滑行法和查表法對(duì)續(xù)航里程的影響

楊凡 馬艷飛 陳石人

摘 要：目前，響應(yīng)國家節(jié)能減排的國家戰(zhàn)略，電動(dòng)汽車飛速發(fā)展，但是電池包能量密度遠(yuǎn)低于汽油，新能源車的續(xù)航里程普遍較燃油車偏低，故續(xù)航里程是新能源開發(fā)中的一個(gè)難題。在續(xù)航里程測試過程中，道路滑行曲線是最大的影響因素。目前新能源電動(dòng)汽車正在實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)是GB T 18386-2017《電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》，該標(biāo)準(zhǔn)使用滑行法和查表法進(jìn)行測試，滑行法和查表法得到的整車阻力存在較大的差異，故對(duì)于續(xù)航里程也有較大差異。文章利用試驗(yàn)的方法對(duì)比滑行和查表法的續(xù)航里程，找到兩種整車阻力續(xù)航方法的續(xù)航差異，指導(dǎo)整車?yán)m(xù)航里程開發(fā)。

關(guān)鍵詞：滑行曲線;查表法;滑行法;能量消耗率

中圖分類號(hào)：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）09-182-07

The Effect Of Coast Method And Look-up Table Method On Mileage

Yang Fan， Ma Yanfei， Chen Shiren

（WM Motor Technology Group Company Limited， Sichuan Chengdu 610100）

Abstract：?At present， in response to the national strategy of energy conservation and emission reduction， electric vehicles are developing rapidly， but the energy density of battery pack is far lower than that of gasoline， and the mileage of new energy vehicles is generally lower than that of fuel vehicles， so the mileage is a difficult problem in the development of new energy. In the course of mileage test， coast curve is the most important factor. At present， the standard that new energy electric vehicles are according to《GB T 18386-2017 test method for energy consumption rate and driving range of electric vehicles》. This standard uses the coast method and the look-up table method to test. The resistance of the whole vehicle obtained by the coast method and the look-up table method is quite different， so the driving range is also quite different. The test method is used to compare the endurance mileage of taxiing and table checking method， find the difference between the two vehicle resistance methods， and guide th development of vehicle mileage.

Keywords： Coast Down Cruve; Look-up Table Method; Coast Method; Energy Consumption Rate

CLC NO.：?U467 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）09-182-07

前言汽車在不同環(huán)境條件的道路上行駛，根據(jù)道路行駛狀況評(píng)定汽車的技術(shù)性能是最符合實(shí)際、最可靠、最基本的評(píng)定方法。但是道路試驗(yàn)受到道路條件、風(fēng)速、風(fēng)向和環(huán)境條件等影響，這些因素可控性差，還需要按規(guī)定條件選用和建造專門的道路，使得人力、物力消耗比較大，且不安全。底盤測功機(jī)能模擬汽車在道路上的行駛狀況，可以借助輔助設(shè)備測汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、汽車排放污染物等，克服了道路試驗(yàn)的一些缺點(diǎn)。底盤測功機(jī)的阻力設(shè)定對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、汽車排放污染物等會(huì)造成重大影響，而實(shí)際影響因素是汽車在轉(zhuǎn)鼓上行使的總阻力。本文從查表法和擬合滑行法人手，探討量慣量的變化對(duì)汽車在轉(zhuǎn)鼓上行駛的總阻力、轉(zhuǎn)鼓設(shè)定阻力的影響。

目前在中國電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程開發(fā)和公告過程中，存在兩種整車阻力測試方法：道路滑行法和查表法。滑行法較接近真實(shí)的整車阻力，而查表大部分企業(yè)有試驗(yàn)場條件的情況都會(huì)使用道路滑行法測試整車阻力。但是GB T 18386- 2017《電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》允許滑行法和查表法進(jìn)行測試?yán)m(xù)航里程。在許多研究機(jī)構(gòu)在測試NEDC工況中，都允許使用查表法，在等速續(xù)航過程中推薦使用查表法。故兩種整車阻力測試方法都是合理，對(duì)比兩種阻力測試方法對(duì)于續(xù)航里程的影響具有很實(shí)際的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)車輛

針對(duì)一款新能源汽車，車輛信息如下表1所示。車型4×2前橫置前驅(qū)、五門五座SUV，承載式車身結(jié)構(gòu)、匹配單級(jí)減速器。

2?滑行曲線

2.1 查表法

通過查表法《GB 18352.5-2013 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》表C.1，基準(zhǔn)質(zhì)量為1930kg。

