电动汽车续驶里程的影响因素

车的续驶里程是非常必要的。
第3期
李国良等： 电动汽车续驶里程的影响因素
表1 Tabie 1 GB / T12545-90 微型货车实验循环的计算结果
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GB / T12545-90 caicuiation reSuit of mini-truck'S teSt cycieS
行驶距离 /m 19 . 44 77 . 78 100 . 00 83.33 166 . 70 11.11 19.44 19.44 83.33 19 . 44 消耗 （或回收） 的电能占车载电能总量的百分比 / % （13 . 50） !" = 6 . 785 （ - 0 . 271） - 1 . 664 （ - 0 . 718） - 2 . 105 （ - 0 . 419） - 0 . 447 （ - 0 . 041） - 0 . 117 （ - 0 . 091） - 0 . 167 （ - 0 . 005） - 0 . 016 （ + 0 . 024） + 0 . 024 （ + 0 . 094） + 0 . 094 （ + 0 . 094） + 0 . 094 （ + 0 . 024） + 0 . 024 （ - 1 . 545） - 4 . 516 （ - 1 . 308） - 4 . 279 （418 . 895） 1 224 . 457 （354 . 621） 1 160 . 183 （12 . 75） !" = 6 . 736 （ - 0 . 270） - 1 . 689 （ - 0 . 732） - 2 . 131 （ - 0 . 424） - 0 . 448 （ - 0 . 042） - 0 . 118 （ - 0 . 091） - 0 . 167 （ - 0 . 006） - 0 . 016 （ + 0 . 024） + 0 . 024 （ + 0 . 094） + 0 . 094 （ + 0 . 094） + 0 . 094 （ + 0 . 024） + 0 . 024 （ - 1 . 573） - 4 . 569 （ - 1 . 336） - 4 . 332 （426 . 589） 1 238 . 744 （362 . 315） 1 174 . 470 （12 . 00） !" = 6 . 687 （ - 0 . 288） - 1 . 715 （ - 0 . 747） - 2 . 158 （ - 0 . 430） - 0 . 449 （ - 0 . 042） - 0 . 118 （ - 0 . 092） - 0 . 167 （ - 0 . 006） - 0 . 016 （ + 0 . 024） + 0 . 024 （ + 0 . 094） + 0 . 094 （ + 0 . 094） + 0 . 094 （ + 0 . 024） + 0 . 024 （ - 1 . 606） - 4 . 623 （ - 1 . 369） - 4 . 386 （435 . 370） 1 253 . 380 （371 . 096） 1 189 . 106
AerO-dynamic drag cOefficient CD infIuence On the range Of EV
Fig. 3
（2）电池参数对续驶里程的影响 当电动汽车携带的电池总量一定时， 电池参数中电池的比能量 g 对续驶里程影响最大， 其关系曲 线如图 4 所示 （图中 ge 为电池的额定比能量） 。可见提高电池的比能量对提高电动汽车续驶里程意义 重大。 （3）电机参数对续驶里程的影响 电机参数中电机的效率 ! 对续驶里程的影响最大。额定工况的效率 !e 愈高， 续驶里程的数值愈 大。同时在各种工况下的效率对续驶里程的影响更大。以直流电机和交流感应电机为例， 直流电机在 额定工况下的效率和其它工况下的效率差别很大， 而交流电机的高效率区域很宽。因此交流电机与直 流电机相比， 各种车速下的续驶里程都有很大提高， 如图 5、 图 6 所示。 因此对电动车用电机而言， 不仅要求电机具有较高的额定效率， 而且要求电机具有很宽的高效率区
