从意见稿的Ekg标准看电动物流车的优化方向

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近日,全国道路运输标准化技术委员会发布《电动营运货运车辆选型技术要求(征求意见稿)》,并公开征求意见。“意见稿”还同时对电动营运货运车辆的经济性提出了新的要求,在补贴政策的基础之上,对单位载质量能量消耗量(Ekg)加严至0.45Wh/km·kg。

Ekg指标用以衡量纯电物流车有效电能的利用效率,即搭载单位质量的货物所消耗的电量,重点在于突出新能源物流车的功能(载质量)和性能(能量消耗率)比,而不是续驶里程。这项系数标准要求之下,到底有多少比例的纯电动物流车能达标,对今后的产品优化方向又有什么样的影响?本文同样以工信部发布的《2017第11批新能源汽车推广应用车型目录》为例,做一个详细的分类说明。

1. 淘汰率28%

对应Ekg指标,该标准意见稿对营运电动货运车辆的续驶里程提出了要求:N1 类车辆按照GB/T 18386 的工况法进行试验,N2、N3 类车辆按照 GB/T 18386 的等速法进行试验,续驶里程应不低于 200km。(N1:最大总质量

第11批公告目录共有纯电动物流车型39款,其中N1类5款,1款里程不达标;N2类26款,1款里程不达标;N3类1款,里程达标。Ekg指标不达标车型总计11款,淘汰率28%。其中电动冷藏车型7款,有4台不达标,是淘汰率最高的车款。

序号

车型及公告号

Ekg(Wh/km·kg)

状态

1

JX5043XXYTGC25BEV纯电动厢式运输车

0.437

2

DNC5041XXYBEV01纯电动厢式运输车

0.49

3

SX5040XXYBEV331N纯电动厢式运输车

0.419

4

STQ5049XXYNBEV纯电动厢式运输车

0.469

5

PLT5041XXYBEV01纯电动厢式运输车

0.45

6

CTT5041XXYGC2BEV纯电动厢式运输车

0.413

7

BYD5040XXYBEV纯电动厢式运输车

0.405

8

BYD104014BBEV纯电动货车

0.379

9

BJ5030XXYDMN5X1BEV纯电动厢式运输车

0.489

10

DD5040XXYEV纯电动厢式运输车

0.486

11

SY5040XXYD-EV5纯电动厢式运输车

0.353

12

DFA5040XXYBEV纯电动厢式运输车

0.3

13

HLT5040XXYEV纯电动厢式运输车江天牌

0.37

14

ZQZ5041XXYBEV纯电动厢式运输车中汽牌

0.43

15

DFA5040XXYKBEV2纯电动厢式运输车

0.35

16

LCK5048XXYEVH7纯电动厢式运输车

0.491

17

HX5022XXYBEV纯电动厢式运输车

0.41

18

EQ1045TTBEV纯电动载货汽车

0.342

19

HQG5042XXYEV11纯电动厢式运输车

0.399

20

DFA5040XXYKBEV1纯电动厢式运输车

0.336

21

HFC5030XXYEV1纯电动厢式运输车

0.475

22

SCH5025XXYD1-BEV3纯电动厢式货

0.496

23

SQJ5040XXYS2BEV纯电动厢式运输车

0.327

24

JX5040XXYTH-M5BEV纯电动厢式运输车

0.365

25

SY1040DEV5S纯电动载货

0.291

26

YTK5040XXYEV5纯电动厢式运输车舒驰牌

0.246

27

YTK5040XXYEV6纯电动厢式运输车通途牌

0.254

28

ZKJ5040XXYEV3纯电动厢式运输车新日牌

0.26

29

BJ5040XXYCJ07EV 纯电动厢式运输车

0.335

30

JX5043XXYTGB25BEV纯电动厢式运输车

0.252

31

XRF5031XXYBEV纯电动厢式运输车中汽牌

0.42

32

NXG5081XXYBEV纯电动厢式运输车

0.2

33

BJ5049XLCEV1纯电动冷藏车

0.5

34

EQ5041XLCACBEV1纯电动冷藏车

0.483

35

ZQZ5040XLCBEV纯电动冷藏车中汽牌

0.44

36

LCK5048XLCEVH7纯电动冷藏车

0.5

37

HFC5030XLCEV1纯电动冷藏车

0.495

38

EQ5060XLCPBEV纯电动冷藏车

0.426

39

ZQZ5070XLCBEV纯电动冷藏车三角行牌

0.26

2. 典型案例分析

单位载质量能量消耗量(Ekg),计算公式如下:

