论坛 | 微博
注册 | 登录

新闻中心
|
教育培训
|
会议展览
|
物流财经
|
物流信息化
规划设计
|
技术装备
|
学习研究
|
协会专区
|
研究院专区

新能源汽车参数与性能的评价
发布时间:2017-12-19 11:23:49     来源:
  • 传统汽车的性能参数包括:动力性、燃油经济性、制动性、操控稳定性、平顺性以及通过性等。对于新能源汽车,又该如何去正确评价它的好坏呢?

  • 同学们,碰到了亲友要买新能源汽车,你能对比参数与性能给他合理的建议吗?来看看评价新能源汽车需要知道哪些参数呢? 

    传统汽车的性能参数包括:动力性、燃油经济性、制动性、操控稳定性、平顺性以及通过性等。对于新能源汽车,又该如何去正确评价它的好坏呢?

    实际上,新能源汽车是传统汽车与新能源的组合,因此,在评价新能源汽车时还是参考传统汽车的参数来进行科学的评定,区别的是有些评定参数的实验方法会根据新能源汽车的特性进行了修订。

    作为汽车应用工程领域,我们对新能源汽车的性能评定同时还会结合市场上大众的习惯性认知来评价。这些评价参数主要包括有新能源汽车的续驶里程、驱动功率、充电时间以及使用的方便性,这里使用的方便性通常指的是汽车与外部的互联性能,新能源汽车的评价参数如图。

    01.jpg

    一、续驶里程

    续驶里程是新能源汽车首要的参数,如果是纯电动汽车,是指从充满电的状态下到实验结束时所行驶的距离,以km为单位。

    如果是纯电动汽车,续驶里程关系着车主的使用经济利益,也关系着整车的技术性能,如图)所示,特斯拉纯电动汽车Model S 60的续驶里程为400km,如图)所示,2015款比亚迪E6纯电动汽车的续驶里程为400km。如果是混合动力汽车,续驶里程会分成两个组成部分,这包括有纯电动行驶里程和燃油行驶里程。而在这个续驶里程里面,纯电动行驶里程也同样是衡量一辆混合动力新能源汽车的重要指标参数,如图所示的比亚迪唐混合动力汽车的纯电续驶里程为83km。早期有些学者曾以纯电动续驶里程来对混合动力汽车进行分类,纯电动续驶里程越大的混合动力汽车被认为是性能更加优越的。此外,我国目前对新能源汽车混合动力的补贴也是以纯电力续驶里程为基准的。

    续驶里程受多种因素影响,这包括外部因素和内部因素。外部因素指的是车辆外部的运行环境对车辆的影响。比如行驶所在的路况,路况差对续驶里程有负面影响;道路的坡度影响;坡度越大,耗电量也越大,续驶里程也越小;风力的风向和大小影响;迎风状态下续驶里程减小;车辆行驶时的气温以及道路温度也会影响到汽车动力电池的放电状态,如下图所示,从而影响续驶里程;此外,道路的种类、交通拥挤状态以及驾驶员的驾车习惯都会影响到续驶里程。

    02.jpg

    不同温度下的放电曲线

    内部因素主要是指车辆自身的设计部件参数,其中最主要的是车辆设计动力电池容量与技术性能,此外还包括车辆本身的质量以及对能量的利用率等。

    以下主要针对续驶里程的首要因素,即动力电池来进行介绍。动力电池性能参数评价和衡量的指标主要是电池的容量、电池的类型以及电池的电压等。

    1)动力电池的容量

    动力电池的容量一般指的是电池的额定容量,又称公称容量,是指动力电池在设计的放电条件下,电池保证给出的最低电量。这个参数表征了动力电池储存能量的能力。

    对于单个电池单元,电池容量的单位是Ah,用C表示。而针对新能源汽车整个电池组,一般不会参考单个电池容量Ah这个单位,原因是Ah很难给我们直观的电池能力大小。

    在新能源汽车中,利用kWh这个单位去衡量电池容量的大小。kWh这个单位也就是我们常说的,比如10kWh就是指10度电。当给我们一个度的概念后,我们就能判断出来这电量的大小了,因为我们将这个结合到我们的实际生活中去,10度电就是100W灯泡点亮100h的能量。

    去衡量新能源汽车时,如果一台电动汽车动力电池容量标注了24kWh,我们就可以粗略判断它可以给我们提供约200km的续驶里程(约定俗成的纯电动汽车百公里电耗在13kWh左右)。

