电动车高速行驶时SOC下降的原因分析
0 2024-02-26

电动汽车跑高速时耗电快,给驾驶员的直观印象是——跑高速时SOC明显比城市道路行驶掉得快。

造成这一现象的原因是多种因素叠加的,主要影响因素有:

高速行车整车阻力迅速上升,所以维持高速行驶消耗的电量迅速上升

高速行车时,整车阻力大,对应电池放电功率也大,电池本身的化学特性导致SOC下降速度加快

还有一个重要的原因,高速行驶时电机效率降低,进一步恶化整车能耗

车速增大时造成阻力迅速上涨的大头是风阻。车辆的空气阻力(风阻)与车速的平方成正比。也就是说汽车的行驶速度越快。汽车的风阻以二次曲线的形式增长。


整车阻力迅速增大就需要电池出更多功率去维持车辆的高车速,即高速时增加了电耗。

在电动汽车的电池身上,电池有放电功率(放电电流)越大,电池SOC消耗越快的电特性

我们知道锂离子电池是靠锂离子和电子在电池正极和负极之间往复运动实现充电和放电。电流越大代表单位时间内锂离子和电子在正负极之间运动的数量越多,因而更容易造成锂离子“堵车”,造成电池的电量快速下降。

用专业术语解释大功率放电时电量下降快的原因:

在大电流放电下,电极活性物质的有效表面积减少,锂离子和电子的运动阻力相对增加,大电流需要离子和电子快速运动,因而电流越大,电压下降越快。

在大电流放电时,电极收到液相扩散控制,产生了严重的浓差极化,活性物质得不到充分的利用,电子在活性物质中的迁移速度落后于电池外部电压的变化,电池放电不完全,电压下降快。

这两点原因导致用户直观感受到高速驾驶时电不耐用,耗电快。

从试验室对电芯的实验报告上看,从0.2C、0.4C到1.2C,放电电流逐步增大,电芯可放出的电量随之减少,反映到电动车上就是耗电快

我们再回到驱动电机本身的效率上来。

下图为某电机的效率图,从图中可以看出,当电机转速在5000~7000转,扭矩在40~80牛米的时候,工作效率最高嗯。一旦电机的转速超过8000转,电机效率将降到92%以下。

电动汽车结构简单,变速器多为单档。我们假设车辆用17寸的轮胎,滚动半径333mm;减速器速比(确切说是减速器齿轮副和主减速器齿轮副的总减速比)是10。按高速行车速度120km/h算,电机的转速约为9600r/min。此时电机的效率只有91甚至更低。这也是电动汽车高速费电的重要原因之一。

有人说为什么电动汽车不使用多档变速器达到更好调节电机工作点的目的呢?

首先成本上不划算,多档变速器成本至少大几千元,本来新能源汽车就因为电池成本高而价格居高不下,再加个多档变速器的成本,会让产品更没竞争力。

其次国内电价现阶段比较低,多耗费的这点电对车辆使用成本影响不大。

最后是技术方面,造电动汽车厂商很多,但是能匹配好多档变速器的最在行的还是传统车企。对大多数新车企来说,能避开多档变速箱就避开。电动汽车电机转速范围广、扭矩特性好,为电动汽车只用单档变速器奠定了基础。

本文内容来自于动力电池BMS,版权属于原作者。


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