收稿日期： 1999-12-18 基金项目： 国家教育部博士学科点专项基金资助项目 （19901851） 作者简介： 李国良 （1963 - ） ， 男， 吉林农安人， 吉林工业大学工程师
第3期
李国良等： 电动汽车续驶里程的影响因素
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［6］ 电池为例， 当电池以大电流 I 放电时， 总能量 W 为
［6］ 域， 这样才能在各种行驶工况下充分利用有限的能量 。
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吉林工业大学自然科学学报
第 30 卷
图4
电池比能量 g 对续驶里程 S 的影响 Fig. 4 Specific energy Of battery g influence On the range Of EV
图5
采用直流电机时的续驶里程 Fig. 5 The range Of EV using DC mOtOr
i=1 m
!"$
整个循环的耗电百分比
将整个匀速和加速区段的耗电百分比数值相加即得整个循环过程的耗电百分比， 则 P = PG1 + PGa ， 耗电率为 SP = P W 0 / S（ S 为整个循环的行驶里程） 。 从计算过程看， 给定工况循环后耗电率 SP 与整车参数、 电池参数、 电机参数都有关， 这些参数的影 响与前述等速行驶工况下的影响是相同的。
[
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图l Fig. l
滚动阻力系数 f 对 续驶里程 S 的影响 Fig. 2
图2Biblioteka Baidu
迎风阻力系数 CD 对 续驶里程 S 的影响
图3
整车总重量 G 对续驶 里程 S 的影响 OveraII weight G infIuence On the Range Of EV
ROIIing resistant cOefficient f infIuence On the range Of EV
［9］ 特别需要指出的是电机效率和传动系速比对多工况行驶的耗电率影响很大 。根本原因在于， 对
给定电机而言， 高效率区域是一定的， 若速比的选择使工况循环中的多数工况都位于电机高效区， 则耗 电率的降低是明显的。计算表明由于电机效率的巨大差别， 交流电机在循环中的耗电率与直流电机相
［10， 11］ 比要低得多 。表 1 分别列出采用直流电机和交流电机的电动汽车多工况行驶的耗电率。其中 i " g 为传动比优化结果， 可以和另外两种传动比取值的结果相比较。可见动力传动系的优化匹配对提高整
与普通内燃机汽车相比， 电动汽车在排放和能源合理利用方面有很大的优越性， 其动力性指标也完 全可以达到内燃机汽车的要求。但目前由于电池的比能量与石油燃料相比差距非常大， 电动汽车的续 驶里程短， 制约了电动汽车的推广普及。因此要求尽可能降低电动汽车的各种能耗， 充分利用携带的有
［1］ 限电能， 最大限度地提高续驶里程 。
W = Ge g
( II )
m
I -l
式中， 当 I / Im !3 时， 当 I / Im > 3 时， I = l . 3l3； I = l . 4l4。 （4）等速行驶续驶里程 S Im I - l ! （ P） WV = Gegu P /!e P （ I M） 等速行驶续驶里程的影响因素分析 S = 从等速行驶续驶里程的表达式可以看出， 在整车携带的电池总量和电池比能量不变的条件下， 续驶 里程指标与行驶阻力矩 M 、 行驶阻力功率 P 及电机的效率曲线! = （ 有关。而行驶的阻力矩和阻力 f P） 功率又与滚动阻力系数 f 、 迎风阻力系数 CD 、 整车总重量 G 、 迎风面积 A 、 车速 u 、 传动系效率!t 、 车轮半 （总 重 量 G = l 800 kg； 径 rt 和 传 动 系 速 比 ig 有 关。以 微 型 厢 式 车 f = 0 . 0l； A = 2 . 096 m2 ； CD = 为例分析续驶里程的影响因素。 0 . 3； rt = 0 . 3 m） !t = 0 . 9； （l）整车参数对续驶里程的影响 图 l、 图 2、 图 3 分别表示滚动阻力系数 f ， 迎风阻力系数 CD 和整车总重量 G 对一次充电续驶里程 的影响 （电机型式为交流感应电机） 。可见携带能源极为有限的电动汽车对降低滚动阻力系数、 迎风阻 力系数和整车总重量的要求比内燃机车更为迫切。