2.2 滑行法

2.2.1 參考標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 12534-1990 汽車道路試驗(yàn)方法通則

GB/T 12536-2017汽車滑行試驗(yàn)方法

GB 18352.5-2013 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）

ETA-HTP01 2008 Implementation of SAE Standard J2263 “Road Load Measurement Using Onboard Anemometry and Coast-down Techniques

SAE J1263 Road Load Measurement And Dynamometer Simulation Using Coast-down Techniques

SAE J2263 Road Load Measurement Using Onboard Anemometry and Coast-down Techniques

2.2.2 試驗(yàn)條件

2.2.2.1?環(huán)境條件

試驗(yàn)大氣溫度為24.8℃;大氣壓力為95.3kPa;高于路面0.7m處的平行風(fēng)速0.8m/s，陣風(fēng)風(fēng)速小于5m/s;相對(duì)濕度73.1%。

2.2.2.2?道路條件

路面堅(jiān)硬、平直、干凈、干燥、具有良好的附著系數(shù)。測量區(qū)的坡度為0%，加速區(qū)的縱向坡度不超過4%。

為了減少路面坡度、風(fēng)速、風(fēng)向的影響，試驗(yàn)在試驗(yàn)跑道的兩個(gè)方向上進(jìn)行。

2.2.2.3?車輛條件

車輛在試驗(yàn)前進(jìn)行必要的里程累積與例行保養(yǎng);

整車道路試驗(yàn)測試系統(tǒng)及其他必須設(shè)備的安裝不得妨礙車輛操作或改變車輛運(yùn)行特征;

車上的照明、信號(hào)裝置以及輔助設(shè)備關(guān)閉，除非試驗(yàn)場和車輛運(yùn)行對(duì)這些裝置有要求;

試驗(yàn)車輛應(yīng)保持清潔，試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)車輛窗戶必須關(guān)閉;

試驗(yàn)前檢測前/后胎壓2.4Bar。

2.2.3 試驗(yàn)矩陣

2.2.3.1?速度區(qū)間

試驗(yàn)車輛從120km/h空檔滑行至停車，根據(jù)試驗(yàn)跑道的滑行測量區(qū)長度，將試驗(yàn)車輛空載的速度區(qū)間分為4段滑行。表4速度區(qū)間劃分。

2.3 車輛載荷

試驗(yàn)車輛整備質(zhì)量為1830kg，滑行試驗(yàn)質(zhì)量為1930kg（整備質(zhì)量+100kg），在道路進(jìn)行滑行試驗(yàn)。

2.4?試驗(yàn)方法

根據(jù)表4劃分的速度區(qū)間，進(jìn)行空檔道路滑行試驗(yàn)，同等載荷條件下正反方向各進(jìn)行一次滑行，記為1組試驗(yàn)，每個(gè)速度區(qū)間連續(xù)完成3組及以上有效試驗(yàn)。

2.5 數(shù)據(jù)處理和篩選

以樣車125-115km/h速度區(qū)間的數(shù)據(jù)為例來說明數(shù)據(jù)處理方法以及數(shù)據(jù)接受條件校驗(yàn)方法。

首先，求得每次試驗(yàn)對(duì)應(yīng)速度區(qū)間（125-115km/h）的滑行時(shí)間，并進(jìn)行升序排列。

按照滑行時(shí)間長短將兩次試驗(yàn)合并為一組，方法是滑行時(shí)間最長和最短的合并，次長和次短合并，以此類推，形成新的序列，并求取每組的平均滑行時(shí)間。

根據(jù)表6中各組平均滑行時(shí)間，選取最為接近的三組及以上數(shù)據(jù)，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差（s）和統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度（p）如表6所示：

標(biāo)準(zhǔn)偏差（s）和統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度（p）的計(jì)算方法如下：

（1）取各組試驗(yàn)的平均滑行時(shí)間Ti，計(jì)算平均值：

（2）計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差：

（3）計(jì)算統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度：

上述三個(gè)等式中：

t：表7給定的系數(shù)

s：標(biāo)準(zhǔn)偏差

n：試驗(yàn)組數(shù)

表7統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度查詢表：

計(jì)算結(jié)果表明，選取的10組試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)準(zhǔn)確度（p%）不超過2%，符合要求。同理，可以得到其余10個(gè)速度區(qū)間對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選及數(shù)據(jù)接受條件校驗(yàn)結(jié)果。

