纯电动乘用车经济性参数灵敏度分析

付佳 盛德涛 胡中全

1.广州菲亚特克莱斯勒汽车销售有限公司 上海市 200000 2. 一汽凌源汽车制造有限公司 上海市 201900 3. 中诺德（常州）汽车技术有限公司 江苏省常州市 213002

1 前言

纯电动乘用车是以车载动力电池包为电源，依靠大功率驱动电机提供动力的交通工具，具有清洁无污染、能量转换效率高、结构简单等优点[1]。

评价纯电动乘用车能耗经济性的指标包括续驶里程、单位里程能量消耗和单位能量消耗行驶里程等[2]。本文采用单位里程能量消耗评价纯电动乘用车的经济性，它是指单位行驶里程消耗的动力电池包电能。

纯电动乘用车经济性的影响参数有很多，而且各参数的影响程度即参数灵敏度也不同。用灵敏度分析进行关键设计参数的选择[3-5]，明确各参数对经济性的影响[6]。纯电动乘用车产品开发设计过程中，对经济性影响较大的参数进行改善，从而达到提高经济性指标的目的[7]。

2 理论定性分析

结合某车型自身的实际状态，选定试验载荷、滚动阻力系数两个参数对经济性进行参数灵敏度分析。

2.1 数学模型建立

由于纯电动乘用车行驶过程中电气附件的功耗较低，本文不考虑电气附件的功耗，则其单位里程能耗为：

式中：E为单位里程消耗，单位kWh；P为车辆行驶需求功率，单位kW；S为续驶里程，单位km；t为行驶时间，单位h。

匀速行驶工况下，某时间间隔t内，以速度V匀速行驶时，纯电动乘用车功率平衡方程

式中：η为整车工作效率；m为纯电动乘用车试验载荷，单位kg；g为重力加速度，单位m/s2；f为滚动阻力系数；V为行驶车速，单位m/s；Cd为风阻系数；A为正投影面积，单位m2。

由式（1）和式（2）可得，车辆匀速行驶续航里程S时，其单位里程能耗如式（3）所示：

式中：Ed为车辆匀速行驶工况单位里程能量消耗，单位kWh/km。

匀加速行驶工况纯电动乘用车的功率平衡方程

式中：δ为旋转质量转换系数；为加速度，匀加速行驶工况下为常量。

某匀加速工况下，车辆从车速V1加速至V2的过程中，设定加速度为a，单位里程能耗如式（5）所示：

1.2 经济性参数灵敏度

经济性参数灵敏度的定义是车辆参数变化对其经济性的影响程度。匀速行驶工况及匀加速行驶工况经济性参数归一化灵敏度分别为

2 计算分析

2.1 匀速行驶工况灵敏度

由式（3）分别与式（6）（7）联立可得

为对试验载荷、滚动阻力系数、两个参数的灵敏度有一个全面的认识，采用赋值法对试验载荷灵敏度进行分析，取匀速行驶车速80km/h。基于试验载荷的初始值分别作2%、4%、6%、8%、10%变化，得到其对应的灵敏度的变化率，然后以各参数为横坐标、灵敏度为纵坐标，绘制灵敏度函数曲线。因为试验载荷灵敏度与滚动阻力系数灵敏度相等，故只对试验载荷灵敏度进行分析。

通过图1可知，匀速工况试验载荷灵敏度较高。

图1 试验载荷灵敏度函数曲线

图2 试验载荷灵敏度函数曲线（匀加速行驶工况）

图3 滚动阻力系数灵敏度函数曲线（匀加速行驶工况）

2.2 匀加速行驶工况灵敏度

由式（5）进行积分可得

由式（12）分别与式（8）（9）联立可得

为对两个参数的灵敏度有一个全面的认识，采用赋值法对其灵敏度进行分析，假定V1为 10km/h、V2为 40km/h、a为 0.50 m/s2。采用与匀速行驶工况相同的方法分别绘制两个参量的灵敏度曲线。

由图2、图3可得，匀加速行驶工况滚动阻力系数灵敏度较高。

3 结论

（1）对于某微型纯电动乘用车，构建数学分析模型，确定其整车关键技术参数，选定续驶里程的主要影响参变量滚动阻力系数、试验载荷。

（2）采用参变量归一化分析方法，确定车辆匀速行驶工况、匀加速行驶工况的各参变量灵敏度函数。

（3）通过对车辆匀速行驶工况、匀加速行驶工况的灵敏度函数进行计算分析，得出匀速行驶工况试验载荷、滚动阻力系数的灵敏度相等且较敏感；匀加速行驶工况滚动阻力系数的灵敏度较高。