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纯电动汽车续驶里程是怎么测出来的
标签能耗信息
摘要
本文主要介绍了纯电动汽车续驶里程的测试方法以及影响续驶里程的因素。纯电动汽车的续驶里程是通过NEDC工况法和匀速法进行测试的，其中NEDC工况法是欧洲的续航测试标准，由4个市区循环和1个市郊循环程序组成，理论试验里程为11.022km，时间为11800s。而匀速法则是车辆进行(60±2)km/h的等速试验，并根据行驶里程和能量消耗测算出匀速状态的续驶里程和能量消耗率。然而，实际驾驶过程中，环境因素、驾驶工况因素和阻力因素都会影响续驶里程。因此，消费者在购买电动车时，需要了解清楚这些影响因素，并养成良好的驾驶习惯。同时，各大车厂也需要不断优化电机电池效率，提高能量密度，降低车辆阻力因素等来切实提高续驶里程。
坊间流传着这样一段话：“新能源汽车行业正处在发展的初级阶段，当下的主要矛盾是人民对纯电动汽车日益增长的续驶里程需求与电池能量密度低下、充电困难之间的矛盾”，可谓对纯电动车当前面临的问题做了精炼的概括。
上篇文章龙哥深入浅出、形象生动的介绍了新能源汽车面临的三大焦虑：里程焦虑、安全焦虑以及维护焦虑，穿插着深入介绍了电池相关前沿技术(感兴趣的大佬可以翻看一下)，本文主要从续驶里程测试角度，介绍一下当前纯电动车续驶里程测试方法和续驶里程的影响因素。
为了统一标准，国家精心给国内电动车生产厂家出了一套试卷，即GB-T18386，其主要规定了常用的电动汽车续驶里程测试方法，包括NEDC工况法和匀速法。
NEDC(NewEuropeanDrivingCycle)，就是“新欧洲驾驶循环”，是欧洲的续航测试标准，其最早可追溯至1970年代的ECE-15标准，后经过对实际路况的不断优化，于1997年正式定为NEDC。目前在我国，工信部在对纯电动车的综合里程进行测试的时候，采用的就是NEDC测试标准。
NEDC工况法
1个NEDC循环由4个市区循环和1个市郊循环程序组成，理论试验里程为11.022km，时间为11800s，其车速历程如下图：
说明：
①—市区循环
②—市郊循环
③—基本的市区循环。
测试方法简单讲，就是让车辆由满电按照上述的NEDC工况车速历程循环一直跑，直至电量耗尽，对驾驶员的要求是车速偏差不超过2km/h。
那么，具体怎么操作？
首先要告诉大家的是，不管是新能源车的续航电耗还是传统车的油耗都是在“跑步机”上进行测试的，这个“跑步机”的学名叫底盘测功机，俗称转鼓。
那么你又要问，在转鼓上试验能跟实际道路一样吗？车在转鼓上是静止的，加速的时候只有车轮带着滚桶在转，这种条件下测出来的能耗岂不是占了大便宜？实际上并不是，前后两个滚桶各会连接一个测功机，测功机不仅可以测量车轮输出的功率，还可以主动对车轮产生相反的力来模拟车辆行驶中受到的阻力。怎么模拟呢？先回顾一个初中物理公式：
F=maF=ma
这是最基本的加速度、质量与力之间的关系，质量为m千克的车子产生a加速度，需要消耗F牛顿的力。那么测功机只需要精准的测量出车辆此时的加速度，就可以轻易的计算出该加速度、该质量下应该模拟的加速阻力(有同学可能会问不是先有力再有加速度吗？实际上我们这里计算的是等效惯性力，并不是驱动力，是通过高频率迭代计算来实现的)。
然后我们再打开汽车理论，回顾第二个经典公式：
∑F=F_f+F_w+F_i+F_j∑F=F_f+F_w+F_i+F_j
Ff：滚动阻力
Fw：空气阻力
Fi：坡道阻力
Fj：加速阻力
车辆在实际道路上行驶时，主要受以上四个方面的阻力，加速阻力刚才已经讲过，坡道阻力先不考虑，那么还剩滚动阻力和空气阻力。那么在测功机上运行时，怎么实现上述阻力呢？
通过大量试验发现，在平路上不考虑坡道阻力时，车辆行驶阻力可以拟合成关于车速的二次多项式：
∑F=a+b*v+c*v^2∑F=a+b*v+c*v^2
我们称a、b、c为道路阻力系数，只要得到这3个系数，就能得出这辆车在各个车速下所受到的阻力。
整车通过在良好的道路条件下做空挡滑行试验，得到实际道路的阻力系数，并将实际道路系数a、b、c提供给实验室，实验室在测功机上对车辆进行滑行拟合，以实际道路阻力为目标，刨除车辆本身存在的阻力，得到测功机需额外加载的阻力，使总阻力与实际道路滑行结果一致，从而实现整车在实验室测功机上的阻力模拟。
测功机得到滑行阻力后，就可以着手进行续航试验，主要有以下几个步骤：
1、充电，浸车
充电：放在实验室环境温度20-30℃环境下进行充电；
浸车：充满电后在实验室温度20-30℃环境下浸车至少6h。
2、正式试验
按照NEDC工况进行漫长的循环试验，直到踩油门车速不满足NEDC工况下公差要求，此时驾驶员释放油门，不踩刹车，滑行到停车，记录车辆里程De(Km),并圆整到整数。
3、电耗计算
试验结束后在2h内将车辆与电网连接进行充电，并测量来自电网的能量，将其除以前一天测得的续驶里程，即得到该车电耗，单位kWh/100km。