篩選出符合要求的試驗(yàn)數(shù)據(jù)后，對(duì)應(yīng)每組數(shù)據(jù)都有相應(yīng)的時(shí)間-車速數(shù)列，求導(dǎo)可得相應(yīng)的車速-車輛減速度數(shù)列，車輛減速度與慣量之積，即為車輛的滑行阻力，車速和對(duì)應(yīng)的滑行阻力會(huì)組成新的數(shù)列。對(duì)每個(gè)速度區(qū)間的幾組數(shù)據(jù)的滑行阻力求取均值并將四個(gè)速度區(qū)間進(jìn)行連接，即形成最終連續(xù)的車速120-10km/h的滑行阻力數(shù)據(jù)。表9速度區(qū)間120-?10km/h滑行阻力數(shù)據(jù)。

2.6 滑行阻力測試結(jié)果

通過二次函數(shù)擬合得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，即可求得車輛空載道路滑行阻力與車速的變化關(guān)系及系數(shù)A、B、C。

車輛道路滑行阻力與車速的變化關(guān)系為：

F = 0.0394v²-0.1816v +99.267

其中：

F為車輛道路滑行阻力，單位N;

v為車速，單位km/h。

系數(shù)A、B、C分別為：

A=99.267;

B=-0.1816;

C=0.0394。

2.7?小結(jié)

試驗(yàn)報(bào)告對(duì)車輛滑行阻力試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法以及數(shù)據(jù)接受條件校驗(yàn)方法進(jìn)行了介紹，篩選出了符合要求的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了二次曲線擬合，得到了車輛空載道路滑行阻力與車速的變化關(guān)系式系數(shù)A、B、C分別為：A=?99.267;B=-0.1816;C=0.0394。

試驗(yàn)根據(jù)《GB 18352.5-2013 輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》附件CH規(guī)定方法進(jìn)行修正，修正得到車輛空載道路滑行阻力與車速的變化關(guān)系式系數(shù)A、B、C分別為：A=103.72;B=-0.2160;C=0.0419。

2.8 滑行法和查表法曲線對(duì)比

對(duì)比滑行法和查表法曲線對(duì)應(yīng)阻力的大小。

通過上圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)滑行法曲線在低速（0-70km/h）整車阻力比查表法大。在高速（70-120km/h）滑行法阻力比查表法阻力小。故無法從滑行阻力直接預(yù)測整車?yán)m(xù)航的長短。

3 試驗(yàn)結(jié)果的分析

3.1 滑行法和查表法續(xù)航對(duì)比

3.1.1 扭矩和電池包輸出功率對(duì)比

紅色信號(hào)是查表法續(xù)航試驗(yàn)數(shù)據(jù)、綠色信號(hào)是道路滑行法續(xù)航試驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)比城市工況和市郊工況的扭矩輸出和回收。

通過數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：

（1）城市工況（UDC）查表法續(xù)航試驗(yàn)輸出的扭矩小于滑行法續(xù)航試驗(yàn)輸出扭矩。

是因?yàn)樵诔鞘泄r下（即車速小于60kph），滑行法的整車阻力大于查表法，滑行法車輛需要克服的阻力大于查表法;

（2）市郊工況（EUDC）查表法續(xù)航試驗(yàn)輸出的扭矩大于滑行法續(xù)航試驗(yàn)輸出扭矩。

是因?yàn)樵诔鞘泄r下（即車速大于60kph），滑行法的整車阻力小于查表法，滑行法車輛需要克服的阻力小于查表法;

（3）滑行法和查表法整車?yán)m(xù)航試驗(yàn)過程中回收扭矩相差不大。

紅色信號(hào)是查表法續(xù)航試驗(yàn)數(shù)據(jù)、綠色信號(hào)是道路滑行法續(xù)航試驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)比城市工況和市郊工況的功率輸出和回收。

（1）城市工況（UDC）查表法續(xù)航試驗(yàn)輸出的功率小于滑行法續(xù)航試驗(yàn)輸出功率。

是因?yàn)樵诔鞘泄r下（即車速小于60kph），滑行法的整車阻力大于查表法，滑行法車輛需要克服的功率大于查表法。

（2）市郊工況（EUDC）查表法續(xù)航試驗(yàn)輸出的功率大于滑行法續(xù)航試驗(yàn)輸出功率。

是因?yàn)樵诔鞘泄r下（即車速大于60kph），滑行法的整車阻力小于查表法，滑行法車輛需要克服的功率小于查表法。

（3）滑行法和查表法整車?yán)m(xù)航試驗(yàn)過程中回收功率相差不大。

紅色信號(hào)是查表法續(xù)航試驗(yàn)數(shù)據(jù)、綠色信號(hào)是道路滑行法續(xù)航試驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)比城市工況和市郊工況的正向輸出能量E。

