純電動汽車實際續航能力與公告續航里程差異的原因分析

葛嬋

摘? 要：續航能力作為電動汽車的重要性能指標之一，是消費者重點關注的性能指標之一，然而消費者常常抱怨實際續航能力低于公告續航里程。公告的續航里程很大程度上參考了NEDC循環工況的測試數據，而實際工況的續航能力往往低于NEDC續航里程。續航里程是動力電池能量與整車行駛能耗共同作用的結果，其受到動力電池能量、驅動電機性能、環境溫度、駕駛路況等諸因素的影響。本文就實際工況與NEDC循環工況續航里程存在差異的原因進行了多方位的分析，剖析了環境溫度、駕駛工況等影響因素的差異對續航里程的影響。

關鍵詞：純電動汽車? 新能源汽車? 續航能力? 續航里程? 續駛里程

中圖分類號：U469.72? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）08（a）-0131-04

Abstract： The endurance ability is one of the most important index of electrical vehicle， which caught the attention of consumers. However， the consumers always complain the actual endurance mileage lower than the announced. The announced mileage largely refers to NEDC test data， but the actual mileage is often lower than NEDC mileage. The endurance mileage is affected by the energy of power battery and the vehicle energy consumption of driving. In detail， it is affected by the energy of power battery， the performance of electric motor， environment temperature， driving condition and so on. This paper analyzes the reasons of mileage difference between the actual condition and NEDC condition through multi-dimension and analyzes the influence of environment temperature， driving condition and other factors on endurance mileage.

Key Words： Pure electric vehicle; New energy vehicle; Endurance capacity; Endurance mileage

由于燃油汽車依賴的石油資源緊張，且燃油汽車對空氣的污染嚴重，我國作為汽車消費大國，國家近年來倡導開發新能源汽車。純電動汽車作為新能源汽車的分支之一，其續航能力是消費者重點關注的性能指標之一，然而用戶常常抱怨實際續航能力低于公告續航里程。

電動汽車公告的續航里程很大程度參考了NEDC循環工況（New European Driving Cycle，新標歐洲循環測試）的測試數據，這是GB/T 18386《電動汽車能量消耗和續航里程試驗方法》中提出的測試工況。而實際工況與NEDC工況存在差異，實際續航能力往往不如NEDC循環工況理想。本文就實際續航能力與NEDC續航里程差異的原因進行闡述。

1? 實際與NEDC續航里程對比

2019年9月《鳳凰網汽車》網站發布了多款純電動汽車的續航里程數據（見表1），測試條件：全天空調22度自動，測試道路70%市區+30%高速（包含一個晚高峰）。由表1的數據可看出，實測續航里程與NEDC續航里程存在不同程度的差異。

續航里程受到動力電池能量、整車整備質量、驅動電機性能、電控策略、環境溫度、駕駛路況、駕駛習慣等因素的影響[1]。那么實際工況與NEDC工況之間存在何種差異，又如何影響續航里程？總體來說，是由于NEDC循環工況是歐洲建立的標準[2]，在車速的設定上與我國的實際路況存在較大差異。NEDC工況的駕駛環境、駕駛習慣方面采取了相對高效節能的模式;而實際的工況及車輛功能的使用相對低效高能，具體原因如下文所述。

2? 續航里程差異原因分析

2.1 環境溫度

用戶發現夏季和冬季較公告的續航里程相差更大，圖1展示了一款NEDC續航里程為355km的純電動汽車在華北地區測試的續航能力，其中春秋的平均續航能力為219km，夏季平均續航能力為206km，冬季平均續航能力為169km，續航能力為春秋>夏季>冬季。

NEDC循環工況要求在20～30℃的室溫環境[2]下進行，考慮到電池性能的良好發揮及電池熱管理系統的工作能耗，汽車制造商往往選擇25℃左右的環境溫度。而實際駕駛時，環境溫度不能確保在最良好的溫度區間，因而降低續航里程。環境溫度對續航里程的影響原因如下。

