蔚敬斌

(山西工程科技職業(yè)大學(xué)，山西 晉中 030619)

0 引言

汽車的性能檢測與能量回收系統(tǒng)作為人-車交互界面，其能量回收性能及電池容量直接影響到汽車的續(xù)航里程、操縱穩(wěn)定性和行駛主動安全性。隨著汽車高速化、駕駛?cè)藛T非職業(yè)化、車流密集化的發(fā)展，本著“以人為本”的原則，汽車應(yīng)具備良好的續(xù)航能力及操縱穩(wěn)定性等。進(jìn)行性能檢測與能量回收系統(tǒng)測試的目的是模擬不同工況條件下被測試新能源汽車的主要性能和能量回收系統(tǒng)的主要特性。

通過本項(xiàng)目的實(shí)施，可以有效促進(jìn)新能源汽車主要性能測試和能量回收系統(tǒng)教學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開發(fā)，豐富新能源汽車運(yùn)用與維修專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源,提升自主創(chuàng)新能力,有助于促進(jìn)山西新能源汽車產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

選用比亞迪E6作為測試車輛，將被測試車輛處于起步、勻速運(yùn)行工況，加速、爬坡運(yùn)行工況，下坡、帶擋滑行、減速工況，獲取在不同車速下的工控機(jī)數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析反映新能源汽車電機(jī)、電池和能量回收性能。

1 被測試車輛起步和勻速運(yùn)行工況

制動踏板將被測試車輛踩下；掛入前進(jìn)擋，儀表顯示D位，保持方向盤不動；離開制動踏板，車輪已開始轉(zhuǎn)動，緩慢踩加速踏板；車輪帶動滾筒逐漸提速，此時(shí)加速順暢，阻力小，比亞迪E6儀表如圖1所示。

圖1 比亞迪E6儀表(車速10 km/h)

點(diǎn)擊工控機(jī)屏幕上虛擬開關(guān)區(qū)“上電”開關(guān)紅色鈕；點(diǎn)擊“主/被動”開關(guān)綠色鈕，開關(guān)上方顯示紅色“主動”；10 s后點(diǎn)擊“啟動”開關(guān)紅色鈕；鼠標(biāo)拖動游標(biāo)在0刻度，如圖2所示。此位置代表工控機(jī)、變頻器并沒有控制外置電機(jī)，這樣被測試車輛帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，滾筒連接著電機(jī)，雖然此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，定子線圈能夠感生出電動勢，但不能通過變頻器向外置動力電池充電，因此電機(jī)處于無阻力的自由空轉(zhuǎn)狀態(tài)。被測試車輛起步和勻速運(yùn)行工況數(shù)據(jù)見表1。

圖2 工控機(jī)操作界面(車速10 km/h)

表1 被測試車輛起步、勻速運(yùn)行工況數(shù)據(jù)表

根據(jù)分析表1數(shù)據(jù)可知：在車輛主動帶動滾筒、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于工控機(jī)、變頻器、外置動力電池沒有利用外置電機(jī)感生的電動勢，電機(jī)處于無阻力空轉(zhuǎn)狀態(tài)，即能發(fā)電但不充電。此時(shí)電動汽車運(yùn)行順暢，消耗功率小。

2 被測試車輛加速和爬坡運(yùn)行工況

將被測試車輛掛入前進(jìn)擋，儀表顯示D位，保持方向盤不動；緩慢踩加速踏板(加速過快會造成車輪與滾筒打滑而造成車輛抖動)；車輪帶動滾筒逐漸提速；加載的給定量越大，輸出功率明顯增大。

