電動(dòng)汽車(chē)跑高速時(shí)耗電快,給駕駛員的直觀印象是——跑高速時(shí)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(chē)整車(chē)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(chē)時(shí),整車(chē)阻力大,對(duì)應(yīng)電池放電功率也大,電池本身的化學(xué)特性導(dǎo)致SOC下降速度加快;
還有一個(gè)重要的原因,高速行駛時(shí)電機(jī)效率降低,進(jìn)一步惡化整車(chē)能耗。
車(chē)速增大時(shí)造成阻力迅速上漲的大頭是風(fēng)阻。車(chē)輛的空氣阻力(風(fēng)阻)與車(chē)速的平方成正比。也就是說(shuō)汽車(chē)的行駛速度越快。汽車(chē)的風(fēng)阻以二次曲線的形式增長(zhǎng)。
整車(chē)阻力迅速增大就需要電池出更多功率去維持車(chē)輛的高車(chē)速,即高速時(shí)增加了電耗。
在電動(dòng)汽車(chē)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(fù)極之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)充電和放電。電流越大代表單位時(shí)間內(nèi)鋰離子和電子在正負(fù)極之間運(yùn)動(dòng)的數(shù)量越多,因而更容易造成鋰離子“堵車(chē)”,造成電池的電量快速下降。
用專業(yè)術(shù)語(yǔ)解釋大功率放電時(shí)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(yùn)動(dòng)阻力相對(duì)增加,大電流需要離子和電子快速運(yùn)動(dòng),因而電流越大,電壓下降越快。
在大電流放電時(shí),電極收到液相擴(kuò)散控制,產(chǎn)生了嚴(yán)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(diǎn)原因?qū)е掠脩糁庇^感受到高速駕駛時(shí)電不耐用,耗電快。
從試驗(yàn)室對(duì)電芯的實(shí)驗(yàn)報(bào)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(dòng)車(chē)上就是耗電快。
我們?cè)倩氐津?qū)動(dòng)電機(jī)本身的效率上來(lái)。
下圖為某電機(jī)的效率圖,從圖中可以看出,當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速在5000~7000轉(zhuǎn),扭矩在40~80牛米的時(shí)候,工作效率最高嗯。一旦電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)8000轉(zhuǎn),電機(jī)效率將降到92%以下。
電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,變速器多為單檔。我們假設(shè)車(chē)輛用17寸的輪胎,滾動(dòng)半徑333mm;減速器速比(確切說(shuō)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(chē)速度120km/h算,電機(jī)的轉(zhuǎn)速約為9600r/min。此時(shí)電機(jī)的效率只有91甚至更低。這也是電動(dòng)汽車(chē)高速費(fèi)電的重要原因之一。
有人說(shuō)為什么電動(dòng)汽車(chē)不使用多檔變速器達(dá)到更好調(diào)節(jié)電機(jī)工作點(diǎn)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(lái)新能源汽車(chē)就因?yàn)殡姵爻杀靖叨鴥r(jià)格居高不下,再加個(gè)多檔變速器的成本,會(huì)讓產(chǎn)品更沒(méi)競(jìng)爭(zhēng)力。
其次國(guó)內(nèi)電價(jià)現(xiàn)階段比較低,多耗費(fèi)的這點(diǎn)電對(duì)車(chē)輛使用成本影響不大。
最后是技術(shù)方面,造電動(dòng)汽車(chē)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(chē)企。對(duì)大多數(shù)新車(chē)企來(lái)說(shuō),能避開(kāi)多檔變速箱就避開(kāi)。電動(dòng)汽車(chē)電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍廣、扭矩特性好,為電動(dòng)汽車(chē)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(biāo)題:為什么電動(dòng)汽車(chē)在跑高速時(shí)耗電很快?
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