2.1.1 電池容量對溫度的敏感性

電池在低溫時容量較低，尤其是現在市面流行的鋰離子動力電池，低溫性能較差（如圖2所示），所以冬季的續航里程較差是固有特性。

2.1.2 電池熱管理系統工作耗能

電池的整體性能受到溫度影響較大。市面上廣泛使用的動力電池體系——鋰離子電池，其容量、功率、充放電效率、安全性和壽命均受到溫度的顯著影響;且電池具有一定的內阻，伴隨時刻發生的電化學反應，電池自身產熱而引起溫升和溫差，也將影響電池的電性能和安全性[4]。為了良好發揮動力電池性能，且避免局部熱失控造成的安全隱患。新能源汽車設計有電池熱管理系統，對電池進行低溫加熱、高溫散熱以及保溫管理。當溫度過高或過低時，熱管理系統工作消耗動力電池能量，一定程度上會降低續航里程。

2.1.3 空調系統工作耗能

為了考察車輛的真實續航能力，NEDC工況要求不使用空調。而在冬季和夏季時，人們為了舒適感常常使用空調，會消耗一定的電能。

2.1.4 小結

綜合以上因素，環境溫度對續航能力具有較大的影響。首先，電池的低溫性能差;再次，在高溫和低溫時，動力電池熱管理系統的工作，以及駕駛者開啟空調產生能耗。所以，夏季和冬季的續航能力低于春秋，尤其是寒區對續航能力的挑戰最大。

2.2 駕駛路況

NEDC循環工況是由4個市區循環和1個市郊循環程序組成（如圖3所示），在轉轂試驗臺進行[2]。而實際的路況多樣，不同路況對續航能力的影響分析如下。

2.2.1 壞路

NEDC工況測試在轉轂試驗臺進行，模擬常規路面的阻力。如若行駛于壞路（如比利時路、卵石路、沙石路、搓板路等），阻力大，摩擦力大，能耗高，進而降低續航能力。

2.2.2 高速

為提高續航里程，電動汽車具有能量回收功能。車輛在減速或制動過程中會產生能量回收，即將多余的動能轉化為電能儲存于動力電池中。而在高速行駛時，車輛較少地減速或制動，所以能量回收很少啟用。所以高速行駛時的續航里程有所降低。

2.2.3 擁堵道路

NEDC循環工況在速度設定和循環比例的分配上，與中國用戶的實際行駛工況差別很大。NEDC工況的市區工況幾乎是設定的勻速行駛，而在中國的市區遇見擁堵經常是走走停停。電機在低速運轉時效率較低（如圖4所示）[3]。若長期行駛于擁堵路段，電機長期處于低效工作階段，會降低續航能力。

2.2.4 坡道

NEDC循環工況的測試是在轉轂試驗臺上進行[2]，不受重力勢能的影響。而實際道路出現上坡和下坡時，受到重力勢能影響。上坡時，車輛需要克服重力勢能，而輸出更多的動能，造成整車能耗高;下坡時，車輛受到因重力勢能的補給，不需要輸出更多的動能，所以整車能耗低。實際工況中，長時間處于上坡或長時間處于下坡，會對續航能力產生負向或正向的影響。

2.3 用電器的使用

為了能夠展現車輛的真實續航能力，NEDC測試時，不使用空調、車燈、影音娛樂系統等。而在實際駕駛時，用戶會不同程度地使用電器，帶來一定程度的能耗。

2.4 風阻

NEDC循環工況是在室內的轉股試驗臺進行的，環境相對穩定，且車輛僅車輪轉動，車輛整體不產生相對位移。而實際行駛過程中的風阻與轉轂試驗臺存在一定差異，車輛整體與空氣產生相對位移，以及大風天氣影響，產生風阻，進而影響續航里程。

2.5 充電方式

GB/T 18386要求按照車輛制造廠規定的充電規程或使用車載充電器進行慢充[2];而實際用戶為了使用方便，經常使用快充。快充也是導致續航里程較低的原因之一。由圖2可知，相同溫度下，倍率越低，電池的相對容量越高。這是由于倍率越低，充電電流越低，電化學反應越充分，所以容量越高。

2.6 動力電池循環壽命

動力電池隨著電池的循環次數增加，電池的容量會發生衰減[6]，這是由于電池在不斷地充電、放電過程中材料結構發生變化、副反應產生以及電芯均衡過程等因素造成的。而電池能量與電池容量成正向關系，電池能量下降，續航能力則會下降。根據GB/T 31484要求，電動汽車動力電池的標準循環壽命為500次的容量保持率不低于90%，1000次的容量保持率不低于80%[5]。并且NEDC工況要求車輛在測試前至少行駛