劉洪思

摘 要：純電動(dòng)汽車整車性能擁有很多評(píng)價(jià)指標(biāo)。但是在這些指標(biāo)中消費(fèi)者最為關(guān)注的主要是動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和續(xù)駛里程這三項(xiàng)測(cè)試評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文對(duì)以上三項(xiàng)性能評(píng)價(jià)參數(shù)以及測(cè)試方法進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車;整車性能;評(píng)價(jià)指標(biāo);測(cè)試方法

1 整車性能評(píng)價(jià)參數(shù)分析

1.1 動(dòng)力性能評(píng)價(jià)參數(shù)分析

電動(dòng)汽車的動(dòng)力性是電動(dòng)汽車最基本、最重要的性能指標(biāo)之一。根據(jù)電動(dòng)汽車相關(guān)國(guó)家檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能主要包括車輛最高車速、30分鐘最高車速、爬坡車速、坡道起步能力、加速能力。其中最高車速是用來(lái)表示汽車可以往返分別連續(xù)行駛至少1千米里程的最高車速平均值，30分鐘最高車速則用來(lái)表示車輛可以連續(xù)行駛至少30分鐘的最高車速的平均值，加速能力則是指車輛由某一車速加速到另一車速所耗費(fèi)的最少使用時(shí)間，爬坡車速是指車輛在指定坡度的跑道上持續(xù)行駛 1千米以上的最高平均車速，坡道起步能力是指車輛在坡道上能夠起動(dòng)且 1min內(nèi)向上行駛至少10米的最大坡度 。這些測(cè)試項(xiàng)目繁瑣復(fù)雜，不便于對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行分析。由于電動(dòng)汽車動(dòng)力來(lái)源于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率，經(jīng)過(guò)整車內(nèi)部損耗后最終通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪輸出。而驅(qū)動(dòng)電機(jī)的不同，將會(huì)直接影響到電動(dòng)汽車的加速、爬坡等能力。所以為了方便檢測(cè)配備不同驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能，將驅(qū)動(dòng)輪輸出功率與相應(yīng)的動(dòng)力系統(tǒng)額定功率的百分比作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。這樣可以簡(jiǎn)單、方便、有效的對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能進(jìn)行相同的評(píng)判。當(dāng)電動(dòng)汽車需要更為強(qiáng)勁的動(dòng)力時(shí)，只需要配備相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電池組即可。

1.2 經(jīng)濟(jì)性能評(píng)價(jià)參數(shù)分析

電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)將電動(dòng)汽車在一定的工況下以恒定車速行駛或者某一循環(huán)工況行駛時(shí)，在一定長(zhǎng)度的路程上所消耗的電池電能作為檢測(cè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)。電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)指標(biāo)很多。但是以純電動(dòng)汽車為例，該評(píng)價(jià)參數(shù)主要有每公里消耗電能、續(xù)駛里程等。與其他采用多能源的混合動(dòng)力車輛不同，純電動(dòng)車輛采用電池組作為唯一能量來(lái)源，因此電池組本身攜帶的能量不同，續(xù)駛里程也不同。所以本文中只考慮采用單位里程能量消耗作為經(jīng)濟(jì)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。單位里程能量消耗越少，說(shuō)明電動(dòng)汽車更加節(jié)能，更經(jīng)濟(jì)。

1.3 續(xù)駛里程影響因素指標(biāo)分析

純電動(dòng)汽車作為一種節(jié)能和零排放的交通工具成為了人們未來(lái)理想的代步工具。但純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程較短，這嚴(yán)重制約了純電動(dòng)汽車的應(yīng)用 ，所以迫切需要對(duì)影響純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的因素進(jìn)行分析。根據(jù)能量守恒定律，純電動(dòng)汽車在平直道路上勻速行駛時(shí)，電池能量經(jīng)過(guò)純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)損耗后輸出的剩余能量等于純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)力所做的功。