60km/h匀速法
上面介绍了NEDC工况法测试，匀速法测试相对更简单，当然也更加的理想，实际行驶里程缩水较大，一度被消费者所诟病。其主要过程是车辆进行(60±2)km/h的等速试验，并根据行驶里程和能量消耗测算出匀速状态的续驶里程和能量消耗率。
车企一般会公布以上两种方法测试的续驶里程，一般等速法续驶里程较NEDC工况续驶里程多出20%左右，由于其测试工况过于理想化，当前车企和消费者更重视的还是NEDC综合工况续驶里程。当然不乏有某些车企，在宣传时只提匀速法得到的续驶里程而忽略NEDC综合工况续驶里程，所以作为消费者在实际购买过程中一定要了解清楚。
通过上面的介绍，相信大家对电动汽车续驶里程的测试方法有了一个初步的认识了，那么有人一定会问续驶里程到底受哪些因素影响？为何频频出现宣称NEDC综合续航500km，而实际开下来只有300km？
所以，NEDC测试的续驶里程到底准不准呢？
我们知道，NEDC是通过设定的固定工况进行循环运行的，但实际驾驶过程中，道路工况各不相同，驾驶风格多种多样，环境温度四季变换，导致实际驾驶过程中确实存在较大的差异，下面就来讲讲具体有哪些因素影响了我们的续航里程。
1、环境因素
NEDC循环试验模拟的是常温25℃的环境，一般能关闭的附件包括大灯以及空调等都会处于关闭状态，以节省电量，但实际驾驶中，大灯和空调难以避免会打开，比如夜晚驾驶，大灯大概会消耗掉几十瓦的功率，会让你的能耗提高1~2%。冬夏季空调的消耗更甚，一般空调功率在1-2kw，极低温度下能到3kw，假设电动车百公里电耗15kwh，按照空调功率2kW算，驾驶5h左右续驶里程就会因为空调而减少接近70km；再换种算法，NEDC工况中一辆车的平均净功率大概不到5kW，那么开空调要消耗2kW的话，续驶里程将衰减30%。这样看来，电动车在冬天续驶里程衰减的主因并不是大家认为的电池衰减，而是空调的消耗。
2、驾驶工况因素
驾驶工况可以分两条来看，行驶车速及车速波动程度。
先看车速，再回顾一下上文提到的车辆行驶阻力公式：
∑F=a+b×v+c*v^2∑F=a+b×v+c*v^2
因为风阻的关系，车辆的行驶阻力随车速可以认为是一个二次曲线关系，通俗的来讲，就是车速每升高一点，电机都要额外的消耗一些能量来克服阻力，这就是为什么车速越高，百公里电耗会越大。举个例子，假设一辆车阻力曲线是：
∑F=120+0.5×v+0.03*v^2∑F=120+0.5×v+0.03*v^2
先不考虑驱动效率，通过简单的计算可以得出，该车几个典型车速百公里能耗如下：
以上的计算虽不严谨，但也能很明显的看出，同样是跑100km路程，随着行驶车速的升高，电量消耗会飞速的增长。一般来讲，高速行驶会较标准的工况续驶里程下降20~30%，SUV由于迎风面积更大，损失会更为严重。
第二个看车速波动，实际上就是加减速的频繁程度。我们同样举个例子来对比：
以下两种车速的驾驶方式，平均车速是相等的。
假设车速1匀速行驶阻力消耗1kWh能量；车速2阻力同样消耗1kWh，加速消耗1kWh，减速通过电机能量回收0.5kWh，摩擦制动消耗0.5kWh，净消耗变成1.5kWh，比匀速行驶多了50%。
假设减速全部通过电机能量回收，看似净消耗依然是1kWh，但如果考虑电机效率设为90%，那么加速消耗变为1/0.9=1.11kWh，能量回收变为1*0.9=0.9kWh，净消耗变成了1.21kWh，比匀速行驶多了20%。
这就是为什么驾驶激烈会导致电耗升高，一是制动频繁导致摩擦损耗，二是加减速频繁导致效率损耗。
由于实际路况所限，加减速是不可避免的，具备良好的预判，缓加速，早减速，更为佛系的驾驶是提升续驶里程的有利方式。
3、阻力因素
最后是阻力问题，NEDC综合续驶里程是在底盘测功机上测试出来的，而给测功机提供的阻力系数是在良好的道路上滑行得到的，而我们在实际驾驶中的路况是多种多样的，路上有坑洼、减速带或者下雨时的积水，都会导致实际道路阻力增大；再者，NEDC测试按照配载标准100kg，相当于一个成年人加一些行李，而实际驾驶中很有可能会乘坐2人以上，车辆载重的增大也会导致阻力增大，每多坐一个人大概就会使你的能耗增加3~5%，续驶里程降低也在情理之中。
说明以上几点因素的目的并不是为了抨击标准NEDC测出来的续驶里程结果有多不准，毕竟各个厂家都要统一标准，有统一的标准，大家的水平才有可比性。笔者想告诉大家的，是不同情况下，各个因素对续驶里程产生影响大概有多大，以便于在出行前根据实际情况可以对真实的续驶里程作一个判断，同时养成良好的驾驶习惯，对续驶里程的增加也大有裨益。
对于一辆开发好的车来说，续驶里程主要受以上因素影响，但是从源头上讲，整车厂还需要不断的优化电机电池效率，提高能量密度，降低车辆阻力因素等来切实提高续驶里程。
不管未来用什么方法测试续航，相信各大车厂都会深耕于技术，开源节流，不断优化，突破创新，只有这样，才能立于不败之地！
skcoer
