一種電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程測(cè)量替代方法的研究

楊楊，陳磊，賀子龍，朱增懷

(安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽合肥 230601)

一種電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程測(cè)量替代方法的研究

楊楊，陳磊，賀子龍，朱增懷

(安徽江淮汽車(chē)股份有限公司，安徽合肥 230601)

鑒于采用NEDC工況法測(cè)量電動(dòng)車(chē)?yán)m(xù)駛里程存在耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，基于對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，提出一種替代方法，即除第一個(gè)循環(huán)外，單個(gè)循環(huán)的能耗及續(xù)駛里程根據(jù)多個(gè)循環(huán)的平均值求取，放電總能耗根據(jù)實(shí)際道路測(cè)試結(jié)果求取，循環(huán)數(shù)根據(jù)放電總能耗與單個(gè)循環(huán)能耗求取，最終由單個(gè)循環(huán)續(xù)駛里程與循環(huán)數(shù)計(jì)算得出總的續(xù)駛里程。結(jié)果表明，運(yùn)用替代法，測(cè)量時(shí)間能縮短33%以上，且精度在±1%內(nèi)，說(shuō)明此方法是可行的。

電動(dòng)汽車(chē)；續(xù)駛里程；替代方法；測(cè)試精度

0 引言

能源安全、環(huán)境污染和全球氣候變暖的緊迫形勢(shì)下，節(jié)能減排是全世界國(guó)家和地區(qū)車(chē)企都需要面對(duì)和解決的課題。新能源汽車(chē)是降低能耗的有效途徑之一，其技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)呈多元化，如純電動(dòng)、混合動(dòng)力(分油電式和插電式)、燃料電池等。電動(dòng)汽車(chē)最大的優(yōu)勢(shì)在于“零排放”，劣勢(shì)則是續(xù)駛里程相比其他新能源汽車(chē)或燃油汽車(chē)偏短。因此，續(xù)駛里程是電動(dòng)汽車(chē)一項(xiàng)非常關(guān)鍵的考核指標(biāo)。

電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程是指在動(dòng)力蓄電池完全充電狀態(tài)下，以一定的行駛工況，能連續(xù)行駛的最大距離(以km為單位)。國(guó)內(nèi)車(chē)企目前均是按照GB/T 18386-2005《電動(dòng)汽車(chē)能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》來(lái)測(cè)試?yán)m(xù)駛里程的。因測(cè)量電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程需要進(jìn)行多個(gè)NEDC循環(huán)，完成一項(xiàng)試驗(yàn)所花費(fèi)的時(shí)間比傳統(tǒng)燃油汽車(chē)要長(zhǎng)很多。作者基于多次完整NEDC工況法試驗(yàn)數(shù)據(jù)和不同工況下的放電能耗規(guī)律，提出一種耗時(shí)少的替代方法。

1 續(xù)駛里程試驗(yàn)的國(guó)標(biāo)法簡(jiǎn)介

GB/T 18386-2005《電動(dòng)汽車(chē)能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》中規(guī)定的M1類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程試驗(yàn)有兩種工況：60 km/h等速法和NEDC工況法。等速60 km/h工況與用戶(hù)使用工況差別太大，且GB/T 18386-XXXX的修訂草案[1]中擬刪除該種工況，文中不作研究。

1.1 NEDC工況簡(jiǎn)介

1個(gè)NEDC試驗(yàn)循環(huán)由4個(gè)市區(qū)循環(huán)和1個(gè)市郊循環(huán)組成(見(jiàn)圖1)，理論試驗(yàn)距離為11.022 km，時(shí)長(zhǎng)為19 min 40 s。

圖1 NEDC的組成

其中1個(gè)市區(qū)循環(huán)理論行駛距離有1.017 km，工作時(shí)間為195s；1個(gè)市郊循環(huán)理論行駛距離有6.956 km，工作時(shí)間為400 s。