    2)动力电池的类型

    动力电池作为新能源汽车特别是纯电动汽车能源提供装置,也是最为核心的部件。目前动力电池的能量密度、循环寿命、技术成熟度以及成本等关键性指标成为制约电动汽车大规模产业化的因素,动力电池在整个新能源汽车特别是纯电动汽车中的成本约占到30%以上。

    目前市场上主流的动力电池主要有:铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。

    铅酸电池

    铅酸电池(图2-2-6)一般用作传统汽车的起动蓄电池,或者在一些价格较便宜的低速电动汽车上使用。其中,电动汽车上用得较多是铅酸电池中的一种胶体电池,它与铅酸电池的区别在于胶体电池内的电解液采用了胶体材料吸附技术,一般用超细玻璃纤维棉吸附原来铅酸电池中的电解液,然后再放置于电池极板之间。胶体电池在与铅酸电池体积相同的情况下,能够存储的电量比铅酸电池约大20%。此外,胶体电池的寿命也比铅酸电池长。

    03.jpg

     

     

    镍氢电池

    镍氢电池(Nickel-Metal Hydride Battery),正极活性物质主要由镍制成,负极活性物质主要由储氢合金制成的一种碱性电池。

    20世纪80年代时期,市场上出现有两种类型的镍氢电池,即高压氢镍电池和金属氢化物镍电池。由于镍氢电池的安全可靠性,早期很多纯电动汽车采用了该类电池。

    锂电池

    04.jpg

    锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。

    锂电池主要出现在20世纪90年代,发展到现在,以锂离子为基础有多种形式的电池,例如液态锂离子电池、聚合物锂离子电池等。

    早期锂离子电池用于笔记本电脑、手机等电器上,伴随着现在电池管理软件的进步,很多电动车也陆续采用锂离子电池了。如图所示是特斯拉采用的18650锂电池,18650即指电池的直径为18mm,长度为65mm,圆柱形的电池。

    05.jpg

      这三种类型电池的优缺点见表。

    06.jpg

    3)电池电压

    电池电压在新能源汽车中主要指的是整个动力电池组的电压。这个参数用于衡量电动汽车采用的导线质量以及电池自身容量的大小。

    电动汽车动力电池无论是采用什么类型的电池,都是由很多的单个电池单元进行并、串联组成的,用于提高整个电池的容量和输出电压,如下图所示。

    07.jpg

    电动汽车需要提高输出电压来降低从动力电池到驱动电机之间电能的损耗,并减小传递电能导线的尺寸。例如,对于一个50kW的电机,如果采用30V电压输出,那么额定工作时的输出电流将会是50kW/30V1667A,这将需要一根很粗的导线,但是如果能够将电压提高到300V,那么它最大输出的电流将只有167A

    二、驱动功率

    驱动功率是衡量新能源汽车动力性的重要指标,直接影响到汽车的加速性能和最高车速。

    纯电动汽车的驱动功率唯一来源就是驱动电机;而混合动力汽车的驱动功率在纯电动行驶模式下,是由电机来提供的,在混合动力驱动模式下一般是内燃机与电机的组合。

    目前应用在新能源电动汽车中的驱动电机主要有直流电动机、异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机4种形式,见下表,其中永磁同步电动机是目前市场上电动汽车的首选驱动电机。

    08.jpg

    驱动电机的参数关系到汽车的动力性能,电机输出功率的大小就类似于传统汽车内燃机的输出功率。输出功率越大,车辆行驶的最高车速越高;输出转矩越大,加速性能越好。如图所示的比亚迪腾势纯电动汽车,电机最大功率达到了86kW,相当于一台2.0L排量的发动机所输出的功率。

    1)电机功率

    电机最大功率是指该车的电机可以实现的最大功率输出,功率使用kW做单位。在纯电动汽车上,最大功率往往反映是最高车速,用来描述汽车的动力性能,体现电机在瞬间超负荷运转的能力。

    很多纯电动汽车或是混合动力汽车可能会搭载有2台及以上的电机,这主要是因为单一的电机随着功率的提升其体积也会随之增加,出于车辆空间布置的考虑一般将2台及以上电机通过合适的齿轮机构进行组合实现动力的整体配合输出,下图是普锐斯混合动力变速器内的2个电机。

