張永 龔春忠 王可峰 沈羨玉 吳佳鳴

摘 要：文章通過對(duì)《GB/T 18386.1-XXXX 電動(dòng)汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法。第1部分：輕型汽車-送審稿》的試驗(yàn)流程及數(shù)據(jù)處理的研究，獲得能量消耗量與續(xù)駛里程以外的其他結(jié)論，包含車輛在測(cè)試過程中的能流分析、能量消耗量測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性判定、制動(dòng)能量回收率以及制動(dòng)能量回收里程貢獻(xiàn)率等。在此基礎(chǔ)上建議汽車企業(yè)可以在自檢測(cè)時(shí)選用更多的DS2段中國(guó)工況循環(huán)，通過多次測(cè)量提高精度。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車整車試驗(yàn);能量消耗量與續(xù)駛里程;制動(dòng)能量回收

中圖分類號(hào)：U467.1+2 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）21-01-04

Abstract： In this paper， through the research on the test process and data processing of GB / T 18386.1-XXXX electric vehicle energy consumption and driving range test method - Part 1： light vehicle - Draft for review， we get other conclusions besides energy consumption and driving range， including energy flow analysis， stability judgment of energy consumption test results， braking energy recovery rate during the test process And braking energy recovery mileage contribution rate， etc. On this basis， it is suggested that automobile enterprises can select more DS2 cycle in China during self-test， and improve the accuracy through multiple measurements.

Keywords： BEV test; Energy consumption and driving range; Brake energy recovery

CLC NO.： U467.1+2 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）21-01-04

前言

中國(guó)新能源汽車市場(chǎng)在近幾年中，受到補(bǔ)貼政策的刺激獲得長(zhǎng)足發(fā)展。為穩(wěn)定市場(chǎng)預(yù)期，保障產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展，今年的新能源汽車補(bǔ)貼政策將保持相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)大幅退坡[1～3]。國(guó)家新能源汽車創(chuàng)新工程專家組組長(zhǎng)王秉剛提出其中幾項(xiàng)建議[4]。

在新能源汽車政策過度階段，預(yù)計(jì)推出相配套的標(biāo)準(zhǔn)體系，其中，純電動(dòng)汽車整車能量消耗量及續(xù)駛里程試驗(yàn)方法《GB/T 18386.1-XXXX 電動(dòng)汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法。第1部分：輕型汽車-送審稿》（以下簡(jiǎn)稱“送審稿”） [5]。能耗相關(guān)的試驗(yàn)主要是道路滑行試驗(yàn)與底盤測(cè)功機(jī)上道路模擬試驗(yàn)。前者的數(shù)據(jù)分析可參考文獻(xiàn)[6，7]，本文重點(diǎn)研究后者。

文獻(xiàn)[8]中對(duì)中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO、美國(guó)SAE、歐盟UNECE、日本JIS等主要標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)純電動(dòng)汽車電能消耗和續(xù)駛里程的具體測(cè)試要求進(jìn)行對(duì)比分析，列出主要內(nèi)容點(diǎn)，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)之間的主要相同點(diǎn)和不同點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。文中說明了縮短法在國(guó)際中的應(yīng)用，本文將主要研究送審稿中縮短法的試驗(yàn)方法及其試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。車輛在該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試下，從測(cè)試原始數(shù)據(jù)中獲得能流分析、能量消耗量測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性判定、制動(dòng)能量回收率以及制動(dòng)能量回收里程貢獻(xiàn)率等額外結(jié)論。

1 新標(biāo)準(zhǔn)能量消耗量與續(xù)駛里程試驗(yàn)流程與結(jié)果分析

以常溫下縮短法能量消耗量及續(xù)駛里程試驗(yàn)方法為研究對(duì)象，其試驗(yàn)流程如圖1所示。本文所述試驗(yàn)數(shù)據(jù)完全沿用送審稿，僅在試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)獲取其他附加結(jié)論。

該試驗(yàn)過程中獲得的原始數(shù)據(jù)有：

1）整車道路載荷：A N;B N/（km/h）;C N/（km/h）?;基準(zhǔn)質(zhì)量m kg;在底盤測(cè)功機(jī)上測(cè)試車輛寄生損失，獲得測(cè)功機(jī)設(shè)定系數(shù)：A N;B N/（km/h）;C N/（km/h）?;

2）試驗(yàn)過程中DS1，CSSM，DS2，CSSE四個(gè)片段的電壓、電流、車速秒采數(shù)據(jù)，{ti，Ui，Ii，vi|i=1，2，…，n};

3）供電過程來自電網(wǎng)的電量EAC Wh。

依據(jù)送審稿第7節(jié)所示可計(jì)算測(cè)量的直流端能量消耗量ECDC，交流端能量消耗量EC，續(xù)駛里程BER。

2 基于相同的試驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得其他試驗(yàn)結(jié)果分析

對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的細(xì)致分析可以獲取更多有價(jià)值的結(jié)果，在電動(dòng)汽車經(jīng)濟(jì)性性能開發(fā)中意義重大。在現(xiàn)有試驗(yàn)方法中，可以獲得能流圖，以便定位哪個(gè)子系統(tǒng)的能量消耗量更大并做問題定位與優(yōu)化;可以獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果穩(wěn)定性與可信區(qū)間分析，以便提供量化數(shù)據(jù)確定試驗(yàn)過程并采取相應(yīng)的措施提高精度;可以獲得制動(dòng)能量回收相關(guān)的結(jié)論，以便量化并優(yōu)化制動(dòng)能量回收策略。