1.2 NEDC工況法簡(jiǎn)介

(1)試驗(yàn)程序

室溫20～30 ℃，車(chē)輛充滿(mǎn)電后在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上按NEDC工況法試驗(yàn)，直到達(dá)到試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束條件時(shí)停車(chē)，在工況試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束時(shí)記錄試驗(yàn)車(chē)輛駛過(guò)的距離D(km)[1]。

(2)試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束的條件[2]

試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束的條件：車(chē)載儀器給出駕駛員停車(chē)指示；或工況法試驗(yàn)時(shí)，車(chē)速不大于70 km/h，不能滿(mǎn)足公差要求；車(chē)速大于70 km/h，將加速踏板踩到底，允許超出公差范圍，總時(shí)間不超過(guò)4 s。

(3)公差要求

試驗(yàn)循環(huán)上的速度公差和時(shí)間公差應(yīng)該滿(mǎn)足圖2給出的公差和基準(zhǔn)曲線(xiàn)的要求。

圖2 基準(zhǔn)曲線(xiàn)和公差[1]

圖2中的每一個(gè)點(diǎn)給出的速度公差為±2 km/h，時(shí)間公差為±1 s。在每個(gè)行駛循環(huán)中，允許存在超出這些公差范圍的情況，總時(shí)間應(yīng)不超過(guò)4 s。

2 續(xù)駛里程試驗(yàn)的替代法研究

2.1 多次完整NEDC試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析

以某款電動(dòng)汽車(chē)8次完整的NEDC續(xù)駛里程試驗(yàn)的樣本數(shù)據(jù)為例，按NEDC工況法完成1次續(xù)駛里程的測(cè)量需要經(jīng)過(guò)14個(gè)循環(huán)。圖3是8次續(xù)駛里程試驗(yàn)下歷次循環(huán)的放電能耗數(shù)據(jù)：第1個(gè)NEDC循環(huán)能耗較高，從第2個(gè)NEDC循環(huán)開(kāi)始，單個(gè)循環(huán)能耗基本穩(wěn)定。為了消除試驗(yàn)誤差，以多個(gè)循環(huán)的平均值作為單個(gè)循環(huán)的平均能耗，在計(jì)算平均能耗時(shí)，不計(jì)入第1個(gè)循環(huán)，從第2個(gè)循環(huán)開(kāi)始求取平均值。

圖3 NEDC循環(huán)數(shù)與放電能耗關(guān)系

分別取第2～3、2～4、2～5、2～6、…、2～13個(gè)循環(huán)的平均值，與第2～14個(gè)循環(huán)的平均值對(duì)比，見(jiàn)圖4(圖中每個(gè)循環(huán)組數(shù)對(duì)應(yīng)的8個(gè)數(shù)據(jù)為8次NEDC續(xù)駛里程試驗(yàn)樣本獲得的數(shù)據(jù))：第2～5個(gè)循環(huán)及以上的平均值，與除第1個(gè)循環(huán)外的平均放電能耗誤差均在±1%內(nèi)。在盡量節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間和保證試驗(yàn)精度不劣化的原則下，循環(huán)次數(shù)最少應(yīng)為5個(gè)。因此，第2～5個(gè)循環(huán)計(jì)算得出的平均放電能耗可以代表該車(chē)單個(gè)循環(huán)的放電能耗平均水平。

圖4 2～3、……、2～13個(gè)循環(huán)放電能耗平均值的偏差率

2.2 兩種工況的放電總能量分析

分別按照NEDC工況和實(shí)際道路工況放電，至滿(mǎn)足試驗(yàn)終止要求時(shí)停止，記錄歷次試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的放電總能量，見(jiàn)表1。實(shí)際道路工況與NEDC工況的放電能量相比，偏差在±2%范圍內(nèi)，如考慮電池衰減等影響因素，可認(rèn)為二者放電能量是相同的。

實(shí)際道路工況沒(méi)有固定的行駛路線(xiàn)且不受場(chǎng)地的限制，可以通過(guò)急加速等動(dòng)作對(duì)電池進(jìn)行大倍率放電來(lái)縮短試驗(yàn)時(shí)間。因此，NEDC工況法的放電總能量可根據(jù)實(shí)際道路放電獲得。

