基于NEDC的純電動汽車能量回饋標定研究

袁林海 鐘日敏 黃祖朋

摘要： 能量回饋是提高純電動汽車續(xù)駛里程和經(jīng)濟性的最重要的方式之一。當前，我國對純電動汽車進行續(xù)駛里程和經(jīng)濟性測試時普遍采用的是NEDC工況。為此，在不影響駕駛員駕駛體驗的基礎上，本文對NEDC工況下的純電動汽車能量回饋進行了標定和優(yōu)化，提升了純電動汽車能量回收效率，增加了其續(xù)駛里程及經(jīng)濟性。

Abstract： Energy feedback is one of the most important ways to improve the driving range and economy of pure electric vehicles. At present， NEDC operating conditions are commonly used in China's testing of driving range and economy of pure electric vehicles. For this reason， on the basis of not affecting the driving experience of the driver， this article calibrates and optimizes the energy feedback of pure electric vehicles under NEDC operating conditions， improves the energy recovery efficiency of pure electric vehicles， and increases their driving range and economy.

關鍵詞： 純電動汽車;NEDC;能量回饋;標定

Key words： pure electric vehicle;NEDC;energy feedback;calibration

中圖分類號：U464.12? ? ? ? ? ?; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）18-0182-02

0? 引言

從19世紀末開始，汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，汽車保有量急劇上升。在傳統(tǒng)燃油車帶給人們出行便利的同時，由其產(chǎn)生的能源消耗、廢氣排放也給環(huán)境帶來不可逆的影響。隨著能源的日益枯竭、排放法規(guī)的日益嚴格，傳統(tǒng)燃油車的發(fā)展將面臨極大的挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)燃油車相比，純電動汽車采用電能作為驅(qū)動動力，出行方式更加環(huán)保、節(jié)能，能夠很好地解決燃油車帶來的能源環(huán)保問題[1]。相對傳統(tǒng)燃油汽車，續(xù)駛里程短是影響純電動汽車廣泛應用的主要原因之一[2]。由于現(xiàn)有電池技術發(fā)展比較緩慢，純電動汽車的續(xù)駛里程在短期內(nèi)還很難得到巨大的提升，因此能量回饋技術對于提高純電動汽車的續(xù)駛里程顯得尤為重要[3]，而通過對能量回饋扭矩進行標定，可以讓純電動汽車的經(jīng)濟性能得到進一步的提升。本文以某款純電動汽車為研究對象，通過能量回饋的標定使整車獲得較好的續(xù)駛里程和經(jīng)濟性能。

1? 純電動汽車能量回饋

純電動汽車能量回饋系統(tǒng)的主要部件如圖1所示，包括整車控制器（VCU）、動力蓄電池、電池管理系統(tǒng)（BMS）、驅(qū)動電機、電機控制器（MCU）、整車CAN通訊網(wǎng)絡、制動踏板、油門踏板、ABS系統(tǒng)等。

純電動汽車能量回饋的原理為：通過驅(qū)動電機將純電動汽車減速過程中的機械能（位能、動能）轉(zhuǎn)化成電能并儲存到動力電池中，這些儲存的電能也可以直接供車上的其它高壓附件使用，達到節(jié)能和提高續(xù)駛里程的目的。

能量回饋可分為制動回饋和滑行回饋兩種方式：

①制動回饋：車輛在一定的車速和電池電量下，駕駛員在踩下制動踏板時，驅(qū)動電機作為發(fā)電機將產(chǎn)生的能量回收給動力電池存儲起來，同時使車輛車速降下來。

②滑行回饋：與制動回饋相似，駕駛員在不踩油門和制動踏板的情況下整車處于滑行狀態(tài)，驅(qū)動電機作為發(fā)電機對減速過程中的能量進行回收。NEDC能量回饋的標定主要是針對滑行回饋過程進行標定的。

2? NEDC循環(huán)

NEDC循環(huán)分為市區(qū)工況和市郊工況兩部分，一個NEDC循環(huán)由4個市區(qū)工況和1個市郊工況程序組成。整個NEDC循環(huán)理論試驗里程為11.022km，試驗時長為19分40秒[4]。圖2為一個完整的NEDC循環(huán)路譜圖，有0-15-0、0-35-0、0-50-30-0、0-60-35-0、0-60-70-120等幾個車速區(qū)間。NEDC能耗測試是按照標準《GBT 18386-2017電動汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法》在轉(zhuǎn)轂上測試得到的。

3? 能量回饋標定流程

能量回饋的標定過程在轉(zhuǎn)轂上進行，具體標定流程如表1。

NEDC能量回饋標定主要是通過調(diào)整回饋扭矩將滑行時的車速拉回標準車速范圍內(nèi)，目的是為了減少制動踏板和加速踏板的干預，降低整車能量的消耗，提高NEDC續(xù)航里程。

NEDC能量回饋標定方法：以圖3為例，當車輛從速度V1滑行至V2時，綠色十字標往右偏出界線，說明此時車速偏大，給的回饋扭矩絕對值偏小，則需將V1對應的回饋扭矩絕對值增加;反之，綠色十字標往左偏出界線，說明此時車速偏小，給的回饋扭矩絕對值偏大，則需將回饋扭矩的絕對值適當減少。以此類推，其它車速段也按照相同的方法進行標定。

4? 標定測試結(jié)果舉例分析

4.1 能量回饋標定扭矩? 通過對NEDC能量回饋進行標定，得到某純電動汽車的回饋扭矩（圖4），可以看到：

①低速段（5-20km/h）能量回饋的強度變化趨勢震蕩比較大;②中速（50-80km/h）能量回饋的強度變化趨勢趨于平穩(wěn)（150N/m左右）;③低速段（5-30km/h）能量回饋的強度整體比高速段（40-100km/h）強，低速段的能量回饋強度需結(jié)合實際駕駛體驗進行調(diào)整。

4.2 標定前后經(jīng)濟性測試結(jié)果? 通過轉(zhuǎn)轂上NEDC能耗的測試，整車標定前后經(jīng)濟性測試結(jié)果如表2。

可以看到，通過能量回饋的標定，提升了純電動汽車NEDC續(xù)駛里程和經(jīng)濟性能。

5? 總結(jié)

本文對能量回饋的系統(tǒng)組成、NEDC的循環(huán)工況、NEDC能量回饋的標定流程以及標定方法分別進行了分析和研究。在NEDC的減速階段，通過能量回饋標定，可以實現(xiàn)讓純電動汽車以滑行的方式進行減速，從而提升純電動汽車在NEDC工況下的續(xù)駛里程和經(jīng)濟性。

參考文獻：

[1]Tie S F， Tan C W. A review of energy sources and energy management system in electric vehicles[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2013， 20（4）：82-102.

[2]Fujimoto H，? Harada S. Model-Based Range Extension Control System for Electric Vehicles With Front and Rear Driving Braking Force Distributions[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2015， 62（5）：3245-3254.

[3]李向宇，宋春華.電動汽車能量回收發(fā)展研究綜述[J].裝備制造技術，2019（4）.

[4]GBT 18386-2017，電動汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法[S].北京，2017.