點(diǎn)擊工控機(jī)屏幕上虛擬開關(guān)區(qū)“上電”開關(guān)紅色鈕；點(diǎn)擊“主/被動”開關(guān)綠色鈕，開關(guān)上方顯示紅色“主動”；10 s后點(diǎn)擊“啟動”開關(guān)紅色鈕；鼠標(biāo)拖動游標(biāo)向0刻度上移動，選20%的運(yùn)行阻力，此位置代表工控機(jī)、變頻器開始控制外置電機(jī)，這樣被測試車輛帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，滾筒連接著電機(jī)，電機(jī)的定子線圈感生出電動勢，通過變頻器內(nèi)可控升壓系統(tǒng)向外置動力電池充電，即交流電→直流電→升壓→動力電池充電。因此獲取的電流越大，電機(jī)的轉(zhuǎn)動阻力就越大，即動能變電能，最終電動車的行駛阻力增加。

在此須注意：為了測試平臺的運(yùn)行安全和研發(fā)成本等原因，車輛運(yùn)行車速不超過40 km/h，當(dāng)超過此車速工控機(jī)進(jìn)入保護(hù)模式，點(diǎn)擊“啟動”綠色鈕暫停系統(tǒng)工作，再點(diǎn)擊故障復(fù)位鍵才可以重新操作測試。被測試車輛加速、爬坡運(yùn)行工況數(shù)據(jù)見表2。

表2 被測試車輛加速、爬坡運(yùn)行工況數(shù)據(jù)表

通過分析表2可知：工控機(jī)給定量越大，對于被測試車輛的行車阻力就越大，消耗的功率就越大。對于工控機(jī)和變頻器來說，將電機(jī)的動能變?yōu)殡娔?，將電能回饋給動力電池的能力就越強(qiáng)。直流電流就代表向動力電池充電的電流，交流電流代表電機(jī)向變頻器輸出的電流。

3 被測試車輛下坡、帶擋滑行和減速工況

將被測試車輛掛入前進(jìn)擋，儀表顯示D位，保持方向盤不動；不踩加速踏板和制動踏板。

點(diǎn)擊工控機(jī)屏幕上虛擬開關(guān)區(qū)“上電”開關(guān)紅色鈕；點(diǎn)擊“主/被動”開關(guān)紅色鈕，開關(guān)上方顯示紅色“被動”；10 s后點(diǎn)擊“啟動”開關(guān)紅色鈕；鼠標(biāo)拖動游標(biāo)向0刻度上移動，變頻器開始控制外置電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，滾筒帶動車輪前進(jìn)。拖動游標(biāo)向0刻度下移動，滾筒帶動車輪反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)倒車運(yùn)行。

這樣車輛在前進(jìn)擋不踩加速踏板的情況下，被外置電機(jī)拖動運(yùn)行，模擬下坡、滑行、減速等工況。此時(shí)被測試的電動車實(shí)現(xiàn)內(nèi)部的能量回收功能。即交流電→直流電→車內(nèi)動力電池充電。車速越高獲取的電流越大，回饋功率高，充電時(shí)間長。

注意：為了測試平臺的運(yùn)行安全和研發(fā)成本等原因，車輛運(yùn)行車速不超過30 km/h，而且運(yùn)行時(shí)間小于2 min。當(dāng)驅(qū)動電流超過設(shè)定值(46 A)進(jìn)入保護(hù)模式，點(diǎn)擊“啟動”綠色鈕暫停系統(tǒng)工作，再點(diǎn)擊故障復(fù)位鍵才可以重新操作測試。使用鼠標(biāo)拖動游標(biāo)來進(jìn)行速度控制。被測試車輛下坡、帶擋滑行、減速工況下的數(shù)據(jù)見表3。

通過分析表3數(shù)據(jù)可知：在外置電機(jī)驅(qū)動車輛的工況下，車速<12 km/h，沒有能量回收。當(dāng)車速>12 km/h，車輛的電機(jī)發(fā)電量升高，開始為車內(nèi)的動力電池充電。

表3 被測試車輛下坡、帶擋滑行、減速工況數(shù)據(jù)表

4 結(jié)語

本文通過新能源汽車性能測試和能量回收教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺的研究，模擬新能源汽車不同工況，實(shí)現(xiàn)在不拆解整車任何零部件的前提下，真實(shí)反映新能源汽車電機(jī)、電池和能量回收性能，以便更好地服務(wù)于教學(xué)和科研。