油耗測(cè)試循環(huán)中混合動(dòng)力汽車48V電池電量特性研究

孫景震

摘要：指出了汽車作為一種便捷的交通工具已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的部分，然而隨著石油化石燃料的日益枯竭，節(jié)能減排也成為當(dāng)前汽車工業(yè)的首要任務(wù)。混合動(dòng)力汽車技術(shù)是當(dāng)前最為成熟的節(jié)能技術(shù)，主要進(jìn)行了48v中度混合動(dòng)力汽車在NEDC油耗試驗(yàn)循環(huán)中電池電量特性的試驗(yàn)。結(jié)果表明：在NEDC油耗試驗(yàn)循環(huán)中市區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)48V電池電量基本保持在初始值61%附近小幅波動(dòng);在郊區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)中48V電池電量先急劇下降到最低44%。在減速停機(jī)過(guò)程中通過(guò)回收制動(dòng)能量48V電池電量最終上升到59%。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力;48V;油耗;電池電量特性

中圖分類號(hào)：U461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）18-0190-02

1引言

自20世紀(jì)90年代開始，國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)得到飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)汽車保有量屢創(chuàng)新高。汽車工業(yè)的發(fā)展在方便了人們的同時(shí)也帶來(lái)了嚴(yán)峻的能源問(wèn)題、環(huán)境問(wèn)題、汽車駕駛性問(wèn)題、汽車可靠性等問(wèn)題。這些問(wèn)題都等待人們?nèi)ソ鉀Q。

針對(duì)能源問(wèn)題，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了相應(yīng)的汽車油耗法規(guī)進(jìn)行限制，通過(guò)降低百公里平均油耗以緩解能源問(wèn)題，當(dāng)前較為成熟的技術(shù)主要是混合動(dòng)力技術(shù)…，本文所研究的48V中主要是通過(guò)BSG智能電機(jī)在減速及滑行期間通過(guò)BSG智能電機(jī)發(fā)電給48V電池充電，檔在急加速期間BSG電機(jī)通過(guò)48V電池供電給汽車提供助力，減少發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量，從而達(dá)到降低油耗的節(jié)能效果。針對(duì)環(huán)境問(wèn)題目前國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)了被稱為史上最嚴(yán)的國(guó)六排放法規(guī)對(duì)汽車為期污染物排放進(jìn)行控制，并且國(guó)內(nèi)大量專家學(xué)者也對(duì)清潔替代燃料汽車進(jìn)行了大量研究以期望通過(guò)清潔替代燃燒汽車的發(fā)展以達(dá)到減低汽車排放的目的，當(dāng)前研究最多技術(shù)最為成熟的替代燃料技術(shù)當(dāng)屬甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。針對(duì)汽車駕駛性能目前的主流方向主要是通過(guò)研究NVH技術(shù)以達(dá)到提高汽車舒適性的目的。針對(duì)汽車的耐久性能及可靠性能當(dāng)前研究主要是研究汽車零部件的耐久性能及從各個(gè)方面去對(duì)汽車零部件進(jìn)行保護(hù)。

本文主要是在一輛搭載1.5L渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的48V中度混合動(dòng)力汽車通過(guò)滑行阻力加載然后駕駛一個(gè)完整的NEDC循環(huán)進(jìn)行油耗試驗(yàn)。本文主要研究了NEDC油耗測(cè)試循環(huán)中48V電池充放電過(guò)程中的電量特性，以期對(duì)48V中度混合動(dòng)力汽車電池性能開發(fā)提供技術(shù)參考。

2測(cè)試循環(huán)及測(cè)試設(shè)備

本文研究對(duì)象為一輛搭載1.5L增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的48V中度混合動(dòng)力汽車。其中試驗(yàn)車輛基準(zhǔn)質(zhì)量為1590kg，最大總質(zhì)量為1950kg的五座輕型汽車。所用阻力加載系統(tǒng)為德國(guó)MAHA公司生產(chǎn)的MAHA轉(zhuǎn)鼓，油耗測(cè)量設(shè)備主要為Horiba公司研制的尾氣分析儀，通過(guò)碳平衡法測(cè)量尾氣中的CO2濃度從而間接計(jì)算得到試驗(yàn)車的百公里的油耗量。試驗(yàn)測(cè)試裝置如圖1所示。

348V中度混合動(dòng)力節(jié)油效果分析

當(dāng)前我國(guó)工信部油耗測(cè)試循環(huán)主要是基于NEDC循環(huán)測(cè)試。NEDC循環(huán)（New European Driving Cycle）工況是歐洲法規(guī)認(rèn)證所用的測(cè)試循環(huán)。主要由市區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)和市郊運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)組成。其中市區(qū)循環(huán)是由4個(gè)195s的小循環(huán)組成，包括啟動(dòng)、怠速、加速及減速、停車等幾個(gè)階段，最高車速50km/h，平均車速18.35km/h，最大加速度1.042m/s，平均加速度0.599m/s;市郊循環(huán)運(yùn)行時(shí)間400s，最高車速120km/s，平均車速62km/h，最大加速度0.833m/s，平均加速度0.354m/s。NEDC循環(huán)具體如圖2所示。