Ekg =E/M(单位:Wh/km·kg)

E:表示电能消耗率,试验检测项。按照电动汽车GB/T 18386《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》试验中消耗的电能除以行驶里程所得的值,单位Wh/km。

M:表示附加质量,车辆基本参数。GB/T 18386检测试验中的所需附加质量规定如下:

最大允许装载质量小于或等于180kg,附加质量=最大允许装载质量;

最大允许装载质量大于180kg,但小于360kg,附加质量=180kg;

最大允许装载质量大于或等于360kg,附加质量=1/2最大允许装载质量。

注:按GB/T 3730.2《道路车辆质量词汇和代码》中定义:最大允许装载质量=最大允许总质量-整车整备质量。

以其中代表性的一款车型,作为计算实例说明,该车型公告参数如下:

DNC5041XXYBEV01纯电动厢式运输车

车辆基本信息

配置ID: NC253798

外廓尺寸长(mm):

5995

外廓尺寸宽(mm):

2100

外廓尺寸高(mm):

3050

总质量(kg):

4495

整备质量(kg):

3450

最高车速(km/h):

80

续驶里程(km,等速法):

325

Ekg单位载质量能量消耗量(Wh/km·kg):

0.49

电池系统能量密度(Wh/kg):

144.3

储能装置种类:

三元锂离子动力蓄电池

驱动电机类型:

永磁同步电机

驱动电机峰值功率/转速/转矩(kW /r/min/N.m):

100/4500/850

储能装置总储电量(kWh):

84

(1)E(电能消耗率):

续驶里程D(km):取最高325Km(等速法);

充电电量E:84KWh;

E(电能消耗率)=84KWh/325Km=258.46Wh/Km;

(2)M(附加质量)

最大总质量(kg):4495;整备质量(kg):3450;

额定载质量(kg):1045>360kg

M=1/2最大允许装载质量=1045/2=522.5(Kg);

(3)Ekg(单位载质量能量消耗量)

Ekg(单位载质量能量消耗量)=E(电能消耗率)/M(附加质量)= 258.46/522.5=0.49>0.45

(4)如何提高:

增加载质量

额定载质量(kg)增加到:1148kg;即整备质量减重104kg;

1/2最大允许装载质量:1148/2=574(Kg);

Ekg(单位载质量能量消耗量)=E(电能消耗率)/M(附加质量)= 258.46/574=0.45

减少电能消耗量

续驶里程D(km):提高到358Km;增加33公里;

E(电能消耗率C)=84KWh/358Km=234.6Wh/Km;

Ekg(单位载质量能量消耗量)=E(电能消耗率)/M(附加质量)= 234.6/522.5=0.45

3. 优化方向

可以看出,若使Ekg指标更小,应当通过优化设计和匹配,优化E、M两项指标。

M最大化,对应的是整车轻量化,大容量:通过结构优化和大批量采用轻量化材料,如铝合金、FRP等来有效减轻自身重量,提高最大有效载荷。通过车身的重新布局,采用集成化结构,尽量减小设备占用空间,使得载货空间和有效载荷最大化。

车辆参数对续行里程的影响如下图所示:

从意见稿的Ekg标准看电动物流车的优化方向

从图中可以看出电池组容量对续驶里程的影响最为明显,其次是传动系传动比、整车质量、滚动阻力系数、空气阻力系数。这主要是因为续驶里程与电池组容量有直接的关系,电池组容量越大,电池组所贮存的电能越多,续驶里程相应延长,但电池组的重量增加,整车的整备质量增加,导致行驶阻力也增加,反过来又影响续驶里程。

降低电能消耗,使E最小化的途径如下:

1)当电池总量一定时,提高系统能量密度,可以减轻自重,提高E值;

2)提高整体传动效率;

3)选用综合效率η更高的电机驱动;

4)选用低阻力轮胎,降低轮胎的滚动阻力系数;

5)对车身进行流线型优化设计和改进,以减小迎风面积、降低迎风阻力系数。

作者:冰封之城

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