郝曉華,張秀喬,劉 軍,李路遙,邱士哲,韓培樂,韓 飛,張慶斌
(領途汽車有限公司,河北 邢臺 054800)
純電動乘用車使用過程中,輔助蓄電池時有虧電現(xiàn)象,導致車輛不能運行,尤其是北方冬季更加明顯,以下從純電動汽車較傳統(tǒng)汽車工況優(yōu)劣分析,以有針對性地對純電動汽車12 V蓄電池進行選型。
1)充電穩(wěn)定:傳統(tǒng)汽車的動力源來自于發(fā)動機,整車用電器由發(fā)電機提供低壓電源;純電動乘用車的動力來源于電池包,整車用電器是由車載DC/DC或車載充電機輔助電源或充電樁輔助電源提供,因此兩者的蓄電池充放電工況不同。
2)啟動電流小:傳統(tǒng)汽車的啟動需要起動機,以A00級轎車為例,冬季啟動電流值超過100多安培,一般規(guī)定每次啟動時間不超過5 s;純電動汽車的啟動不需要起動機,而是按一定的時序自檢整車高壓系統(tǒng)的絕緣電阻和接通各種高低壓接觸器等,啟動時間不超過5s,冬季啟動電流值不超過10 A。
3)環(huán)境惡劣:蓄電池一般安裝在前機艙內(nèi),純電動乘用車因沒有發(fā)動機發(fā)熱,機艙溫度與環(huán)境溫度基本一致,低溫下充放電狀況比傳統(tǒng)汽車惡劣但高溫下優(yōu)于傳統(tǒng)燃油汽車。
4)放電工況多:傳統(tǒng)汽車加油時不需要發(fā)動汽車,加油時間短,蓄電池處于放電狀態(tài);純電動乘用車充電分快充和慢充,慢充需要6~8 h,快充需要0.5~3 h,電池包、車載充電機、組合儀表、T-BOX等電器在工作,蓄電池處于充電或放電狀態(tài) (視整車策略而定)。
5)靜態(tài)功耗略大:純電動乘用車滿足國標上傳數(shù)據(jù)給國家監(jiān)控平臺和車輛網(wǎng)需求滿足遠程監(jiān)控等功能,T-BOX在整車休眠后仍然需要間斷性喚醒;純電動乘用車的制動系統(tǒng)真空助力源由電動真空泵提供,每次低壓上電后啟動運行,在DC/DC沒工作前由蓄電池供電,之后兩者共同供電;傳統(tǒng)汽車的制動系統(tǒng)真空助力源是發(fā)動機,不需要供電。
6)相同處:常規(guī)電器功能如燈光信號、空調(diào)、門窗、方向盤電動助力,ABS等電器系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車相同。
根據(jù)上述分析,純電動汽車較傳統(tǒng)燃油汽車啟動電流小,但靜態(tài)功耗略大,放電工況多且工作環(huán)境差,因此純電動乘用車重點考慮電池容量和電池低溫性能。以下為選型計算。
整車各用電器休眠電流設計值見表1。
表1 整車各用電器休眠電流設計值
計算得出整車靜態(tài)休眠電流21 mA。
1)設定車輛放置時間T=20天
根據(jù)人們出行需求,上班族工作日一定會使用車輛,如城市限單雙號,一周車輛至少會使用2天,鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)使用頻率相對較低,一周按照一次使用。如車輛長途運輸,根據(jù)現(xiàn)在交通方便性15天肯定可以到達目的地,因此我們以20天放置為目標值。
2)蓄電池容量按90%計算
由于以下原因,蓄電池電容量不可能達到90%:①蓄電池自放電;②鎖車后,遠光燈延遲30s關閉;③電池鎖車后BCM 1 min后休眠。
3)車輛放置20天耗電量計算
根據(jù)公式C耗=I休×20×24,C耗=10.08 Ah。
1)電池容量計算
為了保護電池,應對電池采用淺沖淺放的原則,最大放電程度按照SOC剩余60%計算,C總=C耗/(0.9-0.6-0.001×20),C總=36 Ah。
2)溫度影響
以上計算結果為蓄電池常溫25℃時計算結果,華北區(qū)域大部分溫度在0℃以上,通過試驗和數(shù)據(jù)所得,0℃蓄電池可以放出常溫容量的75%,通過計算36÷75%=48 Ah。
3)蓄電池額定容量選擇
通過計算,電池容量不能低于48 Ah,根據(jù)國家標準《GBT 5008.2-2013起動用鉛酸蓄電池 第2部分:產(chǎn)品品種規(guī)格和端子尺寸、標記》中產(chǎn)品品種規(guī)格 (見表2),需選用額定容量為48或50 Ah的蓄電池。
考慮實際情況:①純電動汽車布置較為緊湊,空間有限;②整車成本較高,經(jīng)濟壓力大;③市場車輛對標和市場占有率,因此選用額定容量為45 Ah蓄電池。
表2 GBT 5008.2-2013產(chǎn)品規(guī)格
1)考慮實際使用情況,建議取消此大燈伴我回家功能或者增加光線傳感器。
2)常溫25℃,車輛放置超過20天時間,需要切斷電池負極,否則影響車輛啟動和蓄電池壽命。
3)華北區(qū)域冬天正常最低溫度-20℃左右,通過試驗和數(shù)據(jù)所得,-20℃蓄電池可以放出常溫容量的45%,通過計算C總=0.45×(0.9-0.6-(0.001T))/24T,得出T=11天,華北區(qū)域超過11天車輛不使用,需要將蓄電池負極斷開。
4)電池工作溫度為-30℃~60℃,東北地區(qū)正常最低溫度-40℃左右,建議低于-30℃當天將蓄電池負極斷開。