轻量化对电动汽车续驶里程的影响研究

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轻量化对电动汽车续驶里程的影响研究

尚勇

南京金龙客车制造有限公司 江苏省南京市 211215

【汽车轻量化在线】摘 要：本文以某款纯电动客车及其改款的纯电动物流车为基础，通过在不同试验附加质量下开展等速法试验，研究整车轻量化对续驶里程的影响。

关键词：纯电动；附加质量；等速法；轻量化

电动汽车因其所具有的零排放、低噪声等特点，在世界共筑低碳环境中作用备受期待，具有广阔的发展前景。然而，因电动汽车续驶里程普遍较短，故其推广和使用受到了严重制约。

影响电动汽车续驶里程的因素多种多样，如电池的深度放电及电池老化、电机的输出效率及整车质量等。因此针对各种影响因素，提出提升续驶里程的方法，以达到增大续驶里程的目的，对于促进电动汽车的使用和推广具有非常重要的意义。

本文主要研究整车的轻量化对续驶里程的影响。

1 试验方案确定1.1 等速法简介

为了研究纯电动汽车续驶里程与整车质量的关系，本文按照《电动汽车能量消耗率和续驶里程实验方法》（GB/T 18386-2005）[1]中给定的等速法开展试验，即在道路上进行（40±2）km/h的等速试验，记录试验车辆驶过的距离，即为等速法测量的续驶里程。

1.2 试验样车基本情况

该次研究选用2款车型，其中1#车为客车，2#车是在1#车上改装而成的物流车，车辆主要参数信息如表1所示。

表1 车辆主要参数

1.3 试验指标

等速行驶时，续驶里程计算模型为

W：电池总能量（J）；

η1：电池能量的利用率（取0.95）；

η2：电能转变成机械能的效率（取0.95）；

V：规定的等速行驶速度（km/h）；

S：按照规定的等速行驶速度可以续驶的里程（m）；

F：按照规定的等速行驶车速下的行驶阻力（N）；

行驶阻力计算模型为

F：按照规定的等速行驶车速下的行驶阻力（N）；

V：规定的等速行驶速度（km/h）；

A、B、C为待定系数，由滑行数据通过最小二乘法拟合得到；

该次试验基础客车样车的滑行数据如表2所示。

表2 滑行数据

滑行阻力可由下式计算

M：滑行质量；

M’：为旋转部件当量质量，一般取0.05M；

ΔV：车速变化量，每隔10km/h计算一个阻力点；

ΔT：对应车速变化量的时间间隔；

通过（3）拟合该车滑行阻力曲线如图1所示。

图1 滑行阻力曲线

由此得出A=0.122 B=-3.967 C=582.135

根据（1）、（2）计算出该次试验基础客车样车的理论续驶里程如下表3所示。

表3 理论续驶里程

2 试验结果与分析2.1 试验数据如下表4所示。

表4 等速法试验数据

2.2 结果分析

从表（4）可知，该款纯电动汽车在两种加载试验模式下的性能提升比率是质量降低2.5%，续驶里程提升5.6%；质量降低5%，续驶里程提升8.9%。

根据表（4）的试验质量和续驶里程数据拟合出曲线如下图2所示。

图2 续驶里程曲线

该款物流车要达到基础客车的理论续驶里程402km，其试验质量通过图（2）的拟合公式计算应为：3278kg，在保证该物流车的装载质量及乘员数条件下，该车应减重422kg，即整备质量应为2488kg，总质量应为4068 kg。

2.3 优化方案建议

通过以上测试得知，通过整车轻量化的方式能够有效降低整车能耗，可以从以下几个方面进行优化：

1）降低动力电池系统自重。纯电动汽车电池系统很重，约占车重的20%多，可在这方面想办法进行减重。

2）车身及内外饰件采用轻质材料。轻量化材料的开发和应用是当前汽车轻量化技术的一个主要研究方向，据统计，汽车车身及内外饰件的重量约占一辆整车总重量的50%以上，因此使用轻量化材料来减少汽车白车身重量，对减少汽车重量和降低电动机的功耗具有双重作用。

3 结语

本文以两款纯电动车型为实例，验证了轻量化对电动汽车续驶能力的影响，明确了电动汽车的研究方向仍需以轻量化为主。不过车重太轻，人们反而不放心，担心一个颠簸、一阵风就难于驾驶了，因此，对于纯电动汽车而言，未来的发展方向将是续驶能力与驾乘安全舒适性的融合研究。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家标准.GB/T 18386-2005电动汽车 能量消耗率和续驶里程实验方法[S].

[2]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]范杰，代永黎，陈文宇，周罗华，高峰.汽车滑行阻力分析[D].长安大学.

[4]范子杰，桂良进，苏瑞意.汽车轻量化技术的研究与进展[J].汽车安全与节能学报，2014.

[5]陈勇，孙逢春.电动汽车续驶里程及其影响因素的研究[J].北京理工大学学报，2001.

作者简介

尚勇：(1983—)，男，学士；工程师；主要从事整车测试认证方面的研究。