某电动汽车续驶里程优化分析

马文明 龚来智 苗东 雷永国 卢生林

（奇瑞汽车股份有限公司）

随着石油资源危机及汽车尾气排放对环境污染的日趋严重，对电动汽车的研究、开发及推广应用已成为当今热点之一。2015年和2016年我国石油进口依存度已经分别高达60.6%和64.4%，逼近和超过61%的红线。而电动汽车与内燃机汽车相比，具有不排放废气和可利用多种能源等优点[1]。电动汽车作为绿色环保运输工具，已受到汽车发达国家的广泛重视，美、日、德及法等国都制定了相应的发展计划。我国也连续将电动汽车研究开发和推广使用列入“国家重大产业工程计划”和“国家清洁汽车行动计划”，许多部门也在积极进行技术攻关[2]。2014年习近平总书记提出：“发展新能源汽车是我国从汽车大国走向汽车强国的必由之路。”近几年国内市场上也涌现出大量的电动汽车企业。目前电动汽车的缺点主要是续驶里程有限、充电时间长及价格昂贵，导致应用范围受到一定限制。国内也有对续驶里程的部分影响因素进行分析的相关论文[3-4]。文章结合某电动汽车项目的开发，对影响续驶里程的其它一些主要因素及灵敏度进行了分析，结合实际提出了提升续驶里程可实施的优化方案，实现了续驶里程的提升。

1 NEDC工况法介绍

目前国家推荐采用新欧洲汽车行驶循环工况（NEDC）（GB/T 18386—2005）作为考核电动汽车续驶里程的方式之一[5]。NEDC由市区运转工况和市郊运转工况组成[6]，如图1所示。

图1 NEDC工况图

市区运转工况由4个城市基本循环工况组成，每个城市基本循环工况的平均车速为19 km/h，最高车速为50 km/h，有效行驶时间为195 s，理论行驶距离为1.013 km。一个市区运转工况的当量距离为4.052 km；市郊运转工况的平均车速为62.6 km/h，最高车速为120 km/h，有效行驶时间为400 s，理论行驶距离为6.955 km。一个NEDC工况理论行驶距离为11.007 km，平均车速为33.6 km/h。

2 影响因素灵敏度分析

利用CAE软件，结合正在开发的某电动汽车项目工程设计的一些主要参数建立了分析模型。对影响整车续驶里程的一些关键因素进行了灵敏度分析，明确整车阻力、整车质量、风阻系数及制动能量回收率4个因素的变化对续驶里程的影响。

2.1 CAE模型主要输入参数

主要输入参数：整车质量为1 585.8 kg，整车阻力与车速的关系式：F=0.030 7v2+0.954v+193.4，轮胎型号：205/55 R16，电机额定功率为46 kW，峰值功率为90 kW，额定扭矩110 N·m，峰值扭矩为276 N·m，电池容量为39.4 kW·h，减速器速比为9.11，制动能量回收率为11.78%。

2.2 灵敏度分析

分别分析整车阻力、整车质量、风阻系数及制动能量回收率4个因素对续驶里程的影响，分析结果，如图2所示。

图2 续驶里程影响因素灵敏度分析曲线图

从图2a中可以看出，整车平均阻力降低20 N，续驶里程增加11.2 km；整车平均阻力降低40 N，续驶里程增加21.4 km。从图2b中可以看出，整车质量下降50 kg，续驶里程增加3.7 km；整车质量下降100 kg，续驶里程增加10.8 km。从图2c中可以看出，风阻系数下降0.016，续驶里程增加5.7 m；风阻系数下降0.032，续驶里程增加8.5 km。从图2d中可以看出，制动能量回收率提高到5%，续驶里程增加3.1 km；制动能量回收率提高到10%，续驶里程增加9.2 km；制动能量回收率提高到11.78%，续驶里程增加12.2 km。

3 实车优化及试验验证

在实物开发验证阶段，试验样车实施了降低整车机械阻力、减轻整车质量、减小风阻系数及提高制动能量回收率的相关方案，并在某公司四驱转毂试验室开展此试验样车NEDC工况下的续驶里程测试，实测结果显示：续驶里程达到264.2 km，有效地提升了整车续驶里程。

3.1 实施方案

1）整车机械阻力优化方案：采用滚阻系数为8.0‰的轮胎，前后轮制动器增加制动回位弹簧，控制制动器启动力矩，使整车平均阻力降低约15.5 N，续驶里程理论提升约8.7 km。

2）减轻整车质量方案：车身钣金结构优化，焊点优化，新材料运用，样车实车质量约为1 545.0 kg，与CAE分析输入1 585.8 kg相比，质量减轻40.8 kg，使续驶里程理论提升约3.0 km。

3）风阻系数优化方案：增加上进气格栅封堵、前端模块导风板、后保下护板及轮胎阻风板，如图3所示；整车风阻系数由0.318降低至0.304，使续驶里程理论提升约5.0 km。

图3 风阻系数部分优化方案示意图

4）制动能量回收率优化：通过VCU软件标定优化，兼顾驾驶性要求，在经济性驾驶模式下制定高中低3种制动能量回收率挡位，如图4所示。实车验证高挡位制动能量回收率为14.2%，续驶里程理论提升约15.2 km。

图4 经济性驾驶模式下制动能量回收标定策略图

3.2 实车验证结果

在某公司四驱转毂试验室开展该电动汽车NEDC工况下的续驶里程测试。主要试验设备：奥地利AVL公司的底盘测功机，RPL1220/12C23M17/APM150。图5示出实测NEDC工况下续驶里程的过程数据，电流为正值时，代表能量回收过程，电流为负值时，代表能量输出放电过程。

图5 NEDC工况法续驶里程测试过程数据曲线图

试验样车实施了降低整车机械阻力、减轻整车质量、减小风阻系数及提高制动能量回收等优化方案后，实测NEDC工况下续驶里程为253.7 km，此时实测制动能量回收率为8.7%。兼顾驾驶性要求，对实车进行进一步标定优化，实测续驶里程最终提升至264.2 km，制动能量回收率达到了14.2%。

4 结论

1）文章明确了整车阻力、整车质量、整车风阻系数及制动能量回收率4种因素对NEDC工况下续驶里程及其灵敏度的影响，为后续项目开发和方案选择提供了参考；2）再生制动能量回收将成为后续电动汽车开发研究的重点，通过低成本、高效益的软件优化策略即可达到续驶里程的提升；3）今后将进一步研究环境温度对续驶里程的影响、高低温环境下续驶里程的衰减情况及提升方案。