純電動(dòng)汽車能耗經(jīng)濟(jì)性分析

1、純電動(dòng)汽車能耗經(jīng)濟(jì)性分析由于傳統(tǒng)汽車的能源和環(huán)境問題的日益突出，電動(dòng)汽車以其清潔和使用可再生能源的優(yōu)勢，使得對于電動(dòng)汽車的研究、商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化處于日漸重要的地位。動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的重要系統(tǒng)，它的傳動(dòng)效率對于電動(dòng)汽車的能耗經(jīng)濟(jì)性有著重要的影響。本文基于在對傳統(tǒng)汽車改造成的純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)上分析了其傳動(dòng)系統(tǒng)的效率問題。1能耗經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)車輛能耗經(jīng)濟(jì)性評價(jià)指標(biāo)是以一定車速或循環(huán)行駛工況為基礎(chǔ)，以車輛行駛一定里程的能耗或一定能耗行駛的里程數(shù)來評價(jià)。以動(dòng)力電池為能源的純電動(dòng)汽車，其評價(jià)指標(biāo)包括續(xù)駛里程、單位里程能量消耗、單位能耗行駛里程等。本文以車載蓄電池組為考量，故在考慮能量利用效率時(shí)，不再考

2、慮蓄電池組的充電效率。2能耗利用率國內(nèi)對于純電動(dòng)汽車的研究大多是基于傳統(tǒng)汽車的改造，將發(fā)動(dòng)機(jī)和油箱用蓄電池和電機(jī)代替，仍保留了變速器等傳統(tǒng)部件。圖1為能量經(jīng)過各主要傳動(dòng)部件的流程圖。電動(dòng)汽車能源利用率：式中，e，為電動(dòng)汽車上的有效驅(qū)動(dòng)能量；e為電池組在行駛中所消耗的總eb能量。式中，g，為電動(dòng)汽車的有效載重量；f為車輪的滾動(dòng)阻力系數(shù)；v為車輛es行駛速度；t為車輛行駛時(shí)間。令e為電動(dòng)汽車車輪上的驅(qū)動(dòng)能量，則：d式中，為電池組能量經(jīng)由電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)到達(dá)驅(qū)動(dòng)輪的能耗效率。e式中，為機(jī)械傳動(dòng)效率；為電機(jī)傳動(dòng)效率；為電池放電效率。cmb為電動(dòng)汽車在一定工況下驅(qū)動(dòng)輪上能量轉(zhuǎn)化為有效驅(qū)動(dòng)能量的效率。w

3、式中，g為電動(dòng)汽車總重力；為道路阻力系數(shù)；k為汽車在非穩(wěn)定工況下r空氣阻力損失比等速時(shí)空氣阻力增加的速度；g為重力加速度；c為空氣阻力系d數(shù)；a為汽車前迎風(fēng)面積；為電動(dòng)汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)。為道路阻力系數(shù)，為電動(dòng)汽車在道路循環(huán)中所需的驅(qū)動(dòng)功與克服實(shí)際道路阻力所做功的比值。=f+i,i為車輛道路行駛坡度。令=g/g為汽車重力利用率，是汽車克服載重量所做的功和汽車的總重et量所做的道路阻力功的比。為電動(dòng)車驅(qū)動(dòng)力利用率，是汽車克服總重量道路阻力所做的有用功與汽車驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力所做功的比。在汽車等速情況下，k=1，d/d=0，可簡化為：vtd能耗利用率可以表示為：從的推導(dǎo)過程可以看出，該指標(biāo)已經(jīng)將蓄電池

4、組、電機(jī)、傳動(dòng)系的固有e特性和電動(dòng)汽車的使用條件相結(jié)合，反映了電動(dòng)汽車具有的能力和實(shí)際使用效果。因此它作為電動(dòng)汽車的匹配和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，既反映了電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配情況，也反映了電動(dòng)汽車的改善途徑。3能耗利用率的改善在電動(dòng)汽車的蓄電池組、電機(jī)、變速器等部件選定后，在一定行駛條件勻速行駛時(shí)、一定，從式(8)可以導(dǎo)出，要改善電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)從dg改善電動(dòng)汽車從蓄電池經(jīng)過電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率著手。即要處理e好蓄電池與電機(jī)、電機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配。31蓄電池組與電機(jī)的匹配對于不同類型的電池，其輸出電壓可以表示為：u=u-ribo式中，u為電池放電的端電壓；u為電池開路電壓；r為電池內(nèi)

5、阻；i為電bo池放電電流。實(shí)際放電過程中內(nèi)阻r是變化的，在進(jìn)行理論計(jì)算中假定其為恒定的，并認(rèn)為端電壓亦恒定，放電電流與電壓是線性的。由此可以得到電池的放電功率p、放電電流i和放電效率的關(guān)系圖(圖2)。b從圖2可以看出電池的效率隨放電電流的減少而增加，因此為有效利用蓄電池的有限資源，選擇電機(jī)的工作電流要盡量小，但是電流也不能太小以避免輸出功率下降。32電機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配電動(dòng)汽車有寬廣的工況范圍，從圖3fuds的路況要求來看，在城市交通中，電動(dòng)汽車頻繁工作的工況在中速區(qū)域。電動(dòng)汽車的電機(jī)不同于普通電機(jī)，它的工作范圍非常廣，通過電機(jī)控制系統(tǒng)可以調(diào)整電機(jī)的工作狀態(tài)滿足實(shí)際路況的需要，但是電機(jī)的工作效率在不同工況下是不同的，不同類型的電機(jī)它的效率圖是不同的。圖4為某款pm電機(jī)的效率圖。從圖4可以看出，要提高電機(jī)的工作效率，必須是電機(jī)的工況區(qū)域在高效區(qū)，即08以上的區(qū)域。要使電機(jī)的工況范圍在08以上的高效區(qū)域，必須合理匹配調(diào)速系統(tǒng)。4結(jié)語從純電動(dòng)汽車的能耗利用率著手分析了純電動(dòng)汽車的能耗經(jīng)濟(jì)性，并從電池、電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)各部分的工作特