    09.jpg

    此外,有的车型还会将2个电机分别用于汽车的前、后驱动轴上,即可能会出现一台电机输出的动力仅传递到前轮上,另一台电机输出的动力仅传递到后轮上的情况,如下图所示。

    10.jpg

    比亚迪唐的双电机

    2)电机转矩

    电机最大转矩,也是电机最重要的参数,常用单位为N·m(牛·米),电机最大转矩与电机的转速和功率有关,在功率一定的情况下,转矩越大转速就越低,转矩越小转速就越高。纯电动汽车中对电机最大转矩比较重视,因为低速转矩较大的车辆,其加速性能就会越好。电机功率、转矩与转速关系如下图所示。

    11.jpg

    机功率、转矩与转速关系图 

    新能源汽车其中还有一个很重要的参数就是充电时间,是指采用指定的方式,对一辆新能源汽车的电池电量处于最低状态下,进行充满电所需要的时长。充电时间的长短也已经影响到一个消费者对购买新能源汽车车型的选择了。

    充电时间的长短与很多因素有关,这既包括本身车辆的电池容量、设计的充电方式,也包括充电时的环境因素。但是,真正影响充电时长的应该是车辆本身的设计因素,如电池容量和充电的方式。总的说来电池容量越大,其相对应的充电时间也就会越长。

    目前,大多数的纯电动汽车快充需要30min可充50%11.5h就充满了;慢充需要610h充满。下表是几种典型的纯电动汽车充电时间比较。

    充电方式分为快充和慢充,这里所说的快充与慢充有两种解释。

    第一种解释是:早期的快充一般指的是采用直流的方式进行充电,即给车辆充电的是外部的充电桩,充电桩会直接将一个220V的电网电转变成与车辆内动力蓄电池相同的电压直流电,通过车辆上设计的直流充电接口就可以直接给内部的动力蓄电池直流充电了。这种充电方式形式直接,充电电流大,因此,充电时间相对会短。例如下图中比亚迪E6的快速充电接口,可以清楚地看到接口的电线是2个很粗的插孔。

    12.jpg

    慢充指的是利用车辆自身的部件,将外部220V电网的电压转变为适合动力蓄电池的直流电压对车辆进行充电。由于车辆自身转变电压受部件功率的影响,因此,此类充电的时间较长,我们称之为慢充。如上图右侧的普通充电接口,即为慢充接口。

    另一种解释是:目前很多纯电动汽车和插电式混合动力汽车所指的充电方式,即车辆只设计了一个充电接口,即国家标准的充电接口,如下图所示。在充电的时候,内部转换器采用2种功率输出,对应的充电电流也就不同,分别为32A16A,我们把16A的通常称为慢充,32A的称之为快充。

    13.jpg

    标准充电接口

    四、百公里耗电量

    传统汽车的车主需要支付燃油的费用,而电动汽车需要支付充电的费用,相对于传统汽车的百公里油耗而言,新能源汽车(电动汽车)涉及到百公里耗电量。新能源汽车主要电力消耗分布如下图所示。

    14.jpg

    电动汽车主要电力消耗分布

    如果从新能源汽车使用经济性的角度评价,百公里耗电量给我们提供的最直观的感受就是带来的新能源汽车行驶费用降低。

    15.jpg

    耗电量示意图

    例如,以福克斯和北汽EV200为例对比燃油车与电动汽车在用车成本方面的差异。按照一年2km的标准行驶里程计算,计算的费用如下:

    油费:以福克斯2014款两厢经典1.8L手动酷白典藏版为例,该车百公里工况油耗为8.3L,以北京95号汽油7.57/L的价格计算:

    油费=行驶里程÷100×百公里油耗×燃油价格

    最后算出福克斯2014款两厢经典1.8L手动酷白典藏版2km的燃油总支出=20000÷100×8.3×7.5712566元。

    按照工业用电平均一度电约0.8/KWH,北汽EV200百公里耗电量14.5kWh计算:

    电费=行驶里程÷100×百公里耗电量×电价

    最后算出北汽EV200一年的电费总支出=20000÷100×14.5×0.82320元。

    两者费用上相差了近1万元,因此,百公里电耗越低的车辆,其经济性也就越好。

    好啦,这些就是新能源汽车的一些基本性能参数及解释,你听懂了吗?嗨起来?

     

     

相关阅读:

    无相关信息