由於能源和環保的壓力,電動汽車的發展成為汽車工業發展的必然。在現有技術水平下,電池能量儲存密度還不能達到燃油的水平,電動汽車續駛里程短成為電動汽車發展的瓶頸。為了在現有的技術水平下提高電動汽車的續駛里程、降低能量消耗顯得至關重要。
能耗分配和電阻耗能:
電動汽車作為一個能量系統包括:能量儲存系統、主驅動系統、輔助電器系統。能量儲存系統除各種電池組以外,還可能包括超級電容等儲能裝置。主驅動系統是主要能耗系統也是電動汽車行駛的動力傳遞途徑。輔助電器系統主要包括:轉向助力油泵、氣泵、燈光等低壓電器。
相關資料文獻表明,傳動過程中的機械效率、電傳動中電器部件效率均在90%以上,單純提高單個部件效能對整體能耗影響不大。只有依靠系統的有效合理匹配,提高總體效率,才能降低車輛的能量消耗率。
在(圖1)顯示的能量損耗分配中,電池組的內阻是能量損耗的一個重要原因。一般單體電池的內阻在幾毫歐到幾十毫歐,導線電阻率在(0.02-0.03Ω·m),考慮到電池和導線之間的接觸電阻,整個電池組的內阻可能達到1Ω。在實際測試中,電動汽車常用的電流為60-90A,而消耗在電池組內阻上的功率通常達到3.6-3.8kW,幾乎佔到整車能耗的4%,佔能量損耗的25%。
因此,降低電池組的內阻將大大降低電動汽車的能量損耗。在這方面,首先要選擇內阻小、一致性好的高品質電池。其次,採用大截面導線,加強電池與導線的連線緊密程度也可以減小電池組內阻。環境溫度對能耗的影響
此外,電動汽車的能耗也與環境因素有著密切的關係。其中最主要的影響來自環境溫度。
首先,各種電池都有最佳工作溫度,且在不同溫度時電池組放出的能量及內阻等都有很大差別。以鋰離子電池為例,經過長時間的試驗發現,在冬季(-10℃)其可放出能量僅為夏季(30℃)的2/3,電池內阻增加了近1倍。
其次,溫度對車輛各潤滑部分、氣泵、轉向油泵的工作效率等都有影響。所以電動汽車的能耗受使用溫度的影響很大。
電動汽車在不同環境溫度下執行時,消耗的能量差別很大(溫度低時能耗大)。能耗隨時間的變化規律如圖所示,柱狀圖的“實線”表示不同時間段的能耗;“虛線”為相應時間段溫度的變化。
很明顯,在12:00-16:00的時間段,溫度相對較高,能耗率則明顯低於其他時間段。
在不同路段工況情況下電動汽車的能耗率變化比較大。從下圖以BJD6100EV型電動公車為樣本的測試情況可以看出,市區行駛能耗明顯高於環線路行駛能耗。在市郊道路上,車流量和人流量小,車輛經常行駛在經濟車速之上,環線路平均車速在30-40公里/小時區間,接近測試車輛經濟車速,因此能耗較低。但在環線路上公車站密度比市郊車站密度大,客流量大,因此在環線路行駛能耗略大於在市郊。
在其他引數不變的情況下,不同的車速需要不同的驅動功率,因此不同車速車輛能耗也不同。以試驗用BJD6100EV型電動公車為例,在電動客車空載情況下,從不同車速的能耗測試和模擬計算情況可以看出,40公里/小時是此車的經濟車速。
使用工況是車輛行駛速度的重要影響因素,特別是對平均車速有很大影響。統計表明,道路出行時間隨道路承載量的增加而增加。
當路段承載量達到通行能力的40%時,路段通行時間迅速增加。當路段承載量接近該路段飽和容量時,通行時間接近最大值。因此,在車輛設計中,應考慮電動汽車的實際使用工況,儘量使電動汽車的設計經濟車速在常用車速範圍內。