2.1 能流圖

依據(jù)送審稿縮短法試驗(yàn)，每個(gè)速度片段均可獲得如圖3所示能流圖，至少包含電網(wǎng)、車載充電機(jī)與電池、電機(jī)與電機(jī)控制器、加速器與傳動(dòng)軸等機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、輪邊阻力，共5個(gè)子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)之間主要有驅(qū)動(dòng)狀態(tài)能量（Drive）和回收狀態(tài)能量（Regen）以及綜合視在能量?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)已給出等效工況法的情況下的EC、ECDC和BER，做進(jìn)一步的能流分析可獲得驅(qū)動(dòng)狀態(tài)電池輸出端能量ECDCD，回收狀態(tài)電池端能量ECDCR，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)電機(jī)輸出能量ECMD，回收狀態(tài)電機(jī)能量ECMR，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)輪邊驅(qū)動(dòng)能量ECWD，回收狀態(tài)輪邊回收能量ECWR。

2.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果穩(wěn)定性與置信區(qū)間分析

設(shè)試驗(yàn)結(jié)果服從正態(tài)分布：X～N（μ，σ?），則重復(fù)測(cè)量n次的平均值作為結(jié)果，則該結(jié)果服從如下分布：X～N（μ， ）。文獻(xiàn)[14]中基于NEDC工況的統(tǒng)計(jì)分析方法類似，本文主要研究CLTC工況下各次試驗(yàn)的一致性。理論上CLTC工況里程比NEDC工況長(zhǎng)30%，穩(wěn)定性更好。

從第3節(jié)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析方法可知，DS2段兩個(gè)CLTC工況能量消耗率穩(wěn)定性更能影響試驗(yàn)結(jié)果，從這個(gè)角度衡量，使用DS2階段兩個(gè)工況的能量消耗率穩(wěn)定性說明試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定性更合理?；跇颖玖繂栴}，可以將4個(gè)CLTC工況的電池驅(qū)動(dòng)能量消耗率的穩(wěn)定性作為試驗(yàn)精度的評(píng)價(jià)，可以提高試驗(yàn)的精度評(píng)價(jià)水平。由于各循環(huán)可能因車輛熱管理系統(tǒng)狀態(tài)不一致、SOC不一致導(dǎo)致電池電壓平臺(tái)不一致等因素的影響，電池輸出端的能量消耗率一致性不可信。從原理上說明一致性不可信，實(shí)際試驗(yàn)中，證明在轉(zhuǎn)鼓上測(cè)量并不能分辨該誤差，所以現(xiàn)行縮短法才具備評(píng)價(jià)的科學(xué)性。為從理論上說明試驗(yàn)結(jié)果精度的可靠性，可以直接分析底盤測(cè)功機(jī)的數(shù)據(jù)。測(cè)功機(jī)道路阻力模擬精度、駕駛員駕駛精度都對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。規(guī)定誤差次數(shù)以外，應(yīng)當(dāng)從其他直接體現(xiàn)能量消耗率一致性的指標(biāo)衡量試驗(yàn)結(jié)果的質(zhì)量。從循環(huán)里程的一致性不夠直觀，而從各循環(huán)測(cè)功機(jī)吸功穩(wěn)定性更能形象衡量試驗(yàn)結(jié)果的可信度，與車輛無關(guān)。

使用常規(guī)工況方法測(cè)試的置信區(qū)間分析類似。

2.3 制動(dòng)能量回收相關(guān)結(jié)果

《QC/T 1089-2017 電動(dòng)汽車再生制動(dòng)系統(tǒng)要求及試驗(yàn)方法》[9]中有關(guān)于制動(dòng)能量回收相關(guān)定義。文獻(xiàn)[16]做了其影響因素的研究，并提供了經(jīng)驗(yàn)公式。

在送審稿縮短法試驗(yàn)中，采集了REESS的電壓與電流，使用文獻(xiàn)[10]的方法即可計(jì)算出制動(dòng)能量回收效能。此外有一個(gè)指標(biāo)更為直觀：電池回收能量與電池輸出的能量的比值。該指標(biāo)與里程貢獻(xiàn)率關(guān)系如式（15）所示：

3 測(cè)試實(shí)例數(shù)據(jù)分析

以某純電動(dòng)汽車為例，依據(jù)送審稿的常溫縮短法進(jìn)行試驗(yàn)，獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。

3.1 試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)

依據(jù)送審稿常溫縮短法，對(duì)某款純電動(dòng)汽車進(jìn)行能量消耗量與續(xù)駛里程試驗(yàn)，獲得6個(gè)速度片段秒采數(shù)據(jù)。該車試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1與圖4所示。

3.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

使用第2節(jié)所述數(shù)據(jù)處理方法，可獲得各速度片段的能流圖及對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果、加權(quán)結(jié)果。如表2與表3所示。

4 結(jié)論

本文詳細(xì)分析送審稿中的試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)處理方法，基于相同的試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)得出能流圖、制動(dòng)能量回收分析、試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定性判定等結(jié)論。并依據(jù)分析過程，站在企業(yè)提升產(chǎn)品節(jié)能性能，提出了基于國(guó)標(biāo)改進(jìn)企標(biāo)的若干方法。下一步工作將細(xì)化企標(biāo)各項(xiàng)措施，提高試驗(yàn)的價(jià)值，更好地服務(wù)于產(chǎn)品開發(fā)。

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