表1 兩種工況電池放電能量比較

2.3 替代法設(shè)計(jì)

(1)實(shí)際道路工況測(cè)試。車(chē)輛充滿(mǎn)電后在實(shí)際道路上行駛，放電至滿(mǎn)足第1.2節(jié)中規(guī)定的試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束條件時(shí)停車(chē)，記錄電池放電總能量Qc。

(2)NEDC工況測(cè)試。試驗(yàn)方法同上，試驗(yàn)截止條件修改為第5個(gè)循環(huán)結(jié)束后停止試驗(yàn)。記錄下第1個(gè)循環(huán)的里程D1、電池放電能量Q1，第2～5個(gè)循環(huán)的總里程D2～5、電池放電能量Q2～5。

(3)續(xù)駛里程計(jì)算公式推導(dǎo)過(guò)程。根據(jù)實(shí)際道路上測(cè)量的放電能量，得到NEDC工況整個(gè)續(xù)駛里程試驗(yàn)的電池放電能量Q：

Q=Qc

(1)

根據(jù)Qc、Q1、Q2～5得到除第一個(gè)循環(huán)外的循環(huán)數(shù)N2～n：

N2-n=4(Q-Q1)/Q2～5

(2)

根據(jù)N2～n得到除第一個(gè)循環(huán)外的續(xù)駛里程D2～n：

D2～n=D2～5/4×N2～n

(3)

根據(jù)D1、D2～n得到總續(xù)駛里程D：

D=D1+D2～n

(4)

2.4 替代法精度驗(yàn)證

根據(jù)實(shí)際道路工況及NEDC前5個(gè)循環(huán)推算出整個(gè)續(xù)駛里程D，如圖5和表2所示:與實(shí)際NEDC試驗(yàn)結(jié)果偏差在±2%以?xún)?nèi)，且大部分在±1%以?xún)?nèi)，證明這種方法可行。

圖5 替代法計(jì)算值與NEDC測(cè)試值偏差率

表2 替代法計(jì)算值與NEDC測(cè)試值比較

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)替代法，在縮減試驗(yàn)時(shí)間的同時(shí)，精度也有保證。以一輛續(xù)駛里程200 km以上的電動(dòng)汽車(chē)為例，原本需要完成18個(gè)NEDC循環(huán)，耗時(shí)6 h，現(xiàn)只需5個(gè)NEDC循環(huán)，耗時(shí)4 h，測(cè)量時(shí)間縮短了33%。且放電總能量通過(guò)實(shí)際道路測(cè)試獲取，能有效緩解轉(zhuǎn)轂試驗(yàn)資源的壓力。

【1】GB/T 18386-XXXX 電動(dòng)汽車(chē)能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法 (修訂草案)[S].

【2】GB/T 18386-2005 電動(dòng)汽車(chē)能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法 [S].

Study on a Substitutive Method of Electric Vehicle Driving Range Test

YANG Yang，CHEN Lei，HE Zilong，ZHU Zenghuai

(Anhui Jianghuai Automobile Co.，Ltd.，Hefei Anhui 230601，China)

In view of the problem that a long time should be taken to measure the driving range of electric vehicle by using NEDC condition method, based on the analysis to measured data, an alternative method was given. In other words，in addition to the first cycle, the battery discharge energy consumption and driving range of per NEDC cycle were calculated according to the average value of a plurality of cycles, the total discharge energy consumption was calculated according to the actual road test results, the cycles number was calculated according to the total and per cycle’s discharge energy consumption. Finally, the total driving range was calculated by the per cycle’s driving range and cycles number. The results show that, by using the alternative method, measurement time can be reduced by more than 33%, and the testing accuracy is less than ±1%. The method is feasible.

Electric vehicle; Driving range; Substitutive method; Testing accuracy

2016-09-06

楊楊(1983—)，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)樾录夹g(shù)研究。E-mail：yangyang5460@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.12.009

U461.8

B

1674-1986(2016)12-041-03