續(xù)駛里程受到電池總電壓，總?cè)萘?，?shí)際放電深度，放電效率，電機(jī)效率，傳動(dòng)效率，車身重量，道路滾動(dòng)阻力系數(shù)，空氣阻力系數(shù)，迎風(fēng)面積，車速等眾多因素影響。其中電池的放電效率較為復(fù)雜，它不僅受到環(huán)境溫度的影響，還和放電電流、放電深度有關(guān)，甚至不同類型的電池的效率也不同 。為了保護(hù)動(dòng)力電池，避免電池過(guò)度放電，電池放電深度設(shè)為 80% 。電機(jī)實(shí)際效率與電機(jī)類型和電機(jī)功率有一定關(guān)系。不同類型的電機(jī)的效率存在不同，同時(shí)不同額定功率的電機(jī)工作在同一工況下效率也會(huì)不同?？紤]到實(shí)際試驗(yàn)條件，本文簡(jiǎn)化續(xù)駛里程影響因素分析因素，僅僅選取電池總電壓、電池總?cè)萘?、車重、車速、電機(jī)類型、電機(jī)功率等因素進(jìn)行試驗(yàn)分析。通過(guò)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解續(xù)駛里程影響因素對(duì)純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的影響，并進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。

2 測(cè)試方法分析

2.1 動(dòng)力性臺(tái)架測(cè)試方案的確定

測(cè)試中通過(guò)臺(tái)架設(shè)備來(lái)檢測(cè)驅(qū)動(dòng)輪輪邊輸出功率，然后利用該參數(shù)與相應(yīng)的車輛額定功率的比值作為輸出功率的限值。試驗(yàn)工況采用動(dòng)力系統(tǒng)在額定功率轉(zhuǎn)速下所對(duì)應(yīng)的直接檔車速構(gòu)成的工況。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)以額定功率和轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率經(jīng)過(guò)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)后由驅(qū)動(dòng)輪輸出。此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在額定功率下，驅(qū)動(dòng)輪輸出功率可以通過(guò)檢測(cè)相關(guān)參數(shù)通過(guò)計(jì)算間接得到。 由于車速與驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系一定，所以可以控制車速，使后者工作在額定轉(zhuǎn)速下。

具體試驗(yàn)方法如下：在試驗(yàn)開(kāi)始前，將電動(dòng)汽車動(dòng)力電池組放電或充電，使電池組電壓達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定工作電壓。設(shè)置測(cè)功機(jī)初始加載力為 0N，將預(yù)熱好的車輛平穩(wěn)駛上底盤(pán)測(cè)功機(jī)并擺正，逐步加速，直到踩下加速踏板，使車速盡可能的接近 70km/h，觀察放電電流大小，然后停止試驗(yàn)。根據(jù)放電電流的大小，不斷調(diào)整加載力，直到車速接近在 70km/h，此時(shí)電池放電電流達(dá)到額定放電電流，然后行駛一段時(shí)間后，停止試驗(yàn)。通過(guò)測(cè)量加載力、車速并根據(jù)以上各計(jì)算公式，計(jì)算可以獲得機(jī)械傳動(dòng)系效率，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在額定功率及轉(zhuǎn)速下時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪輸出功率與驅(qū)動(dòng)電機(jī)額定功率的比值。

2.2 經(jīng)濟(jì)性臺(tái)架測(cè)試方案的確定

本文采用在指定工況下純電動(dòng)汽車每公里消耗的電池電能作為純電動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)性能的檢測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，單位為 kWh/km。試驗(yàn)工況為底盤(pán)測(cè)功機(jī)的模擬道路工況，采用電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集電能消耗數(shù)據(jù)。 根據(jù)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 當(dāng)車輛的最高車速低于100 km/h時(shí)， 其采用（40±2） km/h的等速試驗(yàn)。由于試驗(yàn)對(duì)象的理論最高車速不超過(guò)60 km/h，因此設(shè)置試驗(yàn)工況車速為 40km/h。滿載的純電動(dòng)汽車在臺(tái)架上模擬試驗(yàn)時(shí)，盡可能使車速達(dá)到或者接近指定的測(cè)試車速，然后通過(guò)臺(tái)架給車輛施加一定的加載力，模擬車輛以恒定速度行駛在平坦良好路面上的受力情況。根據(jù)試驗(yàn)要求，計(jì)算試驗(yàn)加載力。

