冬天想要增加电动汽车续航里程,开车习惯有技巧

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我们经常会听到这个样的问题:电动汽车在冬天能跑多远?很多时候从技术层面去解释电池在低温条件下内部化学反应如何影响续驶里程很难让非专业听众听明白。如果仅从用户体验的角度去回答这个问题,那可能需要回答的问题就变成了:如何在大冬天更有效的驾驶电动汽车?

冬天想要增加电动汽车续航里程,开车习惯有技巧

国外fleetcarma公司针对电动汽车在冬天的续驶里程问题做了一些有趣的研究,这里对他们的一些研究工作做个概述。fleetcarma没有直接开始测试低温下的电动汽车性能,而是从对比传统车和电动汽车入手。例如,对比日产传统汽油车Versa和纯电动车聆风(Leaf)的数据,可以简单说明两种类型的车能给用户带来的最直接的使用体验。汽油车Versa的50L油可以跑586km,加油站也随处可以找到,加油5分钟左右就可以;而纯电动车Leaf,虽然装了24kWh的电池,但是其能量仅相当于2.6L的汽油,并且续驶里程为114km左右,当电量很低时,要是凑巧附近能有充电站,还能去充电,要是附近找不到充电站,只能叫拖车了(图1)。

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图1

另外,fleetcarma认为在寒冷的气候环境下,无论是汽油车还是纯电动车,温度的下降对车辆意味着:一是辅助功率消耗增加(通常我们开空凋取暖);二是整车零部件工作效率会有所下降,比如发动机或电池的工作效率下降(图2)。不同的地方在于:汽油车的暖风主要是重新把发动机自身工作产生的热利用了起来(对油耗影响不太大);而纯电动汽车里面的暖风不是免费的,它需要直接消耗电池能量(例如开着3kW的加热器会消耗相当多的电池能量)。

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图2

fleetcarma用一个 “蝴蝶结”模型来概括纯电动汽车的功耗:中间窄(常温下不消耗额外能量,续驶里程正常)、两端宽(低温、高温下因为加热或制冷的原因需要消耗更多能量,造成续驶里程下降)(见下图3灰色蝴蝶结部分)。

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图3

我们重点看一下这个蝴蝶结模型左半边(表示低温的情况)在实验室条件下的一些测试结果。下图4是25摄氏度下的数据,用黑色的点表示,车子是在城市路况下进行的测试,不开暖气,这个数据作为基准数据。

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图4

下图5是-7摄氏度,相同路况,还是不开暖器,用绿色的点表示。我们可以看到component efficiency(零部件的工作效率)开始下降,同时续驶里程下降了19% 。

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图5

还是在-7摄氏度,这次把暖气打开(图6),我们可以看到(橘黄色的点):乘客仓加热所需的功耗迅速上升,对应续驶里程下降高达40%。

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图6

以上是在实验室环境下的测试结果。下面我们看一下在实际道路上不同电动汽车之间的性能表现(图7)。我们可以看到同样的车子在不同的环境下(环境温度、驾驶习惯等)使用,它的续驶里程是完全不一样的。Leaf纯电动车的续驶里程变化为:32 miles (51km) 到 94 miles (152km),将近3倍左右的差异;三菱i-MiEV纯电动汽车的续驶里程变化为29miles (46km)到100 miles (161km),将近3.5倍的差异;福特Transit Connect Electric纯电动汽车的续驶里程变化为25 miles (40km)到98miles (158km),将近4倍的差异。

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图7

以三菱i-MiEVs为例,我们看一下温度对续驶里程的影响(图8)。这里首先沿着最高、最低里程的地方画两条红线,同时把前面说的灰色蝴蝶结模型左侧低温区的下边缘沿着平均里程数比较集中的位置套上去,我们可以看到两条红线刚好位于蝴蝶结模型左侧的上下两侧,红线中间的里程数正是体现了续驶里程的变化范围。那么是什么造成了续驶里程的变化差异呢?

(在看这个问题之前,我们可以发现,续驶里程比较低的温度出现在-14、3、18摄氏度,这里造成这种情况的原因主要是由于不同驾驶习惯造成的差异。)从图3的蝴蝶结模型我们可以看到,还有一个因素没有考虑:驾驶人员对暖风的使用习惯不同。

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图8

图9是不同驾驶人员在不同温度下对暖风的使用统计(用auxiliary load表示):有些在2-3摄氏度的时候对暖风的使用就比较多了(4-4.5kW),有些在-15摄氏度的时候auxiliary load也才不到1kW,有些在20-25摄氏度时也会使用暖风,不过功率较小(0.5kW左右)。可以看到,驾驶人员的使用暖风得习惯是很多样性的。我们可以把这个因素的变化加入到蝴蝶结模型的左上方(红线),表示使用暖风加热的变化差异。

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图9

另外,我们以Leaf为例看一下驾驶人员油门加速习惯不同造成的里程差异(图10)。可以看到统计结果:加速度大的驾驶人员得到的续驶里程相对偏低。这个情况对应图3蝴蝶结模型的中间部分(component efficiency reduced in cold weather)。将这个红线内的区域逆时针旋转90度,然后放在蝴蝶结模型上就可以得到图11的模型。图11模型主要阐述了三个影响续驶里程的因素:

·对暖风加热的使用

·对加速的使用

·环境温度的影响

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图10

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图11

对比两个驾驶人员(Matt和Eric)驾驶Volt的情况,可以验证一下上面的模型。环境温度-4摄氏度,Matt喜欢开大暖气,喜欢深踩油门加速,最后得到的每加仑英里(miles per gallon, MPGe)数为32;Eric开车比较温和,很少深踩油门加速,对暖风的需求也不大,结果MPGe为75,是Matt的2.3倍(图12)。

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图12

由此可见,想要在大冬天让电动汽车跑得更远,驾驶习惯很重要。开车温和一点,必要的时候,你还得忍受一下没有暖气的行程。当然,如果你车上的电池能量足够大,你又不需要开很远的路,那你可以不必担心这些问题了。

作者:129Lab

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