式中：

Cur——電池包輸出電流，A

Vol——電池包電壓，V

注：abs為絕對(duì)值公式。

（1）城市工況（UDC）查表法續(xù)航試驗(yàn)正向輸出能量為0.1653kWh，滑行法續(xù)航試驗(yàn)正向輸出能量為0.1710kWh。每個(gè)城市工況查表法正向輸出的能量比滑行法正向輸出能量少0.0057kWh。每個(gè)NEDC循環(huán)有4個(gè)城市工況正向輸出能量少0.0057*4=0.0228kWh。

（2）市郊工況（EUDC）滑行法續(xù)航試驗(yàn)正向輸出能量為1.143kWh，查表法續(xù)航試驗(yàn)正向輸出能量為1.225kWh。每個(gè)市郊工況查表法正向輸出的能量比滑行法正向輸出能量多0.082kWh。

（3）每個(gè)NEDC包含4個(gè)城市工況、1個(gè)市郊工況。查表法正向輸出的能量比滑行法正向輸出能量多0.0592kWh。

紅色信號(hào)是查表法續(xù)航試驗(yàn)數(shù)據(jù)、綠色信號(hào)是道路滑行法續(xù)航試驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)比城市工況和市郊工況的負(fù)向回收能量Ere。

式中：

Cur——電池包輸出電流，A

Vol——電池包電壓，V

注：abs為絕對(duì)值公式。

（1）城市工況（UDC）查表法續(xù)航試驗(yàn)負(fù)向回收能量為0.06315kWh，滑行法續(xù)航試驗(yàn)負(fù)向回收能量為0.05889?kWh。每個(gè)城市工況查表法負(fù)向回收的能量比滑行法負(fù)向回收能量少0.00574kWh。每個(gè)NEDC循環(huán)有4個(gè)城市工況負(fù)向回收能量少0.00574*4=0.02296kWh。

（2）市郊工況（EUDC）滑行法續(xù)航試驗(yàn)負(fù)向回收能量為0.2607kWh，查表法續(xù)航試驗(yàn)負(fù)向回收能量為0.2424kWh。每個(gè)市郊工況查表法負(fù)向回收的能量比滑行法負(fù)向回收能量多0.0183kWh。

（3）每個(gè)NEDC包含4個(gè)城市工況、1個(gè)市郊工況。查表法正向輸出的能量比滑行法正向輸出能量少0.00466kWh。每個(gè)循環(huán)回收能量相差不大。

（4）每個(gè)NEDC循環(huán)電池包查表法輸出能量比滑行法多（0.00466+0.0592）=0.05454kWh。

滑行法續(xù)航里程346.9km，查表法續(xù)航里程339.4km。滑行法比查表法里程多7.5km。

4?結(jié)束語

通過NEDC續(xù)航過程中的扭矩、功率、輸出能量、回收能量等信息對(duì)比，可以得出以下結(jié)論支持續(xù)航開發(fā)：

（1）在NEDC過程中低速UDC工況，查表法續(xù)航里程能耗較低。

（2）在NEDC過程中高速EUDC工況，滑行法續(xù)航里程能耗較低。

（3）在滑行法和查表法續(xù)航過程中電機(jī)回收能量相差不大。

（4）通過查表法和滑行法整車阻力，低速（0-70km/h）下查表法整車阻力小于滑行

法整車整車阻力。

（5）通過查表法和滑行法整車阻力，高速（70-120km/h）下查表法整車阻力大于滑?行法整車整車阻力。

（6）WLTC平均車速是46.5km/h、NEDC平均車速是33.6km/h、CLTC平均車速是32.87km/h。查表法特點(diǎn)是整車平均車速較低則能耗低于滑行法能耗。那么查表法并不適合于WLTC、CLTC、NEDC工況。90km/h等速、120km/h等速、WLTC、CLTC、NEDC在查表法續(xù)航電耗較高。60km/h等速續(xù)航使用查表法電耗較低。

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