2020年4月23日,财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展改革委联合发布了《关于完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》,明确将新能源汽车推广应用财政补贴政策实施期限延长至2022年底,2020-2022年补贴标准分别在上一年基础上退坡10%、20%、30%,另外还对续驶里程和能耗补贴标准做了新的要求:适度提高了新能源汽车整车能耗、纯电动乘用车续驶里程门槛。
图 纯电动乘用车续驶里程R(工况法、公里)补贴标准走势
从可享受补贴的纯电动乘用车最低续驶里程要求来看,2017年为100公里,2018年提升为150公里,2019年提升至250公里,2020年之后纯电动乘用车续驶里程(工况法)低于300公里的车型将不再予以补贴。目前来看,提高纯电动汽车续驶里程、降低能耗是行业和消费者共同的需求。
本文将对影响纯电动汽车能耗的因素进行分析。
1 轻量化
汽车整备质量的大小对汽车能耗起着重要作用。有研究表明,纯电动汽车整车重量降低 10kg,续驶里程可增加 2.5km。合理的轻量化可在确保汽车强度和安全性能的基础上,提高车辆动力性,减少电能消耗,降低排气污染及增加续驶里程。
2车辆阻力
纯电动汽车在行驶过程中所受到的阻力对续航能力的影响较大,其中空气阻力对于提高车辆动力性以及续驶里程有重要作用。对于空气阻力,可通过改进车身流线来降低空气阻力系数和减小迎风面积,进而降低整车空气阻力。
3环境温度
环境温度也会影响整车能耗。在不同温度下,动力电池放电能力及内阻等有很大区别,温度对车辆动力系统、润滑部分、转向油泵及热管理系统等的工作效率都会产生影响。CEVE规程测试结果表明,相较于高温环境,低温WLTC工况的里程衰减和能耗率增加幅度较大。对此,应改善电池包保温密封、BMS、热管理系统的协同控制能力,提高动力电池系统在低温环境下的保温能力和快速加热能力。
4行驶工况
行驶工况对纯电动汽车能耗有较大影响。CEVE规程通过实车测试发现,相较于NEDC工况,WLTC工况涉及的驾驶场景更多,车速波动更大,没有明显的规律性,也没有周期性的加速、减速,更好的体现出了在不同拥堵程度的路面车速时快时慢的情况。同时,涵盖更广的速度区间,测试周期也更长,对车辆的综合性能提出了更严格的考验。对此,在产品设计、能量管理策略开发等方面需针对WLTC工况相较于NEDC工况的新特点,开展进一步的技术研究。
5车速
在车速对能耗的影响方面,CEVE规程测试发现,在等速120km/h的高速工况下续驶里程衰减较大,能量消耗率相应增加。随着当前纯电动汽车电池容量及续航里程表现出的增长趋势,未来实际运行工况在城际间的高速占比将逐步增加,对此,应优化车辆高速工况下的能量管理策略,考虑使用多档化电驱动系统、双电机耦合驱动等措施,满足车辆城际间交通需求。
6热管理系统能耗
动力电池热管理系统,与电驱动热管理系统、乘员舱空调系统及其它设备冷却系统一起,共同构成了纯电动汽车的热管理系统。不同的环境温度下,整车热管理系统能耗的差异较大,例如在低温环境下,乘员舱的采暖以及电池包的加热需要消耗大量能量,进而导致整车能耗急剧增加。对此,可采用高温回路余热回收、热泵等热管理节能技术有效改善低温适应性,降低低温能耗。
7附件功耗
对于纯电动汽车其他部分附件如DC/DC、仪表、风扇及水泵等功耗,需进行精细化设计,通过合理匹配,降低功耗。
小结
对于纯电动汽车而言,动力电池的电能完全来自于外部充电,能量消耗主要包括能量转化损失、克服行驶阻力、附件以及机械摩擦等。针对能效提升,需提升燃料的能量转换效率、降低整车风阻系数、提高传动系统的传递效率、提高电机和电池的效率等。