新能源汽車：車輛對(duì)動(dòng)力電池的要求

電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中，動(dòng)力電池組向驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出電能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出克服行駛阻力的動(dòng)力。

一、汽車對(duì)動(dòng)力電池功率和能量需求的計(jì)算方法

驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩M（轉(zhuǎn)矩可被理解為動(dòng)力），轉(zhuǎn)矩M通過(guò)減速齒輪被傳遞到驅(qū)動(dòng)軸上形成轉(zhuǎn)矩Mt，轉(zhuǎn)矩Mt通過(guò)車輪被轉(zhuǎn)化為車輛行駛的圓周力F0。

圖片來(lái)源：學(xué)堂在線《新能源汽車》 驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算公式：Ft=Mt/r=Migi0η/r。

其中，ig表示減速器或者變速器傳動(dòng)比（根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料：傳統(tǒng)比指兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件角速度比值），i0表示主減速器傳動(dòng)比，η表示電動(dòng)汽車機(jī)械傳動(dòng)效率，r表示驅(qū)動(dòng)輪半徑（m）。（個(gè)人理解：上述F0與Ft實(shí)際意義相同）

根據(jù)汽車行駛方程：車輛的驅(qū)動(dòng)力應(yīng)等于車輛的行駛阻力，即Ft=Ff+Fw+Fi+Fj。

其中，F(xiàn)t表示地面對(duì)驅(qū)動(dòng)輪反作用力，即汽車驅(qū)動(dòng)力；Ff表示滾動(dòng)阻力，F(xiàn)w表示空氣阻力，F(xiàn)i表示坡度阻力，F(xiàn)j表示加速阻力。

根據(jù)以上公式，可以進(jìn)一步計(jì)算出驅(qū)動(dòng)車輛所需要的功率（Pv）為：Pv=ua（Ff+Fw+Fi+Fj）。其中ua表示任一時(shí)刻汽車行駛的速度（個(gè)人理解）。

動(dòng)力電池組所需提供的功率（PB）為：PB=Pv/εMεE。其中，εM表示電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率（機(jī)械效率概念出現(xiàn)的原因是能量通過(guò)機(jī)械傳輸時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗），εE表示電動(dòng)汽車電氣部件效率（電氣部件效率概念出現(xiàn)的原因是能量通過(guò)電氣部件傳輸會(huì)產(chǎn)生損耗）。

綜上，電動(dòng)車輛行駛所需的能量（Er）為功率對(duì)行駛時(shí)間的積分，可表示為：

Er=∫PB（t）dt

個(gè)人理解：上述功率計(jì)算方法可以計(jì)算某一時(shí)刻的功率（PB）。但在計(jì)算所需能量（Er）時(shí)需要首先通過(guò)其他方式得出功率與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系（PB（t）），才可以通過(guò)計(jì)算Er=∫PB（t）dt所需能量，而不能使用某一時(shí)刻的功率（PB）對(duì)行駛時(shí)間的積分表示能量。

二、為不同種類的汽車設(shè)計(jì)動(dòng)力電池的要求

（1）純電動(dòng)場(chǎng)地用車

純電動(dòng)場(chǎng)地車輛的道路運(yùn)行工況通常是確定的。可以精確地計(jì)算出執(zhí)行具體任務(wù)時(shí)車輛所需的能量。

設(shè)計(jì)車輛所需動(dòng)力電池需要客戶提供的數(shù)據(jù)主要包括：

1）在平路上行駛的里程；

2）任何斜坡的坡道相關(guān)參數(shù)；

3）貨物的重量以及提升的高度。

注意：為了確保動(dòng)力電池組在應(yīng)用中不發(fā)生過(guò)放電和電池性能下降的情況，動(dòng)力電池組的設(shè)計(jì)容量一般大于計(jì)算容量。

圖片來(lái)源：學(xué)堂在線《新能源汽車》 （2）純電動(dòng)道路車輛

純電動(dòng)道路車輛行駛完全依賴動(dòng)力電池組的能量。電池組能量（容量）越大，一方面可實(shí)現(xiàn)更長(zhǎng)的續(xù)駛里程，另一方面動(dòng)力電池組的體積和重量越大，設(shè)計(jì)動(dòng)力電池時(shí)需綜合考慮上述兩個(gè)方面的平衡。

純電動(dòng)道路車輛的動(dòng)力電池設(shè)計(jì)要求：

1）足夠的能量和容量，保證典型的連續(xù)放電不超過(guò)1C（C是充放電倍率單位，以1C的倍率放電意味著電池可放電一小時(shí)），峰值放電不超過(guò)3C（以3C的倍率放電意味著電池可放電1/3小時(shí)）；如果有回饋制動(dòng)（個(gè)人猜測(cè)：該名詞可能應(yīng)為回饋機(jī)制，即電池過(guò)充保護(hù)機(jī)制），必須能夠接受5C以上的脈沖電流充電（以5C的倍率充電意味著電池充電需1/5小時(shí)）。

2）實(shí)現(xiàn)深度放電而不影響其使用壽命。

3）安裝電池管理系統(tǒng)（BMS）和熱管理系統(tǒng)。

4）電池箱、動(dòng)力電池的空間布置和安裝需要根據(jù)整車的空間、前后軸荷的配比進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

審核編輯 ：李倩