［7， 8］ 了续驶里程的大小 。
在一个循环中消耗的电能与行驶里程的比值定义为耗电率。在不考虑再生制动时， 耗电率愈小则 续驶里程愈长， 经济性愈好。 !"# 等速区段耗电百分比计算 按前述方法计算汽车等速行驶 t 秒消耗的能量 Wr = Pt /! （ P） ， 与电池携带总能量 W （按前述方法 计算） 之比为耗电百分比， 即 PG1 = Wr / W X 100% 。 !"! 加速区段耗电百分比计算 当汽车以匀加速度 a 经 t 秒由车速 1 1 加速至 1 2 时， 加速度 a = （ 12 - 11 ） / t 。将时间区段 t 均分成 …， 时间间隙 !t = t / m ， 每个区段内车速为 1i + 1 = 1i + a!t m 段， t0 ~ t1， t1 ~ t2， tm - 1 ~ tm ， t 0 = 0， tm = t ， （ 1i + 1 对应 t i + 1 时刻， ， 在每个区段内计及加速阻力 （ Ga ） ， 汽车以平均车速 （ 1i + 1 + 1i ） 1i 对应 t i 时刻） /2 等速行驶， 按前述方法可计算出每个小区段的耗电百分比 peri 。将所有小区段的耗电百分比数值相加 即得整个加速过程中的耗电百分比 PGa = ! peri 。
1
!"!
等速行驶续驶里程的影响因素
等速行驶续驶里程的计算 汽车在良好的水平路面上一次充电后等速行驶直至消耗掉全部携带的电能为止所行驶的里程， 称
为等速行驶的续驶里程。它是电动汽车的经济性指标之一。
［2］ （1）汽车以速度 1 等速行驶时所需的电机输出扭矩 M 和功率 P 分别为 2 （ fG + CDA1 / 21 . 15） rt M = i! g t
第 30 卷 第 3 期 2000 年 7 月
吉林工业大学自然科学学报
NaturaI Science JOurnaI Of JiIin University Of Tec1nOIOgy
VOI . 30 NO. 3 JuIy 2000
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文章编号： （2000） 1002-378X 03-0020-05
电动汽车续驶里程的影响因素
李国良，初 亮，鲁和安
130025） （吉林工业大学 汽车工程学院， 吉林 长春
摘
要： 重点分析了影响续驶里程的各种因素， 提出的措施和方法能够使电动汽车在目前电池
比能量较低的情况下， 最大限度地提高续驶里程， 为电动汽车的开发研制和普及推广提供了理 论基础。 关键词： 电动汽车； 续驶里程； 能量 中图分类号： U463.23 文献标识码： A
图6
采用交流电机时的续驶里程 Fig. 6 The range Of EV using AC mOtOr
2
多工况行驶续驶里程的影响因素
多数情况下汽车都是在等速、 加速、 减速等多种复杂工况下行驶的， 因此在等速行驶续驶里程分析
的基础上， 需要分析多工况行驶续驶里程的影响因素。多工况下， 只算出一个循环的耗电率即完全反映
P =
（ fG + CDA1 2 / 21 . 15） （ 1 / 3 . 6） rt i! g t
式中 f 为滚动阻力系数； rt 为轮胎滚动半径， m； G 为汽车总重量， N； ig 为传动系速比； CD 为迎风阻力系 数； A 为迎风面积， m2 。 !t 为传动系效率； （2）根据电机的类型 （如交流和直流电机） 和控制方式 （如晶闸管调速和 PWM 方式等） 的不同， 可以 确定电机的输出扭矩 M 和电池放电电流 I 的关系， 即： ； 也可以确定电机的输出功率 P 与电机 I=（ I M） ［3 ~ 5］ 效率! 的关系， 即： （ P） 。 ! =! （3）电池携带的额定总能量为 W 0 = 0mUe = Ge 式中 0m 为电池的额定容量， ・ A 1； Ue 为电池的端电压， V； Ge 为电动汽车携带的电池总量， kg； 为电池 比能量， W1 / kg。 根据电池放电特性， 电池以高于额定放电电流 Im 的电流 I 放电时， 其总能量要相应减少。以铅酸