在相同電池尺寸下增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程–效率

電動(dòng)汽車（EV）是移動(dòng)出行的未來(lái)，但消費(fèi)者大規(guī)模采用的最大障礙是里程焦慮和價(jià)格。雖然使用更大的電池將是增加續(xù)航里程的明顯解決方案，但它會(huì)大大增加車輛的成本。正如我們?cè)诒静┛椭兴懻摰模_實(shí)可以在相同電池尺寸的情況下增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

就像汽油車的油耗以 MPG 或 l/100km 為單位一樣，電動(dòng)汽車的能耗率以千瓦時(shí)/公里或每千瓦時(shí)英里為單位。電動(dòng)動(dòng)力總成的效率越高，電動(dòng)汽車運(yùn)行消耗的能量就越少，直到電池耗盡為止。在保持相同電池尺寸的同時(shí)增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程就是為了提高效率。

電動(dòng)動(dòng)力總成（圖 1）通常包括四個(gè)主要組件：電池、將直流電 （DC） 轉(zhuǎn)換為多相電流 （AC） 以控制電動(dòng)機(jī)的逆變器、利用電能產(chǎn)生磁場(chǎng)使其轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，以及在大多數(shù)情況下，DC-DC 轉(zhuǎn)換器可調(diào)整電池電壓以匹配電動(dòng)機(jī)的電壓和功率需求。

圖 1 – 電動(dòng)動(dòng)力總成效率

電動(dòng)動(dòng)力總成的效率是電池的能量輸出與電機(jī)的能量輸出之間的比率。100%的比例意味著電能完美地轉(zhuǎn)換為機(jī)械能......但事實(shí)并非如此。許多損耗發(fā)生在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程的不同階段。效率甚至不是一個(gè)恒定值。例如，電機(jī)和逆變器的綜合效率范圍為60%至96%，具體取決于驅(qū)動(dòng)曲線，電機(jī)的速度和扭矩及其在傳動(dòng)系統(tǒng)上的位置。

效率通常用圖形（效率圖）表示，其中y軸和x軸分別是扭矩和速度，為任何速度/扭矩組合提供給定的效率。如圖2所示，效率達(dá)到峰值的最佳工作點(diǎn)位于速度/扭矩空間的限制區(qū)域內(nèi)。在該領(lǐng)域使用電動(dòng)機(jī)保證了系統(tǒng)的節(jié)能。但是在實(shí)際駕駛條件下（正如我們?cè)谥暗牟┛驼f(shuō)明中所討論的），逆變器/電機(jī)用于更寬的工作點(diǎn)，并且不可能將系統(tǒng)保持在最佳范圍內(nèi)。需要采用新技術(shù)來(lái)擴(kuò)大最佳工作范圍，同時(shí)不影響整體性能，同時(shí)保持低成本。

圖 2 – 電動(dòng)機(jī)和逆變器的組合效率圖 [1]

提高效率的可能解決方案 – 艱難的折衷方案

目前有2種解決方案正在單獨(dú)或組合使用，以提高效率。一些汽車制造商決定通過(guò)增加電機(jī)尺寸或增加第二臺(tái)電機(jī)來(lái)擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)的最佳工作范圍。最近的一個(gè)例子是特斯拉使用雙電機(jī)，一個(gè)在前部，一個(gè)在后部——一個(gè)電機(jī)針對(duì)功率進(jìn)行了優(yōu)化，另一個(gè)電機(jī)針對(duì)續(xù)航里程進(jìn)行了優(yōu)化。另一種方法是在傳動(dòng)系中使用多速齒輪箱，其效果是將速度和扭矩降低并集中在效率圖的最佳區(qū)域。

但在這兩種情況下，這些方法提供的效率增益都不可避免地導(dǎo)致成本和重量的顯著增加。更多的成本無(wú)助于壓低電動(dòng)汽車的價(jià)格，更多的重量也無(wú)助于推高續(xù)航里程。.此外，這些解決方案并不理想：它們不能解決效率下降的根本原因，而是通過(guò)添加機(jī)械和材料來(lái)修補(bǔ)效率低下的后果。

一 3RD方式是可能的，它不需要更大的電動(dòng)機(jī)或變速箱的附加組件，這將不花錢，也不會(huì)增加重量，并且在范圍改進(jìn)方面將超過(guò)機(jī)械和材料：更好的軟件！

更好的軟件是電機(jī)、逆變器和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器以增加最佳工作點(diǎn)的數(shù)量、減少每個(gè)組件的損耗并提高整體效率的方式進(jìn)行控制的軟件。

實(shí)現(xiàn)高效率的算法方法

這是采用OLEA技術(shù)的硅移動(dòng)性所遵循的道路。一種在不增加復(fù)雜性和增加成本的情況下實(shí)現(xiàn)高效率的新方法。獨(dú)特的硬件平臺(tái)和高級(jí)軟件，其中控制器使用電機(jī)電氣角度位置在多種控制策略之間進(jìn)行排列，以便它可以將所需的功率（扭矩 x 速度）調(diào)整到最佳效率。在電機(jī)和逆變器組件上，在實(shí)際駕駛循環(huán)中測(cè)量時(shí)，與傳統(tǒng)控制相比，效率提高了20%。

下表顯示了上面討論的各種方法的比較。

審核編輯：郭婷