電動(dòng)汽車，電池，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程波動(dòng)原因分析及建議

燃油車與電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程波動(dòng)對(duì)比

2.電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)駛里程與測(cè)試及公布里程的差異性加劇了消費(fèi)者的心理落差

 

一是部分廠商將理想狀態(tài)下的等速續(xù)駛里程數(shù)據(jù)作為主要宣傳，與實(shí)際里程存在較大差距，目前業(yè)內(nèi)已經(jīng)明令禁止這種行為。

 

二是我國能耗和排放法規(guī)引用歐洲NEDC測(cè)試體系，與我國純電動(dòng)汽車的實(shí)際行駛工況不相符，不能真實(shí)的反映出實(shí)際續(xù)駛里程。具體有以下幾點(diǎn)原因：一是市區(qū)市郊里程分配不合理，在現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中城市工況占比70%，市郊占比30%，這與我國實(shí)際情況有很大差別，同時(shí)怠速比例也相差很多。二是工況測(cè)試是在常溫不開空調(diào)的情況下進(jìn)行的，而現(xiàn)實(shí)中車輛開啟空調(diào)的時(shí)間很多，而且電池性能、制動(dòng)回收效果也會(huì)隨溫度降低而下降。三是工況中減速階段的較為緩慢，非常有利于電動(dòng)汽車進(jìn)行制動(dòng)回收，實(shí)際使用中，汽車的減速往往更快速，制動(dòng)回收不完全。

 

由于上述原因，與電動(dòng)汽車出廠標(biāo)稱里程相比，不同車型隨著季節(jié)變化、路況變化、車輛使用壽命變化里程均出現(xiàn)了不同程度的衰減，成為電動(dòng)汽車產(chǎn)品的普遍現(xiàn)象。

 

 

 

1.電動(dòng)汽車實(shí)際續(xù)駛里程受能量因素和能耗因素多重影響

 

電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程受多重因素影響，包括能量因素和能耗因素：一是車載剩余能量，電動(dòng)汽車的車載剩余能量主要與電池當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)；二是能耗，包括驅(qū)動(dòng)用能耗和車載附件用能耗等。綜合而言，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程除了與傳統(tǒng)燃油車一樣受到汽車重量、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率、行駛工況、駕駛習(xí)慣、部分環(huán)境因素等多方面共性能耗因素影響外，由于動(dòng)力電池自身化學(xué)特性，又對(duì)溫度因素更加敏感，同時(shí)還受到電池材料、電池工藝、電池循環(huán)壽命與保養(yǎng)現(xiàn)狀等多方面對(duì)動(dòng)力電池本身能量因素影響。

 

綜合而言，與傳統(tǒng)燃油車相比，引起電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程變化增加了以下兩個(gè)因素：一是冬季空調(diào)、電池加熱導(dǎo)致的附件能耗因素變量，二是電池儲(chǔ)能本身特性導(dǎo)致的能量因素。

 

電動(dòng)汽車，電池，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程波動(dòng)原因分析及建議

電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程影響因素

2.與能量因素相比，能耗因素是影響電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的主要因素

 

無論是從目前的用戶體驗(yàn)、第三方測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)分析來看，低溫季節(jié)和高速路況兩大情景下電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程變化最為明顯。

 

根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在其他情況相同而設(shè)置單一變量的對(duì)比分析中，100-120km/h行駛時(shí)續(xù)駛里程將普遍減少約1/4-1/3，使用空調(diào)時(shí)續(xù)駛里程普遍減少1/4-1/3，而-20℃極低氣溫?zé)o空調(diào)情景下時(shí)續(xù)駛里程僅僅減少10%。

 

從EV-TEST對(duì)某電動(dòng)車型的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來看，極低溫度下（-15℃）開空調(diào)和100km以上高速行駛是電動(dòng)汽車能耗增加最多、續(xù)駛里程縮減百分比最大的應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)也可以看出，普通低溫下（-7℃）不開空調(diào)時(shí)整車?yán)m(xù)駛里程沒有顯著縮減。

 

綜合上述分析，與低溫等情況下導(dǎo)致的動(dòng)力電池能量因素變化相比，由空調(diào)附件能耗和高速行駛能耗導(dǎo)致的能耗因素才是影響電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的主要因素。

 

電動(dòng)汽車，電池，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程波動(dòng)原因分析及建議

不同工況及環(huán)境對(duì)續(xù)駛里程的影響

（1）高速狀態(tài)下風(fēng)阻的非線性增加導(dǎo)致了高速續(xù)駛里程顯著下降

 

隨著汽車行駛速度的增加，滾阻呈線性增加，而風(fēng)阻呈非線性增加，在電動(dòng)汽車速度超過100km/h后，風(fēng)阻的快速非線性增加是電動(dòng)汽車行駛損耗顯著增加的主要原因，此外不同坡度下需要的牽引功率變化也將降低其續(xù)駛里程。

 

（2）電動(dòng)汽車冬季空調(diào)比夏季能耗更高，從而對(duì)續(xù)駛里程影響更大

 

