新能源车低压电耗优化策略研究

干能强，蔡 恒

（重庆长安汽车股份有限公司，重庆 401120）

1 前言

2022年，中国新能源车产销分别达到705.8万辆和688.7万辆，同比增长96.9%和93.4%，市场占有率达到25.6%。仅2022年12月新能源车产销分别达到79.5万辆和81.4万辆。新能源车与传统燃油车的走势形成强烈差异化的特征，新能源车尤其是纯电动汽车销量明显加快，燃油车销量下滑趋势较大，汽车市场正在加大向新能源化转型的步伐。

国务院发布《新能源汽车产业发展规划（2021—2035年）》，提出中国坚持“纯电驱动”的战略趋向，力求到2025年纯电动乘用车新车平均电耗降至12kWh/100km。新汽车形势下，电耗已成为影响整车成本达成的核心指标，需纳入顶层设计，与整车其他属性共同开发、平衡。因此，如何降低新能源车的电耗成为车企需要关注的点。

目前关于降低新能源车电耗的研究，主要集中在风阻、滚阻、整车轻量化、高压系统（充电机、电池、动力系统）效率、能量回收等方面，但是对于低压电耗的研究比较少，本文基于影响整车电耗的因素对低压电耗进行分析。

2 电耗的定义和影响因素

按照GB/T 19753—2021《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》标准，综合工况（WLTC/CLTC）续航里程测试结束后，对车辆进行充电，从电网获取的能量除以试验过程中的续驶里程即为电耗，见式（1）：

式中：C——能量消耗率（电耗）；E——充电期间来自电网的能量，kWh；D——试验期间行驶的总距离，即续驶里程，km。

从公式（1）可以看出，降低电耗的措施有：①减少电网的充电电量；②增大试验续驶里程。

2.1 电网充电电量的影响

新能源车充电时的能量流如图1所示，能量从直流充电口/交流充电口进入充电机，充电机进行整流经过配电箱，大部分能量进入电池包为其充电，同时还有一部分能量经过DC/DC将高压转化为12V低压为充电期间仍需工作的负载供电，包括水泵、风扇、仪表以及其他处于唤醒的控制器。所以，在整个环节中，除了为电池包充电之外，还包括充电桩自身耗电，充电机（OBC）、电池包和DC/DC能量转化过程中的效率损失，低压电耗。一般影响电网充电电量的因素包括：电池包充进电量、电池包充电效率、低压电耗、充电时间、DC/DC效率和充电机（OBC）效率。

图1 充电时能量流

2.2 续航里程的影响

整车在行驶过程中，能量的分布包括滑行阻力、整备质量、系统效率、能量回收、热管理系统功率和低压电耗等。续航里程的影响因素如图2所示。

图2 续航里程的影响因素

从电网充电电量和续航里程对电耗的影响来看，低压电耗都在其中占据重要作用。从仿真结果看，PHEV车在WLTC工况下，降低低压电耗20W，可节约0.04度电；EV车在CLTC工况下，降低低压电耗20W，可节约0.09度电。低压电耗在整车电耗中的贡献占比在8%左右。

3 低压电耗优化措施分析

基于上述电耗影响因素的分析，可以从充电工况和行驶工况着手，从硬件、软件、整车电气架构等几方面进行新能源车低压电耗的优化。

3.1 硬件层面的优化

整车低压电耗硬件方面的差异与配置、造型等有关联，如表1所示。

表1 硬件方面的影响因素

基于上述分析，硬件层面对低压电耗优化的措施有：①将灯具（制动灯、高位制动灯）由卤素更改为LED；②优化日行灯的造型，用尽可能少的灯珠颗粒满足日行灯的照度要求；③在造型允许的前提下，尽可能减小中控和仪表屏的尺寸。

3.2 软件层面的优化

在充电和行驶工况下，可通过电源管理策略降低低压负载的工作频率、关闭不必要的功能、调节DC/DC的输出电压等，如表2所示。

表2 软件方面的影响因素

DC/DC的作用在于将电池包的能量转化为12V低压能量，在判断12V蓄电池的SOC在一定值以上时，可将DC/DC的输出电压降低，以达到降低DC/DC功率的目的。需要注意的是，如输出电压调节的SOC阈值设置过低，会影响12V蓄电池的寿命，一般将SOC阈值设置在80%以上。表3为在不同温度点、不同12V蓄电池SOC下电压调节表。

表3 在不同温度点、不同12V蓄电池SOC下电压调节表

新能源车一般都会有电机冷却水泵、电池冷却水泵和冷却风扇，用于对电机、电池、OBC等进行散热和冷却，图3为比较典型的热管理系统原理图，可在充电和行驶工况下，对热管理系统进行精细化标定，控制水泵占空比以及冷却风扇开启条件，在保障电机、电池、OBC等温度始终保持合理范围的同时，降低水泵工作功率，且尽量让冷却风扇不开启。

图3 热管理系统原理图

同时，也可以在不同的工况下，关闭不必要的功能，如在充电时，可将中控/仪表屏关闭，可降低低压电耗5～10W。

3.3 整车电气架构层面的优化

在整车电气架构确定的前提下，可优化的方案比较有限，因此需要在架构设计时，将可降低整车低压电耗的方案都考虑进去。相关的优化方案如表4所示。

表4 电气架构方面的影响因素优化方案

在充电工况下，可以将与充电无关的网段继续休眠，与充电相关的网段进行唤醒，从而达到降低低压电耗的目的。如图4所示，采用分网段唤醒策略后，ECU2仅会唤醒ECU2和ECU4所在的网段，其他网段可以继续保持休眠。

图4 分网段唤醒原理图

同时，也可以从硬件上对功能进行分类，将与充电相关的控制器挂在某一继电器上，与充电无关的控制器挂在其他继电器上，在充电时，将充电相关的继电器进行闭合，其他继电器进行关断，以达到降低低压电耗的目的。

4 结束语

新能源车低压电耗的优化，在前期进行电气架构设计时就可以从架构层面做相关的措施，同时结合造型、配置等因素进行优化，然后在设计过程中，对相关的逻辑进行精细化设计。后期可针对用户的使用工况探索出针对性的优化措施。