、电机系统的状态合理分配；（2）电机及电机驱动部分：电机及其驱动部分功能是电能和机械能的相互转换的子系统，其功能是接受整车控制器的转矩信号，驱动车辆行驶、转向和再生制动回馈能量，同时监控电机系统状态并故障报警和处理；（3）电池、电池管理和电压转化部分：这部分的作用主要是进行能量的贮存及能量的释放、需要电压的转换和电池状态的检测等等。

2纯电动汽车续驶里程控制分析

2.1车载蓄电池能量的确定

按续驶里程指标确定车载蓄电池能量。续驶里程有两种指标，分别是以特定车速（如60km/h）匀速行驶和综合工况行驶所能达到的里程数。显然综合工况下的续驶里程较低，通常约为60km/h等速行驶所能达到续驶里程的60%～80%。考虑到新旧蓄电池等因素，需进行适当的冗余设计，通常将所得值再增加10％～30％的冗余量。确定满足设定续驶里程指标所需车载蓄电池能量可采用如下两种方法：1.能量利用率Н计算法。考虑到蓄电池荷电状态SOC的应用范围一般为10％～90％，需按蓄电池可放出总能量的80%计算。利用前述所得相应车速行驶时的能量利用率Н（kW·h/km），乘以所要求的续驶里程数后，再除以0.8即为所要确定的车载蓄电池能量（kW·h）；2.实际行驶估算法。即携带预估所需能量的蓄电池，充满电后按所设定的车速工况行驶，将达到的最大里程数与所定续驶里程数之比进行折算。考虑到蓄电池增减使车载质量变化而影响续驶里程，应乘适当修正系数。

2.2双模糊控制能量管理策略建立

针对所设计车型，将汽车需求功率分为3个层级，汽车需求功率小于电机额定功率10%区间划分为低功率区间，在电机额定功率10%-40%范围内为中等功率区间，40%以上为高功率区间。超级电容在高功率区间内要能有效抑制锂电池大电流；在低中等功率区间内在削弱锂电池局部峰值电流的同时，还能保持较高剩余电量以满足未来时刻的大功率需求。SOCb为锂电池剩余电量，SOCsc为超级电容剩余电量，P为汽车需求功率，Pb为锂电池输入输出功率，Psc为超级电容输入输出功率。在汽车制动能量回收时，优先由超级电容回收能量。在低功率区间内，汽车由锂电池供电，同时若超级电容剩余电量未达到规定容量时，为满足未来时刻功率需求，锂电池以一定输出功率占比K为超级电容充电。当超级电容大于最低容量要求时，在中等功率区间内，利用模糊控制器1获得超级电容输出功率占比K1；在高功率区间内，利用模糊控制器2获得超级电容输出功率占比K2。

2.3改善能量管理，降低不必要能量使用率

适当提高动力电池SOC的使用范围适当提高动力电池SOC使用窗口，需要注意动力电池在低SOC情况下的输出电流／功率限制，需要保证输出的功率限制能够满足固定匀速时的功率需求；同时为了尽可能多的接受回收的能量，应满足所设定的峰值充电功率／回充功率要求。各单体SOC一致性很大程度上决定了动力电池组放电能力，因此动力电池的充放电能力受单体充放电能力的影响，其中在低温、低SOC的情况下，单体电池的充点电能力会受到限制；在低温、高SOC的情况下，单体电池的充电／回充功率也会受到影响。因此，动力电池SOC的设定范围应结合整车动力系统峰值功率需求确定。SOC可用范围的大小关键还取决于锂离子电池参数的准确性和ＢＭＳ算法的准确性。同时在确保电池安全运行的前提下，面对各种工作条件，ＢＭＳ策略和算法不能一刀切，需在多个层次上准确实施。

结束语

（1）纯电动汽车续驶里程随着整备质量、风阻系数、滚阻系数的增大而减小，故在汽车研发过程中，应尽量减小整备质量、风阻系数和滚阻系数。选择某个适当的减速器速比可让纯电汽车续驶里程达到最大化。（2）0.9994＞0.9990＞0.9985＞0.8408，滚阻系数与续驶里程的线性度最大，减速器速比与续驶里程的线性度最小。（3）0.074627＞0.044441＞0.044358＞0.009685，整备质量对续驶里程的敏感度最高，车辆重量的改变最容易引起续驶里程的改变；减速器速比对续驶里程的敏感度最低，滚阻系数比风阻系数更容易影响车辆的续驶里程。

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