在夏季，電動(dòng)汽車的空調(diào)耗能占驅(qū)動(dòng)耗能的30%左右，具體與環(huán)境溫度與太陽照射強(qiáng)度有關(guān)，但燃油車同樣需要消耗發(fā)動(dòng)機(jī)能量來制冷，兩者并無顯著差異。

 

在冬季，與傳統(tǒng)燃油車可依靠發(fā)動(dòng)機(jī)排熱取暖不同，電動(dòng)汽車冬季空調(diào)仍然是其主要的駕駛艙供暖方式。而與夏季空調(diào)使用工況相比，冬季零下低溫條件下空調(diào)需要更大能耗才能將艙內(nèi)溫度維持在舒適溫度范圍內(nèi)，因而成為降低電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的最主要因素。

 

電動(dòng)汽車，電池，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程波動(dòng)原因分析及建議

路況及行駛狀態(tài)對(duì)續(xù)駛里程的影響

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空調(diào)能耗對(duì)續(xù)駛里程的影響

（3）制動(dòng)能量回收、電池溫度調(diào)節(jié)等因素也在一定程度上影響整車能耗

 

理論上制動(dòng)能量能達(dá)到驅(qū)動(dòng)能量的70%，正常溫度下回收能量可節(jié)能20%以上，具體節(jié)能效果與工況有關(guān)。因此能量回收技術(shù)的應(yīng)用也將在一定程度上改善電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程。

 

此外電動(dòng)汽車電池需要溫度調(diào)節(jié)才能處在最佳的工作區(qū)域，在夏天時(shí)，傳統(tǒng)燃油車發(fā)動(dòng)機(jī)同樣需要散熱耗能。在冬季，電動(dòng)汽車通常需要消耗7%以上的功率來加熱保溫，這在一定程度上也導(dǎo)致續(xù)駛里程略微縮短，但并不構(gòu)成主要因素。

 

整體而言，能耗方面，燃油車與電動(dòng)汽車夏季均受工況和空調(diào)制冷、動(dòng)力系統(tǒng)冷卻（發(fā)動(dòng)機(jī)散熱和電池散熱）影響，冬季電動(dòng)汽車增加了駕駛艙取暖項(xiàng)和電池保溫項(xiàng)。

 

3.能量因素雖然并非導(dǎo)致續(xù)駛里程波動(dòng)的主要因素，但是其決定著電動(dòng)汽車的里程極限

 

（1）由于電池的固有特性，電動(dòng)汽車影響續(xù)駛里程的能量因素比燃油車更加復(fù)雜

 

電池累計(jì)可釋放能量的表達(dá)式如下：

 

其中Ut為端電壓=開路電壓-內(nèi)阻*電流，開路電壓與電池本身材料有關(guān)，內(nèi)阻與電池溫度和荷電狀態(tài)（SOC）有關(guān)，電流則與電動(dòng)汽車工況有關(guān)。Qst則是電池的標(biāo)稱容量。

 

而隨著行駛里程的增加，動(dòng)力電池等關(guān)鍵部件性能均有不同程度的下降，比如動(dòng)力電池容量隨使用次數(shù)衰減、一致性差異變大，也將影響電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。因此，與傳統(tǒng)燃油車能量因素僅由油量決定相比，電動(dòng)汽車能量因素要復(fù)雜得多。

 

電動(dòng)汽車，電池，電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程波動(dòng)原因分析及建議

電池狀態(tài)對(duì)續(xù)駛里程的影響(左圖)電池內(nèi)阻典型特性曲線（右圖）

（2）未來電池材料技術(shù)的進(jìn)步是提升電動(dòng)汽車?yán)锍虡O限的主要因素之一

 

從上述表達(dá)式及對(duì)應(yīng)關(guān)系可以看出，如果不考慮電動(dòng)汽車工況，僅僅考慮電池本身特性，能量因素主要與電池的兩方面特性曲線密切相關(guān)：一是開路電壓特性曲線，二是內(nèi)阻變化曲線。目前電池內(nèi)阻受到溫度的顯著影響隨著電池保溫技術(shù)的不斷進(jìn)步正在逐步改善，而開路電壓特性改善、電池使用壽命延長(zhǎng)等方面則主要依靠未來電池材料技術(shù)的進(jìn)步，這也是未來決定電動(dòng)汽車?yán)锍虡O限的主要因素之一。

 

03電動(dòng)汽車性能不斷提升 未來可期

 

1.電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程不斷提升并能滿足大部分出行需求

 

(1）動(dòng)力電池能量密度及續(xù)駛里程逐步提升

 

動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度已經(jīng)突破140Wh/kg。動(dòng)力電池能量密度是影響續(xù)駛里程的一個(gè)重要因素，我國動(dòng)力電池技術(shù)水平持續(xù)提升，2018年系統(tǒng)能量密度相對(duì)2015年提升約54%。

 

電動(dòng)汽車?yán)锍虡O限逐步逼近燃油車。隨著動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度提升以及車輛技術(shù)的進(jìn)步，我國電動(dòng)乘用車的平均續(xù)駛里程已經(jīng)突破300公里，部分產(chǎn)品能夠超過400公里，且隨著技術(shù)進(jìn)步，滿足市場(chǎng)出行里程需求的產(chǎn)品將會(huì)成為普遍現(xiàn)象。