纯电动乘用车动力经济性指标解析

随着电动汽车迅速发展,能源存储部件从油箱转换为动力蓄电池,能量转换部件从内燃机切换为电动机,车辆的动力系统结构发生了重大变化。电动汽车的动力性经济性直接影响着用户体验,电动汽车动力性指标主要包括加速时间、最大爬坡度、最高车速,动力性越强的车辆机动性越好;电动汽车经济性指标主要包括续驶里程与百公里能量消耗量,经济性越优的车辆使用等量能源可行驶的距离更远。

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1、纯电动乘用车动力经济性概述

纯电动乘用车以电池为主要能源的交通工具,通过电动机驱动车辆,无需传统燃油发动机。其特点包括零尾气排放、低能源成本、简化的机械结构降低维护成本,以及高效的能源利用率。纯电动乘用车加速时间、最高车速、最大坡度、电耗、续航里程等,都是消费者格外关注的问题。纯电动车的整车动力性经济性研究是整车开发前期非常重要的工作之一,可以确保项目在立项之初就明确开发车型的整车性能目标。

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纯电动汽车动力总成

电动汽车的动力性指标测试需要考虑路面条件、轮胎附着力、驱动电机峰值功率与峰值转矩、动力蓄电池的持续放电峰值功率等关键系统零部件技术参数;其经济性指标决定了用户的主要用车成本,也影响着全社会的能源消耗和排放问题。

纯电动车动力性和经济性的标准法规旨在规范电动车的性能和经济特性,涉及续航里程、充电速度、电池性能、能源利用效率、排放标准等方面的要求。电动汽车动力性性能参数测试主要依据标准GB/T 18385-2005《电动汽车 动力性 能试验方法》,经济性相关性能参数测试主要依据GB/T 18386.1-2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分:轻型汽车》。

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2、动力性指标

纯电动车的动力性是指其在行驶和加速过程中的性能表现,主要受到电动机功率、扭矩输出、电子控制系统、电池技术以及车辆重量和空气动力学设计等因素的综合影响。GB/T 18385-2005《电动汽车动力性能试验方法》定义了电动汽车的动力性指标及其细化分类,分为加速性能、最高车速、爬坡性能3类

(1)加速性能
汽车加速性能指电动汽车从速度V1加速到速度V2所需的最短时间。通常测试以下3个加速性能指标:

  • 汽车起步的加速性能:0-50km/h加速时间,。

  • 汽车常用车速区间的加速性能:0-100km/h加速时间。

  • 汽车超车过程的加速性能:50-80km/h加速时间。

(2)最高车速
最高车速分为瞬时最高车速与30min最高车速,瞬时最高车速可以体现汽车达到瞬时最高车速的能力;30min最高车速可以体现汽车维持最高车速的能力,不仅与电机的特性有关,还与动力蓄电池的容量有关。

  • 30min最高车速:动力蓄电池及电机必须能够提供汽车持续行驶30min的最高车速而不出现限功率、掉电或过热情况。

  • 瞬时最高车速:5min最高车速的电机输出功率


(3)爬坡性能
国标GB/T 18385-2005要求通过坡道起步能力与坡度车速来体现爬坡性能。

坡道起步能力:电动汽车在坡道上能够起动且在1min内向上行驶至少10m的最大坡度,表现了汽车的坡道起步能力。

坡度车速:电动汽车在给定坡度的坡道上能够持续行驶1km以上的最高平均车速,表现了汽车在行驶过程中最大的爬坡性能,通常以20km/h或50km/h的车速作为最大爬坡能力的参考。

3、经济性指标
电动汽车使用过程中零污染、噪声低且能源效率高,在城市低碳交通中发挥了重要作用。随着动力蓄电池能量密度提高,电池快充技术发展,汽车轻量化技术提升,在综合性价比上纯电动汽车日趋接近燃油汽车,其经济性是驱动消费者购买决策的重要因素。

GB/T 18386.1-2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分:轻型汽车》规定了纯电动汽车续驶里程与能量消耗量及其测试方法。在纯电动汽车动力系统开发阶段,主要设计和校核的经济性指标包括续驶里程、百公里能耗和能量回收贡献率。

(1)续驶里程

电动乘用车的续驶里程是指电动汽车充满电所能行驶的距离,其测试工况通常包括NEDC工况续驶里程、WLTP工况续驶里程以及CLTC工况续驶里程。

  • NEDC工况续驶里程:包括市区工况(平均车速为18.5km/h,最高车速不超过50km/h)和郊区工况(平均车速为62km/h,最高车速不超过120km/h),测试过程中,车内空调、前照灯、座椅通风/加热、音响等电气设备都是处于关闭状态。

  • WLTP工况续驶里程:包括低速(56.5km/h)、中速(76.6km/h)、高速(97.4km/h)和超高速(131.3km/h)、制动、短暂停车等工况,考虑汽车自身重量、载重、档位状态、滚动阻力、电池温度及用电设备等因素对续驶里程的影响。

  • CLTC工况续驶里程:是根据中国交通比较拥堵的情况而专门进行设计的一套测试标准,包括低速、中高速以及高速3种工况。


(2)百公里能耗

纯电动汽车百公里能耗指车辆行驶每百公里所消耗的电能量,是衡量电动车能源利用效率和续航能力的关键参数之一,通常以W·h/km表示,其单位换算为1W·h/km=0.1 W·h/km /100km。百公里能耗数值受车辆型号、电动机效率、车身重量、空气阻力、驾驶风格、路况和气温等多种因素影响。

车辆的能量消耗量计算公式:C=E/D
C-﹣车辆的能量消耗量;
E﹣充电期间来自电网的能量(W·h);
D-﹣续驶里程(km)。

(3)能量回收贡献率

纯电动汽车能量回收是指在车辆减速或刹车时,通过电动机将动能转化为电能储存到电池中的过程,也被称为再生制动或能量回收系统,旨在提高车辆的能源利用效率并延长续航里程。

回收制动能量:汽车减速或下坡过程中,由再生制动系统回收,最终回馈至可充电储能系统的能量。

制动能量回收效率:用于评价制动能量回收有效性,包括制动能量回收效率、制动能量回收系统续驶里程贡献率,其中,制动能量回收效率指汽车减速过程中,由再生制动系统回收,最终回馈至可充电储能系统的能量与汽车减速过程中所需施加的制动能量之间的比值;制动能量回收系统续驶里程贡献率指在相同试验条件下,开启与关闭制动能量回收功能时电动汽车运行里程的差值与关闭制动能量回收功能时的运行里程的比值。

总结,研究纯电动车动力性和经济性,深入了解电动车的动力性能,包括加速、最大功率和能源利用效率等方面,有助于提高其在市场上的竞争力,满足消费者对高效、环保出行的需求。通过深入研究纯电动乘用车的动力性和经济性,可以不断改进技术、降低成本,从而推动电动车在全球交通系统中的广泛应用,实现更环保、高效的未来出行模式。