纯电|纯电动汽车高低温工况的能量管理研究( 二 )
2、能耗影响因素及优化方向
2.1 空调系统影晌与优化方向
空调系统使用效率的高低决定空调系统的整体能耗,其使用效率与空调系统本身效率?用户空调使用需求和策略设置有关?
在高温实际测试过程中,将高温环境舱设置为35℃,为模拟夏季用户单次实际使用工况,对车辆进行1个CLTCP循环工况测试,里程14.48km,符合用户单次出行特征?
根据前面测试结果可知压缩机功率基本维持在lkW时,该车辆实测头部温度小于25吧,可以满足用户对驾驶室的制冷需求?因此可以通过调整驾驶室温度来调节压缩机功率,将压缩机功率稳定在均值为lOOOW?950W?900W三种情况,测试压缩机功率对车辆实际能耗的影响?以上三种功率值对应着三种不同的头部温度,但均在驾驶室舒适性的可接受范围内?
通过试验测得的空调压缩机功率变化由线如图5所示?空调功率在稳定前处于驾驶室降温过程,此时空调功率高于稳定时刻的功率且波动较大 。 因此 ， 在计算空调系统能耗时不能简单地按稳定功率值来计算空调能耗,初始降温阶段对计算空调能耗有重要影响?
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三种空调运行功率下的(蓄电池端)百公里能耗如图6所示,空调压缩机功率提高lOOW时,车辆百公里电耗提升约4%,预计影响续驶里程约lOkm?空调系统功耗对实际续驶里程影响较大?
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该车型冬季采用热泵空调,在7℃环境下暖风系统能耗仍以空调压缩机能耗为主,其功率对能耗的影响也符合上述分析?但目前电动汽车采用的暖风系统模式多样,如热泵空调与PTC结合?PTC暖风水路加热系统等,其能耗对电动车续驶里程的影响也不同?总之,合理地匹配与设置空调系统与车辆热管理系统模式,充分利用动力总成余热,对提升续驶里程也有一定作用?
由此可见,空调系统运行功率对用户单次行驶里程的影响较大,提升空调系统使用效率对电动汽车高温和低温续驶里程提升都有重要作用?
2.2 低压附件影晌与优化方向
相比常温工况,在高温和低温环境下低压系统功率明显增加,主要在于冷却风扇?鼓风机?水泵能耗增加导致O低压系统及冷却风扇平均功率统计见表5,低压负载中冷却风扇功耗占比最大,约占低压系统耗电量的50%?在常温工况下,该车型低压负载功率只有200W,具体原因在上文中已经详细分析?对于风扇设计尽量选择高效率的无刷风扇,同时合理标定风扇转速与空调系统压力?冷却系统水温的关系,实现节能最大化?
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在电气系统开发或设置车辆节能模式时,对其他电附件系统的优化应遵循以下原则开展:
1)在车辆开发前期,在满足功能的前提下采用能耗水平更低的电气元件,将电附件系统的能耗指标进一步细化?
2)在定义车辆节能模式阶段,梳理长时间使用耗电的功能和场景,对不影响行车安全?驾驶操控或对用户体验影响小的功能进行功耗调整?
2.3 冷却系统影响与优化方向
高温工况下驱动电机和动力蓄电池的冷却耗能也是导致能耗上升的一个因素?驱动电机的温度是直接控制水泵流量的重要因素,动力蓄电池的冷量需求也是空调系统的重要负载?因为IGBT电流响应快并且器件热容小,秒级阻升就可达到lOOK以上,所以电机系统在日常行驶中对持续流量的需求较大?
通过前期合理设计和标定冷却流量,在保证对电机寿命影响最小的前提下,在不同工况下实现不同流量的分级控制可以较小程度改善冷却系统功耗Q动力蓄电池需要工作在合适的温度范围内,需要通过Chiller换热器将蓄电池多余热量带走,因此蓄电池冷却也增加了空调系统负荷,导致其高压能耗增加?
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