純電動汽車作為替代能源汽車具有廣闊的發(fā)展前景。電動汽車以其使用過程中零污染、噪聲低、能源效率高等特點，在各國的城市低碳交通建設(shè)中的作用備受期待。然而由于電動汽車續(xù)航里程普遍較短、充電配套設(shè)施建設(shè)滯后等原因，電動汽車的推廣和使用受到了嚴重制約。另外，隨著汽車蓄電池的深度放電以及電池老化，都會影響到續(xù)航里程。因此估算續(xù)航里程，對于電動汽車使用者規(guī)劃最優(yōu)節(jié)能路線、尋找充電設(shè)施有重要需求，且對于促進電動汽車的使用和推廣具有非常重要的意義。

        純電動汽車的續(xù)航里程是指電動汽車從充滿電的狀態(tài)下到實驗結(jié)束時所行駛的距離，單位為km。

        電動汽車的續(xù)航里程受多種因素影響，且影響有大有小。比如行駛所在的路況，路況差異對于續(xù)航里程有一定影響；道路的坡度，坡度越大，耗電量也越大，續(xù)航里程也越?。伙L力的風向和大小，迎風狀態(tài)下會影響到續(xù)航里程；車輛行駛時的氣溫以及道路溫度也會影響到汽車蓄電池的放電狀態(tài)，從而影響續(xù)航里程；此外，道路的種類、交通擁擠狀態(tài)甚至司機的駕車習慣都會影響到續(xù)航里程。其中，氣溫對于電池放電的影響見下圖1：

一、電動汽車蓄電池的存儲總能量

    目前電動汽車由車上攜帶的蓄電池供能，多節(jié)單體電池并聯(lián)一起成為一個邏輯單體，多個邏輯單體串聯(lián)組成一個電池，此時便可給電動汽車供能了，由此可得蓄電池額定總能量W0為：

式中，Ce為單個電池容量，單位A·h；Ue為單個電池額定電壓，單位V；M為電池組串聯(lián)數(shù)；N為每組并聯(lián)的電池數(shù)。

        電池的工作電壓降低到一定程度就不能在繼續(xù)放電，否則會對電池壽命造成損害，此時這種程度時的電壓為截止工作電壓，該電壓對應(yīng)于電池組放電曲線的拐點。如圖1所示為不同倍率下的放電曲線，圖中拐點即為截至工作電壓：

則電池中可以釋放的總能量W為:

其中η為放電深度，常用百分比來表示。

當前純電動汽車為了能夠提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)都裝有BMS系統(tǒng)，通過BMS系統(tǒng)可以詳細得知電池的SOC。SOC可用來反映電池剩余容量狀態(tài)，其數(shù)值上可用電池剩余容量占電池總?cè)萘康谋戎祦肀硎?。電池滿點狀態(tài)下SOC數(shù)值為1。

二、續(xù)航里程中的能量計算

        純電動汽車續(xù)航過程中的能量由汽車所攜帶的蓄電池所儲存的電能轉(zhuǎn)換而來，分析電能轉(zhuǎn)換為機械能時要遵循能量相等這一理論事實。則車輛行駛所需功率P為：

式（3）中：P為行駛所需功率，單位為kw；M為汽車質(zhì)量，單位為kg；G為汽車重力，單位為N；g為重力加速度；V為速度，單位為Km/h；dv/d t為加速度，單位為m/s2；f為滾動阻力系數(shù)；CD為空氣阻力系數(shù)，是一常數(shù)；A為迎風面積，單位為m2。式（4）中，Pf為滾動阻力所消耗的功率；Pw為空氣阻力所消耗的功率；Pi為坡度阻力所消耗的功率；Pj為加速阻力所消耗的功率。

        電動汽車在平坦道路上勻速行駛時，可以忽略坡度阻力消耗的功率和加速阻力消耗的功率。故此時所需的功率Pf為：

三、續(xù)航里程的理論計算

        計算續(xù)航里程有等速法和工況法兩種測量方法。計算可以針對上述兩種工況進行。但是，由于工況法的循環(huán)只比等速法多加速和減速狀態(tài)，在計算消耗功率時計入加速時的功率消耗就可以了。所以等速法和工況法在某一狀態(tài)時的計算方法是相同的。

1.等速法續(xù)航里程計算

        純電動汽車以等速運行時，其坡度阻力和加速阻力消耗的功率忽略不計，續(xù)航里程的計算值s=vt，其中電池可持續(xù)放電時間t為：

式中，η為機械系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的總效率。

則電動汽車在速度 V 下單位行駛里程消耗的電能(kwh/km)

2.工況法續(xù)航里程計算

        純電動汽車續(xù)航里程在進行工況試驗測量續(xù)航里程時，一般包括啟動、加速、勻速、減速、停止等幾個工況。對勻加速、勻速、勻減速3個工況分別計算能量消耗，然后計算其總能量消耗。在勻減速過程中需要考慮再生制動，再生制動對電池進行短時間 (一般小于0.1 s)充電。另外制動后車輛仍有一段空檔滑行距離，所以一般可以延長續(xù)航里程7%～20% 。因此在進行計算時，工況的續(xù)航里程應(yīng)考慮再生制動所提供的能量。

車輛每完成一個啟動、運行、停止的距離定義為一個行駛區(qū)段。將每個區(qū)段計算出的能量累加等于電池所能釋放出來的總能量，汽車所能行使的總距離即為所需計算的續(xù)航里程。則工況法續(xù)航里程為：

式中Si為每個區(qū)段所行駛的距離，單位為km；K為車輛完成的區(qū)段總數(shù)。

四、基于cruise的電動汽車續(xù)航里程仿真預(yù)測

        Cruise軟件是奧地利 AVL公司開發(fā)的高級仿真軟件，可用于車輛的燃油經(jīng)濟性、動力性的仿真。Cruise 軟件可以實現(xiàn)的功能包括：汽車能量消耗（循環(huán)工況下和勻速工況下）仿真分析；傳動系統(tǒng)中各個傳動比優(yōu)化和匹配；變速箱換擋性能的研究；新能源汽車開發(fā)及各項性能仿真；汽車動力性和駕駛性能的優(yōu)化分析等。

基于實例電動汽車續(xù)航里程預(yù)測

1．電動汽車模型建立

        將相應(yīng)的模塊從模塊庫中拖到工作界面上，用到的模塊包括：輪胎模型、動器模型、電池組模型、電機模型、差速器模型、主減速器模型、駕駛室模型、防滑控制模塊、監(jiān)控模塊、電機控制器和函數(shù)模塊。然后進行模塊間的物理連接和信號連接，并將各模塊的參數(shù)輸入。建立的電動汽車模型如圖4所示。

2．等速行駛續(xù)航里程仿真

        等速行駛續(xù)航里程仿真實驗按照GB/T 18386-2017《電動汽車能量消耗率和續(xù)航里程》中規(guī)定，電動汽車以60km/h的速度行駛。在計算任務(wù)項的 cycle run 中設(shè)定 60km/h的仿真工況計算

        cruise根據(jù)公式（7）實時計算單位里程能量消耗量，在結(jié)合電池包的放電容量，就可以得到總的續(xù)航里程數(shù)。

3．循環(huán)工況續(xù)航里程仿真

        按照各種循環(huán)工況計算，根據(jù)cruise計算的單位里程能量消耗量，在結(jié)合電池包的放電容量，就可以得到總的續(xù)航里程數(shù)。