具體試驗(yàn)方法如下：車輛在試驗(yàn)前應(yīng)該按GB/T 18385的規(guī)定進(jìn)行充電。充電后的行駛里程不大于50公里，并在充電后 4h之內(nèi)開(kāi)始試驗(yàn)。通過(guò)臺(tái)架施加加載力13N，使汽車以直接擋（無(wú)直接擋用最高擋）以規(guī)定的檢測(cè)車速運(yùn)轉(zhuǎn)，車速穩(wěn)定后開(kāi)始測(cè)量，按照40km/h速度進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)量電池放電電能、放電時(shí)間或行駛距離，直到車速無(wú)法達(dá)到36 km/h時(shí)終止試驗(yàn)，記錄車輛行駛的路程D，單位采用 km 表示，同時(shí)記錄放電電能 E，單位采用 kWh。然后根據(jù)公式C=E/D計(jì)算每公里耗電量C（kWh km）。

2.3 續(xù)駛里程影響因素測(cè)試方案的確定

考慮到實(shí)際試驗(yàn)條件，本文簡(jiǎn)化續(xù)駛里程影響因素分析因素，僅僅選取電池總電壓、電池總?cè)萘?、車重、車速等因素進(jìn)行仿真分析。通過(guò)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解續(xù)駛里程影響因素對(duì)純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的影響，并進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析。

具體試驗(yàn)方案如下：為了研究電池總電壓對(duì)續(xù)駛里程的影響，我們采用相同規(guī)格的單體電池對(duì)動(dòng)力電池組進(jìn)行重新串聯(lián)，在保持總?cè)萘坎蛔兊那闆r下，改變總電壓分別為87V，96V，111V，123V，135V，147V，在臺(tái)架上模擬純電動(dòng)汽車在平直道路上以40km/h的勻速工況行駛，當(dāng)電池放電深度達(dá)到80%，停止行駛，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。為了研究電池總?cè)萘繉?duì)續(xù)駛里程的影響，我們采用相同規(guī)格的單體電池對(duì)動(dòng)力電池組進(jìn)行重新并聯(lián)，在保持總電壓不變的情況下，改變總?cè)萘糠謩e為75 Ah，150 Ah，225 Ah，300Ah，在臺(tái)架上模擬純電動(dòng)汽車在平直道路上以40km/h的勻速工況行駛， 當(dāng)電池放電深度達(dá)到80%， 停止行駛，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。為了研究車重對(duì)續(xù)駛里程的影響，采用沙包來(lái)調(diào)整車重，使車重分別為 1.2t，1.4t，1.6t，1.8t，2t，在臺(tái)架上模擬純電動(dòng)汽車在平直道路上以40km/h的勻速工況行駛，當(dāng)電池放電深度達(dá)到80%，停止行駛，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。為了研究車速對(duì)續(xù)駛里程的影響，對(duì)保持試驗(yàn)對(duì)象不改變下，在臺(tái)架上分別模擬純電動(dòng)汽車在平直道路上以20km/h、 30km/h、 40km/h、 50km/h、 60km/h、 70km/h的勻速工況行駛，當(dāng)電池放電深度達(dá)到 80%，停止行駛，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。在測(cè)量不同車重下的續(xù)駛里程。在斷電和穿戴好安全作業(yè)裝備的情況下，分別將額定功率為7.5kw、12kw、15kw、20kw、25kw的串勵(lì)電機(jī)及其控制系統(tǒng)安裝到電動(dòng)汽車上，然后充滿電，在臺(tái)架上進(jìn)行40km/h的勻速工況行駛，當(dāng)放電深度達(dá)到 80%情況下，停止試驗(yàn)，分別記錄續(xù)駛里程。同樣在斷電和穿戴好安全作業(yè)裝備的情況下，分別將額定功率為7.5kw的串勵(lì)電機(jī)、交流電機(jī)、永磁電機(jī)及其控制系統(tǒng)安裝到電動(dòng)汽車上，充滿電，在臺(tái)架上進(jìn)行40km/h的勻速工況行駛，當(dāng)放電深度達(dá)到80%情況下，停止試驗(yàn)，分別記錄續(xù)駛里程。

3 結(jié)論

從全球能源危機(jī)，我國(guó)機(jī)動(dòng)車數(shù)量的增加導(dǎo)致對(duì)石油資源的嚴(yán)重依賴和日益嚴(yán)重的環(huán)境污染，以及國(guó)家對(duì)電動(dòng)汽車發(fā)展的支持和目前電動(dòng)汽車存在的不足等幾方面分析了純電動(dòng)汽車整車性能測(cè)試和分析研究的必要性。 本文提出了采用臺(tái)架試驗(yàn)方法，進(jìn)行整車性能測(cè)試和分析并提出了具體的測(cè)試方案，具有一定的借鑒意義。

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