電動汽車跑高速時耗電快,給駕駛員的直觀印象是——跑高速時SOC明顯比城市道路行駛掉得快。
造成這一現(xiàn)象的原因是多種因素疊加的,主要影響因素有:
高速行車整車阻力迅速上升,所以維持高速行駛消耗的電量迅速上升;
高速行車時,整車阻力大,對應(yīng)電池放電功率也大,電池本身的化學特性導(dǎo)致SOC下降速度加快;
還有一個重要的原因,高速行駛時電機效率降低,進一步惡化整車能耗。
車速增大時造成阻力迅速上漲的大頭是風阻。車輛的空氣阻力(風阻)與車速的平方成正比。也就是說汽車的行駛速度越快。汽車的風阻以二次曲線的形式增長。
整車阻力迅速增大就需要電池出更多功率去維持車輛的高車速,即高速時增加了電耗。
在電動汽車的電池身上,電池有放電功率(放電電流)越大,電池SOC消耗越快的電特性。
我們知道鋰離子電池是靠鋰離子和電子在電池正極和負極之間往復(fù)運動實現(xiàn)充電和放電。電流越大代表單位時間內(nèi)鋰離子和電子在正負極之間運動的數(shù)量越多,因而更容易造成鋰離子“堵車”,造成電池的電量快速下降。
用專業(yè)術(shù)語解釋大功率放電時電量下降快的原因:
在大電流放電下,電極活性物質(zhì)的有效表面積減少,鋰離子和電子的運動阻力相對增加,大電流需要離子和電子快速運動,因而電流越大,電壓下降越快。
在大電流放電時,電極收到液相擴散控制,產(chǎn)生了嚴重的濃差極化,活性物質(zhì)得不到充分的利用,電子在活性物質(zhì)中的遷移速度落后于電池外部電壓的變化,電池放電不完全,電壓下降快。
這兩點原因?qū)е掠脩糁庇^感受到高速駕駛時電不耐用,耗電快。
從試驗室對電芯的實驗報告上看,從0.2C、0.4C到1.2C,放電電流逐步增大,電芯可放出的電量隨之減少,反映到電動車上就是耗電快。
我們再回到驅(qū)動電機本身的效率上來。
下圖為某電機的效率圖,從圖中可以看出,當電機轉(zhuǎn)速在5000~7000轉(zhuǎn),扭矩在40~80牛米的時候,工作效率最高嗯。一旦電機的轉(zhuǎn)速超過8000轉(zhuǎn),電機效率將降到92%以下。
電動汽車結(jié)構(gòu)簡單,變速器多為單檔。我們假設(shè)車輛用17寸的輪胎,滾動半徑333mm;減速器速比(確切說是減速器齒輪副和主減速器齒輪副的總減速比)是10。按高速行車速度120km/h算,電機的轉(zhuǎn)速約為9600r/min。此時電機的效率只有91甚至更低。這也是電動汽車高速費電的重要原因之一。
有人說為什么電動汽車不使用多檔變速器達到更好調(diào)節(jié)電機工作點的目的呢?
首先成本上不劃算,多檔變速器成本至少大幾千元,本來新能源汽車就因為電池成本高而價格居高不下,再加個多檔變速器的成本,會讓產(chǎn)品更沒競爭力。
其次國內(nèi)電價現(xiàn)階段比較低,多耗費的這點電對車輛使用成本影響不大。
最后是技術(shù)方面,造電動汽車廠商很多,但是能匹配好多檔變速器的最在行的還是傳統(tǒng)車企。對大多數(shù)新車企來說,能避開多檔變速箱就避開。電動汽車電機轉(zhuǎn)速范圍廣、扭矩特性好,為電動汽車只用單檔變速器奠定了基礎(chǔ)。
審核編輯:劉清
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原文標題:為什么電動汽車在跑高速時耗電很快?
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