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薛定谔的电动汽车?剩余电量为什么不能精准显示?
EV新动力 1874浏览 2020-05-11

相信开过电动车的朋友都注意到了这样一个现象,当车子起步或者急加速时,车辆仪表盘电量显示会跌得比较快,待驾驶平稳后电量显示又会趋于平缓,甚至归位。这种现象对于正常开车倒不会有什么影响,但却会干扰很多用户对于剩余电量和续航里程的判断。甚至有时剩余电量只有在车跑不动的时候,我们才能知道电池的确切状态,嗯,这回真没电了......

薛定谔的电动汽车?剩余电量为什么不能精准显示?


那么多电动车厂商连一个准确显示剩余电量的功能都搞不定?是不是因为不小心买到了搭载冒牌货电池的产品?不好意思,别说你买的是那种代步“老头乐”,就算你买的是特斯拉也不见得就百分百的精确。

那么,为什么以前燃油车可以精准显示油耗,到了新能源时代的电动车电量显示的就不够精确呢?为了解释这一现象,我们有必要先搞清楚电动车剩余电量显示和传统燃油车的区别。

传统车通过油位传感器能够较为精确的估计汽油油面高度,估算出剩余油量。因为传统车的油位传感器检测的是汽油的物理油面高度,从而能够保证相当高的精度。

薛定谔的电动汽车?剩余电量为什么不能精准显示?


而电动汽车电池内的电荷量则是一种较为抽象的数据,电量的显示和计算是通过SOC估计方法来进行预测和计算的,对于这种SOC的计算会涉及的因素有很多的方面,想要精确反应电池的剩余电量并非那么简单。

一方面电动汽车在行驶的时候,所产生的功率在不同道路工况下有着很大的差异,比如爬坡加速等大功率放电的情况,同时还需要适应一些小功率放电,例如平稳慢速行驶。除此之外,发电机每一秒钟输出的电量也会有很大的差别。再加上电动汽车在使用过程中产生摩擦等消耗能量的因素比较多,所以使得电量的消耗与估算变得异常困难。

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再比如电动汽车的使用环境比手机要恶劣,低温、高温、潮湿等都会影响电量估算的难度。即使是手机或ipad的电池,在低温下放置一段时间再使用,其电量估计也会有问题。而本身与燃油汽车不同的是,电动汽车的使用环境就会对剩余电量的实际续航里程产生巨大影响。

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最具有代表性的例子就是东北地区,由于天气寒冷的原因,纯电动汽车的实际续航里程就会大大缩短,而且掉电速度也非常快。即便是仪表盘剩余电量显示为100%,但其实能够驾驶的距离也会大打折扣。

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另外,日常生活中我们使用最多的手机和电脑,这些电器一般采用的都是单体电池,单体电池的能量估计比较简单,因此可以精确地显示出剩余电量。而电动汽车为了满足大功率的用电需要,采用的都是电池组,电池组的电量估计就变得困难许多了。除了单体电池的充放电之外,各个电池相互之间的影响也是需要考虑在内的。

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再则,电池材料方面也是多样性的,不同的材料带来的导电和放电都是一致性的,那么对于这个问题来说的话,在一定的程度上面也会间接的导致电动汽车电池内的电荷量的计算和测量形成更抽象的数据呈现。而在电池进行工作的时候,其内部工作的状态越复杂,也使得检测的数值越无法通过单一的测量,判断出电池真正准确的电量显示。

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还有一点不可忽视的,就是电池的新旧也会对电量显示精度造成影响。比方说大家用手机时经常会有这样的现象,新手机电量显示都是相对准确的,而用的比较久的旧手机,可能电量显示就偏差很大,电量剩余20%,几分钟内也许就会关机。也就是说,虽然显示为20%,但实际可用的电量几乎1%都没有了。

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为什么会出现这种情况?是因为新电池和旧电池,或者是不同温度下的电池,同一电压对应的剩余电量会有差异。如果是行驶中的汽车,电池的电流和实际温度都会影响电量的判断。所以一般在停下车一段时间后再读取电量,反而会增加电量估算的准确性。

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电池组不同温度放电曲线

综上,引起电动汽车电量估算出现偏差的因素实在太多了,种种原因相加,无疑会导致动力电池的电量估计难度大。即便厂商在设计时已经加入了很多的校准系数,比如开路电压法、安时积分法、卡尔曼滤波算法等等,甚至将开路电压法与安时积分法结合起来,以求得到“最精确”的电量估计,但也常常会犯错。根本原因就是电池本身多变的性质实在难以捉摸,就算用不同的方法去修正剩余电量监测,但它也只是起到修正,绝非准确。

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换句话说,使电动汽车的电量精度变得困难的真正原因,并非没有一套好的测量方式和标准,主要原因还是电池组本身性质之难。继续改进电显精度的确是仍需努力的研究方向,但当前的主要矛盾还是在于电池单体及电池组本身的技术瓶颈。

毕竟现在能够阻碍电动车发展的最大障碍就是不给力的电池了。如果未来的动力电池稳定性持续增强,电量能更精确的把控,不仅消费者对于剩余电量和续航里程更容易判断,厂家也可以避免给产品提供比实际需求更大的电池而造成不必要的成本浪费。

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-The End-

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