電動汽車能量消耗量與續(xù)駛里程試驗數(shù)據(jù)處理研究

張永 龔春忠 王可峰 沈羨玉 吳佳鳴

摘 要：文章通過對《GB/T 18386.1-XXXX 電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗方法。第1部分：輕型汽車-送審稿》的試驗流程及數(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論，包含車輛在測試過程中的能流分析、能量消耗量測試結果的穩(wěn)定性判定、制動能量回收率以及制動能量回收里程貢獻率等。在此基礎上建議汽車企業(yè)可以在自檢測時選用更多的DS2段中國工況循環(huán)，通過多次測量提高精度。

關鍵詞：純電動汽車整車試驗;能量消耗量與續(xù)駛里程;制動能量回收

中圖分類號：U467.1+2 ?文獻標識碼：B ?文章編號：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

中國新能源汽車市場在近幾年中，受到補貼政策的刺激獲得長足發(fā)展。為穩(wěn)定市場預期，保障產(chǎn)業(yè)健康持續(xù)發(fā)展，今年的新能源汽車補貼政策將保持相對穩(wěn)定，不會大幅退坡[1～3]。國家新能源汽車創(chuàng)新工程專家組組長王秉剛提出其中幾項建議[4]。

在新能源汽車政策過度階段，預計推出相配套的標準體系，其中，純電動汽車整車能量消耗量及續(xù)駛里程試驗方法《GB/T 18386.1-XXXX 電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗方法。第1部分：輕型汽車-送審稿》（以下簡稱“送審稿”） [5]。能耗相關的試驗主要是道路滑行試驗與底盤測功機上道路模擬試驗。前者的數(shù)據(jù)分析可參考文獻[6，7]，本文重點研究后者。

文獻[8]中對中國國家標準、國際標準ISO、美國SAE、歐盟UNECE、日本JIS等主要標準針對純電動汽車電能消耗和續(xù)駛里程的具體測試要求進行對比分析，列出主要內(nèi)容點，并對標準之間的主要相同點和不同點進行簡要分析。文中說明了縮短法在國際中的應用，本文將主要研究送審稿中縮短法的試驗方法及其試驗數(shù)據(jù)處理。車輛在該標準測試下，從測試原始數(shù)據(jù)中獲得能流分析、能量消耗量測試結果的穩(wěn)定性判定、制動能量回收率以及制動能量回收里程貢獻率等額外結論。

1 新標準能量消耗量與續(xù)駛里程試驗流程與結果分析

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

該試驗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）?;基準質(zhì)量m kg;在底盤測功機上測試車輛寄生損失，獲得測功機設定系數(shù)：A N;B N/（km/h）;C N/（km/h）?;

2）試驗過程中DS1，CSSM，DS2，CSSE四個片段的電壓、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)所示可計算測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 基于相同的試驗數(shù)據(jù)獲得其他試驗結果分析

對試驗結果的細致分析可以獲取更多有價值的結果，在電動汽車經(jīng)濟性性能開發(fā)中意義重大。在現(xiàn)有試驗方法中，可以獲得能流圖，以便定位哪個子系統(tǒng)的能量消耗量更大并做問題定位與優(yōu)化;可以獲得試驗數(shù)據(jù)結果穩(wěn)定性與可信區(qū)間分析，以便提供量化數(shù)據(jù)確定試驗過程并采取相應的措施提高精度;可以獲得制動能量回收相關的結論，以便量化并優(yōu)化制動能量回收策略。

2.1 能流圖

依據(jù)送審稿縮短法試驗，每個速度片段均可獲得如圖3所示能流圖，至少包含電網(wǎng)、車載充電機與電池、電機與電機控制器、加速器與傳動軸等機械傳動系統(tǒng)、輪邊阻力，共5個子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)之間主要有驅(qū)動狀態(tài)能量（Drive）和回收狀態(tài)能量（Regen）以及綜合視在能量?，F(xiàn)行標準已給出等效工況法的情況下的EC、ECDC和BER，做進一步的能流分析可獲得驅(qū)動狀態(tài)電池輸出端能量ECDCD，回收狀態(tài)電池端能量ECDCR，驅(qū)動狀態(tài)電機輸出能量ECMD，回收狀態(tài)電機能量ECMR，驅(qū)動狀態(tài)輪邊驅(qū)動能量ECWD，回收狀態(tài)輪邊回收能量ECWR。

2.2 試驗數(shù)據(jù)結果穩(wěn)定性與置信區(qū)間分析

設試驗結果服從正態(tài)分布：X～N（μ，σ?），則重復測量n次的平均值作為結果，則該結果服從如下分布：X～N（μ， ）。文獻[14]中基于NEDC工況的統(tǒng)計分析方法類似，本文主要研究CLTC工況下各次試驗的一致性。理論上CLTC工況里程比NEDC工況長30%，穩(wěn)定性更好。

從第3節(jié)試驗數(shù)據(jù)分析方法可知，DS2段兩個CLTC工況能量消耗率穩(wěn)定性更能影響試驗結果，從這個角度衡量，使用DS2階段兩個工況的能量消耗率穩(wěn)定性說明試驗結果穩(wěn)定性更合理。基于樣本量問題，可以將4個CLTC工況的電池驅(qū)動能量消耗率的穩(wěn)定性作為試驗精度的評價，可以提高試驗的精度評價水平。由于各循環(huán)可能因車輛熱管理系統(tǒng)狀態(tài)不一致、SOC不一致導致電池電壓平臺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，實際試驗中，證明在轉(zhuǎn)鼓上測量并不能分辨該誤差，所以現(xiàn)行縮短法才具備評價的科學性。為從理論上說明試驗結果精度的可靠性，可以直接分析底盤測功機的數(shù)據(jù)。測功機道路阻力模擬精度、駕駛員駕駛精度都對試驗結果產(chǎn)生影響。規(guī)定誤差次數(shù)以外，應當從其他直接體現(xiàn)能量消耗率一致性的指標衡量試驗結果的質(zhì)量。從循環(huán)里程的一致性不夠直觀，而從各循環(huán)測功機吸功穩(wěn)定性更能形象衡量試驗結果的可信度，與車輛無關。

使用常規(guī)工況方法測試的置信區(qū)間分析類似。

2.3 制動能量回收相關結果

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

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

3 測試實例數(shù)據(jù)分析

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

3.1 試驗過程及數(shù)據(jù)

依據(jù)送審稿常溫縮短法，對某款純電動汽車進行能量消耗量與續(xù)駛里程試驗，獲得6個速度片段秒采數(shù)據(jù)。該車試驗數(shù)據(jù)如表1與圖4所示。

3.2 試驗數(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應的統(tǒng)計結果、加權結果。如表2與表3所示。

4 結論

本文詳細分析送審稿中的試驗過程及數(shù)據(jù)處理方法，基于相同的試驗方法與數(shù)據(jù)得出能流圖、制動能量回收分析、試驗結果穩(wěn)定性判定等結論。并依據(jù)分析過程，站在企業(yè)提升產(chǎn)品節(jié)能性能，提出了基于國標改進企標的若干方法。下一步工作將細化企標各項措施，提高試驗的價值，更好地服務于產(chǎn)品開發(fā)。

參考文獻

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[5] GB/T 18386.1-XXXX電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗方法.第1部分：輕型汽車-送審稿[S].2019.

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