可充電重型電動汽車純電動續(xù)駛里程計算方法優(yōu)化研究

摘要：本文探討可充電重型電動汽車純電動續(xù)駛里程計算方法的優(yōu)化策略，旨在更好地推動該汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。正文首先闡述了現(xiàn)行國標(biāo)純電續(xù)駛里程的計算方法，隨后基于“一種純電動車?yán)m(xù)航里程估算方法”分析現(xiàn)有可充電重型電動汽車純電動續(xù)駛里程計算方法的不足，提出優(yōu)化建議；最后本文就試驗條件進(jìn)行思考，提出更加客觀的改進(jìn)意見，望為廣大讀者在該領(lǐng)域的研究提供一些參考。

關(guān)鍵詞：可外接充電；重型混合動力電動汽車；純電工作模式；純電動續(xù)駛里程

中圖分類號： U462 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

汽車產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速推進(jìn)，由此帶來的環(huán)境污染和能源緊張問題日益突出，我國已在2006 年超過美國，成為世界最大的溫室氣體排放國，2015 年石油對外依存度首次超過60%。加快培育和發(fā)展節(jié)能汽車與新能源汽車，既是有效緩解能源和環(huán)境壓力、推動汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的緊迫任務(wù)，也是加快汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、培育新的經(jīng)濟(jì)增長點和國際競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略舉措。

發(fā)展新能源汽車已上升為國家戰(zhàn)略，密集出臺的扶持政策，為新能源汽車的應(yīng)用推廣創(chuàng)造了良好的環(huán)境。純電動汽車（BEV）、燃料電池汽車（FCEV）及插電式混合動力電動汽車（HEV）獲得蓬勃發(fā)展，各型產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。

在動力電池技術(shù)短期難以突破能量密度瓶頸，燃料電池電堆及氫氣成本居高不下，以及充電、充氫設(shè)施有待完善的現(xiàn)實情況下，為滿足即將到來的相對現(xiàn)階段油耗限值降低15% 左右的第四階段《重型商用車輛燃料消耗量限值》要求，運(yùn)輸半徑200 ～ 500 km 的支線運(yùn)輸和500 ～ 1 000 km 的干線運(yùn)輸重型貨車采用混動技術(shù)，將成為主流選擇。

1 現(xiàn)行國標(biāo)純電續(xù)駛里程計算方法

GB/T 19754-2021《重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》是能耗試驗現(xiàn)行國標(biāo)[1]，適用于最大總質(zhì)量超過3 500 kg的混合動力電動汽車，包括貨車、半掛牽引車、客車、自卸汽車和城市客車。標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的車輛類型多樣，按是否可外接充電，可分為不可外接充電式混合動力汽車（NOVE-HEV）和可外接充電式混合動力汽車（OVE-HEV），其中OVE-HEV 車型又可分為不包含純電工作模式和包含純電工作模式兩大類。本文討論的對象車型為GB/T 19754-2021 適用的重型HEV 車型中最為復(fù)雜的，包含純電工作模式的OVE-HEV 車型。

對包含純電工作模式的OVE-HEV 車型的純電動續(xù)駛里程計算方法進(jìn)行優(yōu)化，主要目的如下。

（1）能夠進(jìn)一步測驗出該車型的純電動續(xù)駛里程，為消費者采購此類產(chǎn)品提供重要的續(xù)航參考。

（2）規(guī)范行業(yè)環(huán)境。

（3）為優(yōu)化國家標(biāo)準(zhǔn)提供一些可能的參考。

國標(biāo)對包含純電工作模式的OVE-HEV 車型能耗計算方法為：全流程電耗均通過UF 系數(shù)加權(quán)計算，并體現(xiàn)到最終的綜合電量消耗量中。全流程電耗包含：試驗開始前從充電樁移動到試驗臺之間的電量消耗，試驗過程的電量消耗，試驗結(jié)束后從試驗臺移動到充電樁的電量消耗，以及試驗后車輛的充電電量。

因為UF 系數(shù)的計算采用行駛里程數(shù)據(jù)（GB/T 19754-2021附錄C 中的公式C.1），車型純電動續(xù)駛里程的計算結(jié)果直接影響UF 系數(shù)的取值，進(jìn)而影響綜合電量消耗量計算的結(jié)果。針對目前國標(biāo)采用的計算方法，筆者認(rèn)為有優(yōu)化空間。GB/T 19754-2021 國標(biāo)純電動續(xù)駛里程階段的續(xù)駛里程計算公式如下：

式中：S 為第一階段的續(xù)駛里程數(shù)值，單位km ；NECm 為車輛移動前后可充電的能量儲存系統(tǒng)（REESS）的凈能量改變量數(shù)值，單位kW · h ；NECS 1 為第一階段試驗前后REESS 的凈能量改變量數(shù)值，單位kW · h ；ECDC，S 1 為基于REESS 電量變化的電量消耗量，單位W · h/km。

