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为什么精准显示电量,对于新能源汽车而言那么难?

2020年01月28日 11:52:01
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来源:爱车兵团

数2020年春运最难过的汽车,非新能源汽车莫属;春运刚开始不久,新能源汽车就因为各种续航不足导致的趴窝现象,荣登各大头条。新能源汽车是未来汽车的发展趋势,这已是大众的共识;随着新能源汽车的普及,新能源汽车在我们生活中的能见度也越来越高。但当新能源汽车撞上中国人一年一度的春运时,结果却是诸多电量不足导致的抛锚现象。

新能源汽车在春运中的窘状其实不难理解,首当其冲的便是长距离出行的充电问题;尽管各大高速服务区都在普及充电基础设施,可一旦遇上春运这种出行高峰,别说服务区的配套充电桩数量充不充足,你能将车开进服务区就是一件令人头疼的事,何况还得在服务区一众的停车位里寻找到稀缺的充电车位。其次,造成新能源汽车在高速路上因电量不足趴窝现象的另一大原因在于无法精准显示电量;这直接影响驾驶员对路程的规划,难以判断当下车辆是继续行驶还是就近下高速进行充电。

新能源汽车与传统燃油车都设有表显的续航里程,可为什么新能源汽车的续航里程就那么不得人心呢?目前在售的大部分新能源汽车,NEDC续航里程动辄400km-600km,即便实际的续航里程打个8折,相较传统燃油车的续航里程,新能源汽车其实并不会太吃亏;新能源汽车真正吃亏的地方就在于无法准确显示电量,无法显示精准的续航里程。

在探讨为什么大部分新能源汽车无法精准显示电量前,我们先弄清楚传统的燃油车是如何显示剩余油量的。与新能源汽车的电池组不同,燃油车的燃料集中在油箱;而计算剩余油量的工作主要在于计算汽油的剩余容量。燃油车检测剩余油量的方式通常是利用浮标与油位传感器来测量油液的高度,这种方式得出的剩余油量其实并不精准,例如有些车加完油需要开一段油表指针才会改变;有些则是油表的后半部分油量降得特别快。

但如果相比新能源汽车的电量显示,传统燃油车油表采用的油位传感器由于测量的是油液高度的物理值,尽管仍不算完全精确,但相较之下已经具有相对高的精度。所以新能源汽车无法精准显示电量带来的不安全感,是基于传统燃油车油表相对精准显示剩余油量而言的,那么为什么新能源汽车那么难实现精准电量显示呢?

剩余油量指的剩余油液的容积或高度,这是一个形象的数据;而电量指的是物体所带电荷的数量,这是一个抽象的数据。即使在温差较大、工况复杂的环境下,汽油的容积也不会产生较大的变化,剩余油量依然是具备参考价值的;而电量在温差较大或者工况复杂的环境下,会出现电池的可用容量难以估算的情况,会造成新能源汽车电量难以精准显示的问题。检测剩余油量是寻找一份形象数据的过程,而检测电量,则是对抽象数据进行估算;因为当前的电池存在许多影响因素,所以导致了电量估算的精确性与传统燃油车检测剩余油量的精确性存在较大落差。

针对新能源汽车电量的估算方法,即我们常听的SOC估算,一般有安时积分法、开路电压法,这里我们可以不深入探讨不同SOC估算方法的区别,我们只需知道不同的SOC估算法都存在多个变量,这些变量大体反映了目前新能源汽车电池的几大特征。

电池材料的多样性可以通俗的理解为不同材质毛巾在吸水性上的差异,材料的多样化直接影响动力电池组的电量估算精度。例如磷酸铁锂电池(LiFePO4)、钴酸锂电池(LiCoO2)】三元素电池(NMC),不同的材料有着不同的放电特征;为了保证电池组不过度放电与充电,需要电池组保有一定比例的电量,但这个比例是因材质而不同的,所以同一套估算方法在不同材质的电池上,存在较大的误差。

也因此,电池材料的多样性间接导致了新能源汽车电池内电荷量(电量)的计算和估算成为一种抽象的数据;在新能源汽车运行过程中,由于其内部的复杂工作状态,仅靠单一的测量难以准确判断电池的SOC,何况还在温差、使用环境等影响电池能效的因素存在。

“新能源汽车是需要冬眠的汽车”,这是消费者对新能源汽车动力电池受温差影响最直观的描述。以磷酸铁锂电池为例,在寒冷的环境下,电池内阻会升高,继而导致续航能力的下降;加上冬天离不开的车厢暖气供应,进一步加剧了电量的耗损。当然如今也衍生出了许多减缓寒冷对电池影响的方法,但若要做到完全没有影响,目前尚无法实现。

除了大温差,潮湿与车辆运转状况也对电池提出了更高的要求,潮湿这点不多赘述;高车速与低车速、暖气与冷气就是车辆不同运转状况对电池耗电量最具代表性的影响。如果加上动能回收、刹车、音响、娱乐等的影响,精准显示电量就更是难上加难了。

目前主流的关于新能源汽车电量的显示形式是百分比与剩余续航里程;由于目前新能源汽车电池材料多样性带来的充放电特性不同,百分比的显示方式很难以线性的方式表达,即可能出现电量低于多少突然“跳电”的情况,不利于驾驶员判断车辆充电的时机。如果采用剩余续航里程的显示方式,由于不同温度、车辆不同运转状况的耗电量不同,剩余续航里程与实际续航里程间会存在较大的误差,可能会出现明明表显剩余续航里程200km,实际却只开了150km。

就像传统燃油车拥有油量与续航里程两个表显信息一样,新能源汽车同样需要百分比的电量信息来直观表达目前车辆对于充电需求的紧迫性,以及目前车辆还能行驶的里程。 燃油车的油量显示通常相对准确,续航里程在同一驾驶员的日常驾驶风格下相差也不大; 但新能源汽车要做到这两点显然需要投注更多的黑科技,对于电量要精准显示,对于续航里程需要结合不单是结合驾驶习惯,还有导航路径、道路拥堵情况等云数据进行估算,提供有参考价值的续航里程。

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