2.4.3 电动汽车的燃料经济性
与传统燃油汽车不同,电动汽车主要采用电能作为动力源,因此其燃料经济性并非传统意义上燃油汽车的燃油经济性。纯电动汽车和混合动力电动汽车的燃料经济性计算有所不同,下面分别进行讨论。
(1)纯电动汽车
纯电动汽车的燃料经济性是指在动力电池完全充电状态下,以一定的行驶工况能连续行驶的最大距离(单位为km)。纯电动汽车的燃料经济性有能量消耗率、比能量消耗率以及能量经济性三个指标。
1)能量消耗率:电动汽车经过规定的试验循环后,对动力电池重新充电至试验前的容量,从电网上得到的电能除以行驶里程所得到的数值称为能量消耗率,单位为W·h/km。
2)比能量消耗率:电动汽车能量消耗率与整车质量的比值,单位为W·h/(km·t)。
3)能量经济性:电动汽车以各种预定行驶规范达到的续驶里程与动力电池再充电恢复到原有的充电状态所需要的交流电能量之比,单位为km/(kW·h)。
纯电动汽车恒速行驶时,其功率需求为
式中,PB为电动汽车行驶需求总功率;PΣ(v)为车辆行驶驱动功率;ηm(nm,Pm)为电机驱动系统效率;ηt为传动系统效率。
其动力系统在时间T内的能量消耗为
式中,EB为能量消耗(W·h);UB(PB)为驱动系统母线电压;IB(PB)为驱动系统母线电流。
其续驶里程为
对于按照某一工况行驶的纯电动汽车,其续驶里程为
其功率需求和能量消耗同样可以按照式(2-53)和式(2-54)来进行计算。
在上述公式基础上可以进行能量消耗率、比能量消耗率和能量经济性的计算,但是在计算时,还需要考虑充电效率ηcharge。
(2)混合动力电动汽车
对于混合动力电动汽车,由于车辆行驶的能量不仅来自于动力电池组,还消耗了车载燃油,因此其燃料经济性的评价需要考虑两个方面:燃油消耗量和外界输入电量。为统一标准,采用百公里运行成本来评价,即
式中,Chev为混合动力电动汽车百公里运行成本[元/(100km)];Cfuel为燃油价格(元/L);Celect为工业用电价格[元/(kW·h)];Qs为百公里燃油消耗率,EGrid为电池组百公里电网充电电量均值[kW·h/(100km)]。
单位里程的能耗e(kW/km)在某些文献中称为电动汽车的效率。在一些文献中,将电动汽车的能量经济性定义为电动汽车以各种预定行驶规范达到的续驶里程与动力电池再充电恢复到原状态所需要的交流电能量之比,即
设电动汽车行驶时单位里程能耗为e,电动汽车总质量为M,电动汽车行驶的比能耗为e0,则有
设电动汽车上动力电池组充满电的总能量为E,则电动汽车的续驶里程为
实际情况并不像计算的那样简单,由于空气阻力消耗的能量与质量无关,同时动力电池存在放电效率、放电深度、放电电流以及自放电现象(有的动力电池甚至每天自放电率高达10%以上),均影响动力电池组的输出总能量。另外,行驶规范的差别等因素都将影响电动汽车的续驶里程。因此,式(2-59)为电动汽车的续驶里程的近似估算。