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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

2020-11-23 22:42:55·  來源：電動學堂  
　
文章來源：浙江合眾新能源汽車有限公司；嘉興市智能網(wǎng)聯(lián)汽車重點實驗室0前言在新能源汽車政策過度階段，預(yù)計推出相配套的標準體系，其中，純電動汽車整車能量消
文章來源：浙江合眾新能源汽車有限公司；嘉興市智能網(wǎng)聯(lián)汽車重點實驗室

0前言
在新能源汽車政策過度階段，預(yù)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/T18386.1-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”）。能耗相關(guān)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，本文重點研究后者。
 
文獻中對中國國家標準、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(yīng)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(jié)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(jié)論。
 
1新標準能量消耗量與續(xù)駛里程試驗流程與結(jié)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(jié)論。         該試驗過程中獲得的原始數(shù)據(jù)有：
 
1）整車道路載荷：AN；BN/（km/h）；CN/（km/h）²；基準質(zhì)量mkg；在底盤測功機上測試車輛寄生損失，獲得測功機設(shè)定系數(shù)：A’N；B’N/（km/h）；C’N/（km/h）²；
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EACWh。
 
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(jié)果分析
對試驗結(jié)果的細致分析可以獲取更多有價值的結(jié)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(jié)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(yīng)的措施提高精度；可以獲得制動能量回收相關(guān)的結(jié)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(jié)果穩(wěn)定性與置信區(qū)間分析
設(shè)試驗結(jié)果服從正態(tài)分布：X~N（μ，σ²），則重復測量n次的平均值作為結(jié)果，則該結(jié)果服從如下分布：X~N（μ，）。文獻中基于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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)果產(chǎn)生影響。
 
規(guī)定誤差次數(shù)以外，應(yīng)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(jié)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(jié)果的可信度，與車輛無關(guān)。
縮短法精度計算DS2兩個CLTC工況能量消耗率的標準差：
 
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(guān)結(jié)果
《QC/T1089-2017電動汽車再生制動系統(tǒng)要求及試驗方法》中有關(guān)于制動能量回收相關(guān)定義。文獻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(guān)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(guān)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(yīng)的統(tǒng)計結(jié)果、加權(quán)結(jié)果。如表2與表3所示。
 
 
4結(jié)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(jié)果穩(wěn)定性判定等結(jié)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(wù)于產(chǎn)品開發(fā)。
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