試驗(yàn)中48V電池電量是在電量平衡態(tài)條件下進(jìn)行，電池電量的平衡狀態(tài)為電量的SOC值為50%，當(dāng)48V電池電量低于50%時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)對(duì)48V電池進(jìn)行充電，當(dāng)48V電池電量大于50%時(shí)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況滿足助力條件時(shí)48V電池將給BSG電機(jī)供電，以給整車提供助力;當(dāng)整車運(yùn)行工況為減速階段BSG電機(jī)將回收整車能量進(jìn)行發(fā)電給48V電池充電。

4試驗(yàn)結(jié)果分析

NEDC試驗(yàn)循環(huán)48V電池電量如圖3所示，其中黑色線段代表車速，紅色線段代表48V電池SOC值（48V電池電量），綠色線段代表BSG電機(jī)扭矩當(dāng)扭矩為負(fù)值澤表示BSG在進(jìn)行發(fā)電給48V電池充電，當(dāng)BSG電機(jī)扭矩為正值則表示BSG電機(jī)正在輸出扭矩給整車助力。

由圖3可知，48V電池電量的初始值為60%，當(dāng)試驗(yàn)車運(yùn)行處于市區(qū)運(yùn)行工況時(shí)由于車速比較低，并且車輛運(yùn)行期間的加速度比較小因此車輛所需要的功率扭矩比較小，在加速階段只有很短時(shí)間內(nèi)BSG電機(jī)的扭矩為正值，48V電池電量會(huì)略微下降且最低下降到56%;在減速階段BSG電機(jī)扭矩為負(fù)值進(jìn)行發(fā)電給48V電池進(jìn)行充電，48V電池電量會(huì)上升最高上升到61%;且整個(gè)市區(qū)運(yùn)行階段48V電池電量基本處于動(dòng)態(tài)平衡中，店址基本維持在初始電量60%附近波動(dòng)，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示當(dāng)市區(qū)運(yùn)行結(jié)束后48V電池電量由初始值60%上升到61%，因此在市區(qū)運(yùn)行循環(huán)中48V電池電量整體略有1%上升。

當(dāng)試驗(yàn)市區(qū)運(yùn)行循環(huán)結(jié)束開始市郊循環(huán)，由于市郊循環(huán)車速高，因此車輛的加速度大，車輛需求的功率扭矩也相應(yīng)增加，同時(shí)此時(shí)48V的電池電量比較高處于61%較高電量狀態(tài)，因此此階段的前幾BSG電機(jī)處于助力狀態(tài)，從圖3中可看出：此階段BSG電機(jī)扭矩為負(fù)值，一直在消耗48V電池中的電量，在車速達(dá)到最高車速時(shí)48V電池電量達(dá)到了最低最低電量為44%;同時(shí)由于市郊循環(huán)大部分時(shí)間均處于高速穩(wěn)定工況下，減速階段較少;因此此階段BSG電機(jī)在減速階段回收制動(dòng)能量的機(jī)會(huì)很少，因此48V電池電量得不到補(bǔ)充。

當(dāng)市區(qū)循環(huán)運(yùn)行到最后階段減速停車階段，車速由最高車速120km/h減速到O km/h此階段整車處于減速滑行階段，BSG電機(jī)電機(jī)扭矩為正回收整車減速階段能量發(fā)電給48V電池充電，48V電池電量由最低值44%慢慢上升直至車輛車速為O km/h后48V電池電量上升到59%，回收電量能量為15%。

5結(jié)論

（1）在市區(qū)運(yùn)行期間由于車速較低，車輛加速度較低，車輛運(yùn)行中在加速階段BSG電機(jī)助力，在減速階段BSG電機(jī)回收制動(dòng)能量進(jìn)行發(fā)電給48V充電，這個(gè)過(guò)程中48V電池電量基本維持在初始值61%附近保持動(dòng)態(tài)平衡。

（2）在市郊運(yùn)行期間，由于車速較高，車輛加速度較大，車輛需求的功率扭矩較大，并且期間基本穩(wěn)定在高速運(yùn)行狀態(tài)，因此BSG電機(jī)大部分時(shí)間處于助力階段導(dǎo)致48V電池最小值電量由峰值61%逐漸下降到最低值44%。

（3）在市郊運(yùn)行循環(huán)結(jié)束減速期間，車輛由最高車速120km/h開始制動(dòng)減速，BSG電機(jī)對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行回收，發(fā)電進(jìn)而給48V電池充電，在此階段48V電池電量由44%上升到59%回收電量最大達(dá)到15%。