某纯电动多用途货车节能降耗研究

王雅莉

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

电动汽车续航里程及量消耗率是电动汽车厂家极为关注的性能特征参数,也是用户非常关注的性能指标，直接影响了用户购车意愿。

目前纯电动多用途货车均以动力电池作为整车动力来源，动力电池化学能转化为电能驱动电机、电空调、电暖风、电转向、电制动等用电器使整车正常运转。在动力电池容量一定的情况下，研究并优化各用电部件的能量消耗、降低整车重量，可有效提升整车续驶里程。

1 现状分析

表1为中国内主流厂家纯电动多用途货车NEDC工况下百公里能耗数据。从数据分析，国内纯电动多用途货车NEDC工况下百公里能量消耗在15kWh～21kWh之间。有部分车型百公里能耗较高，本文选取其中一款对其分析并进行能耗优化。

2 技术原理分析

纯电动多用途货车能量消耗及优化主要研究车辆在NEDC工况运行时，驱动电机、动力电池、电动转向泵、DC/AC等部件的能量消耗情况，优化各部件状态及控制策略，在不影响整车性能的前提下，降低能量消耗，提升续驶里程。

表1 国内主流厂家纯电动多用途货车NEDC工况能量消耗水平

纯电动多用途货车在运行时，电池输出能量转化为整车驱动能量（克服行驶阻力），电气附件消耗能量和线缆内阻消耗能量。其中整车驱动能量消耗占比最大，电气附件消耗能量其次，线缆内阻消耗能量最小。整车驱动消耗能量由车辆行驶阻力及电驱动系统效率决定；电气附件消耗能量由各用电器功率及效率决定；线缆内阻消耗能量由线缆内阻及通过电流大小决定。

3 能量消耗优化措施分析

为了优化整车性能，提升纯电动多用途货车在不同工况和环境下整车的能量消耗，需要从各方面考虑提升各个部件的能效，降低附件的能量消耗占比。

3.1 降低行驶阻力

汽车行驶阻力包括滚动阻力、加速阻力、坡度阻力、空气阻力。本文研究NEDC工况能耗，不考虑坡度阻力，要减小空气阻力需优化车辆外观结构降低风阻系数；要减少滚动阻力，考虑更换低滚阻轮胎；汽车加速行驶时，需要克服其质量加速运动时的惯性力，要减小加速阻力，需要降低整车重量。

3.2 提升动力传递效率

以某纯电动多用途货车为例，车辆行驶过程中驱动力传递路径见下图1：

图1 车辆驱动力传递路径简图

由图分析可知，汽车驱动力需要从驱动电机依次经过减速器/变速器、传动轴、后桥、制动器、轮胎等部件。传动系的功率损失由机械损失和液力损失组成。降低机械损失可从以下几方面考虑：①提高减速器/变速器和后桥齿轮啮合精度、齿轮表面粗糙度；②提高传动效率、优化传动轴当量夹角，调高传动轴传动效率；③降低盘式制动的钳体滑动阻力和活塞滑动阻力来降低制动器的拖滞力矩；④优化整车布置，缩短动力传动路径，提高传动效率；⑤引入胎压监测系统，提醒用户要保证车辆轮胎气压工作在要求的范围内。

减少液力损失可从以下几方面考虑：①优化驱动系统匹配最佳传动比；②减速器/变速器和后桥要精准测定齿轮润滑油的加油量及选择黏度合适的润滑油减少齿轮搅动润滑油消耗的能量；③选择合适的轴承及轴承润滑方式提高传动效率。

3.3 减少附件能量损失

3.3.1 降低高压用电器能耗

整车高压电气的能量流如图2所示：

图2 整车高压电气能量流

通过上图高压部件能量流分析可知，要降低整车高压部件能量消耗可以从以下几方面：

①提高平台电压，优化电机磁路，减少磁场损耗以及铁耗、铜耗等提高电驱动系统效率；

②提高空调系统的能效比，需匹配合适的压缩机，让空调制冷系统达到最大能效比，减少电耗；

③制热采用多挡控制 PTC，或采用热泵技术+电驱动系统工作时热能再利用，减少电耗；

④目前采用 EHPS，只要上高压油泵一直在工作，开发EPS降低转向系统电耗；

⑤选配自动空调相比手动空调可以降低功率；

⑥选配变频空调系统，在制冷时可以降低能耗；

⑦优化高压负载部件布置，减短线缆长度，降低线缆内阻，从而降低线缆消耗；

⑧根据车辆低压用电器用电量需要匹配合适的 DC/DC,提高DC/DC工作效率，降低电耗。

3.3.2 降低低压用电器能耗措施

降低低压电器能耗从以下几方面考虑：

①冷却风扇采用变频控制根据实际需要控制风扇转速；

②冷却水泵采用变频控制根据实际需要控制水泵转速；

③匹配智能低压电器盒，优化电源分配及蓄电池电量监控；

④车灯使用LED灯。

3.4 强化能量管理

电动汽车能量管理包括动力系统、热管理系统两大部分。优化整车能量管理可从以下几方面考虑：

①优化系统热管理；

②采用单踏板能量回收，提高能量回收率和驾乘舒适感。

3.5 改善用户驾驶习惯

正确的驾驶习惯，对于节能降耗有至关重要的作用，有统计数据显示，同一品牌的同一款车，以不同方式驾驶，其能耗水平会有30%-50%的差距。

4 能量消耗优化仿真分析

本文仿真分析基于 CRUISE 平台，建立了如图 3所示纯电动车模型：

图3 纯电动汽车整车仿真模型

由于纯电动多用途货车为N1类产品，按照GB/T 18386要求，选择NEDC工况为道路循环行驶工况在 CRUISE 仿真环境里进行仿真。仿真结果如下表：

表2 仿真结果表

通过上表仿真结果可以看出优化后整车续驶里程明显提高，百公里电耗降低较明显。

5 结论

本文以某纯电动多用途货车为例，从行驶阻力、动力传递效率、附件能量损失、强化整车能量管理及用户驾驶习惯等方面等方面分析对能量消耗的影响及改进，并通过建模仿真分析验证；可以针对性地改进车辆能量消耗，提升整车续驶里程，为纯电动汽车整车性能设计与优化提供了依据。