3 關(guān)于試驗條件的思考

GB/T 19754-2021 在車輛試驗條件上作出具體要求，即待檢車輛需要在廠家要求的標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行磨合，從而盡可能還原真實生產(chǎn)時的使用場景，避免測定結(jié)果偏“虛標(biāo)”的問題。但需要明確的是，本文所研究的車型是一種工業(yè)化的運(yùn)營車輛，行駛里程較大，充放電次數(shù)多，電池組會加劇損耗。尤其是工地車輛，行駛環(huán)境惡劣（長上坡工況等），會加劇車輛的磨損，使車輛續(xù)航進(jìn)一步下降。因此建議在磨合條件上，未來做出2 點改變。

（1）分車輛的使用環(huán)境，盡量模擬其未來行駛路況檢測續(xù)航。

（2）試驗車輛按照使用情況，分為新車期（0 ～ 2 000 km）、磨合期（2 001 ～ 10 000 km）、輕度使用期（10 001 ～ 50 000 km）、中度使用期（50 001 ～ 150 000 km）和重度使用期（＞ 150 000 km）5 個階段，甚至更細(xì)化的分段，對車輛進(jìn)行純電續(xù)航檢測。這能夠更好地反映車輛的續(xù)航情況，為消費者提供細(xì)化的續(xù)航數(shù)據(jù)參考。

再根據(jù)大數(shù)據(jù)，利用計算機(jī)得到一個系數(shù)，將上述續(xù)航結(jié)果進(jìn)行處理，得到一個最終的綜合續(xù)航結(jié)果，或許能夠更好地反映該車型的綜合續(xù)航表現(xiàn)。此外，關(guān)于車輛狀態(tài)，國標(biāo)中只提到：試驗時，可以使用一個定轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)把冷卻空氣導(dǎo)向車輛，以保證發(fā)動機(jī)工作溫度滿足生產(chǎn)企業(yè)的要求。該試驗條件未對純電續(xù)航測定環(huán)境作出進(jìn)一步解釋，建議增加描述：在純電續(xù)航測定時，使用不定轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)，在多個角度模擬車輛正常行駛時的風(fēng)冷條件，對電池組進(jìn)行降溫。這樣的條件下，更能夠反映車輛的行駛情況。

4 結(jié)束語

國標(biāo)純電續(xù)駛里程計算公式（1）按優(yōu)化后的公式（5）計算最為合理；如考慮到車輛自充電樁移動至試驗臺的距離較?。ㄒ话? km 內(nèi)），此過程REESS 的凈能量改變量相對單個試驗循環(huán)消耗電量較小，按公式（6）計算也可接受[3]。

以上計算公式的優(yōu)化，基于動力電池放電效率特性和能量回收功能起作用的初始SOC 值設(shè)置考慮。如果車輛配置的動力電池電量越大，能夠跑的純電試驗循環(huán)越多；充電樁與試驗臺的距離越大，移動消耗的電量越多，理論上按國標(biāo)公式計算的偏差就越大[4-5]。

國標(biāo)計算公式應(yīng)是考慮到現(xiàn)階段的混合電動汽車大多數(shù)配置的動力電池電量較低（可完成的純電試驗循環(huán)數(shù)較少），按現(xiàn)有公式計算偏差可接受且可達(dá)到簡化數(shù)據(jù)處理的需要。但考慮到今后法規(guī)和用戶對車輛實際使用的油耗要求越來越高，主要跑高速的干線運(yùn)輸重型混動車發(fā)動機(jī)大部分工作時間均處于燃燒高效區(qū)，可用的降能耗選擇不多，加大動力電池電量將會成為主要手段，建議后續(xù)國標(biāo)修訂時考慮進(jìn)行優(yōu)化。另外，學(xué)者們也要加強(qiáng)對試驗條件的思考，未來建議在有限的條件下，盡可能還原真實行駛環(huán)境，從而得到更加真實的續(xù)航數(shù)據(jù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] GB/T 19754-2021. 重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法[S].

[2] 黃萬友， 程勇， 紀(jì)少波， 等. 變工況下電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)效率優(yōu)化控制[J]. 電機(jī)與控制學(xué)報，2012，16（3）：53-59.

[3] 黃振富， 鐘日敏， 黃祖朋. 電動汽車?yán)m(xù)駛里程的影響因素分析[J]. 時代汽車，2021，16（16）：114-115.

[4] 姚勇， 郭成勝， 孫龍， 等. 基于縮短法的純電動汽車?yán)m(xù)駛里程電能特征研究[J]. 小型內(nèi)燃機(jī)與車輛技術(shù)，2022，51（2）：50-57.

[5] 宋軍， 靳浩， 張戎斌. 電動汽車?yán)m(xù)駛里程分析[J]. 汽車實用術(shù)，2020，44（15）：10-12.

作者簡介：

羅明，本科，工程師，研究方向為商用車整車項目開發(fā)。