2020年12月23日，中國汽研成功舉辦《2020第三屆新能源汽車測試評價(jià)技術(shù)國際論壇》。中國汽研將持續(xù)為大家推送精彩演講實(shí)錄，本文為江淮汽車技術(shù)中心整車臺架試驗(yàn)部技術(shù)總監(jiān)葛勝迅帶來的《電動汽車?yán)m(xù)駛里程和整車能量流電能測試》。

01背景

電動汽車用戶常常抱怨實(shí)際續(xù)駛里程與公告差異較大，其中一個(gè)很重要的原因就是公告申報(bào)試驗(yàn)工況與用戶實(shí)際使用工況不相同，公告試驗(yàn)工況為常溫60km/h和NEDC，而客戶實(shí)際使用工況包括低溫采暖、高溫制冷、爬坡、高速等。經(jīng)分析梳理出了常用工況32個(gè)，如果對識別出的32個(gè)工況都進(jìn)行實(shí)測，耗時(shí)約32天，對現(xiàn)有資源是極大的挑戰(zhàn)。因此為了測試多種工況下的續(xù)駛里程，除開展傳統(tǒng)實(shí)測外，提出試驗(yàn)校核和逆向建模仿真兩種測試方法。

02試驗(yàn)方案及實(shí)施

2.1 主體方案

選定某臺電動車開展續(xù)駛里程測試研究工作，在開展傳統(tǒng)的續(xù)駛里程測試過程中，使用了相應(yīng)的傳感器和設(shè)備來測試行駛過程中用電器的電流、電池電流電壓等，同時(shí)同步測試電流、電壓、壓縮機(jī)功率、PTC功率、溫度等，再將測試數(shù)據(jù)應(yīng)用于校核和逆向仿真中。將三種測試方法進(jìn)行對比，其中實(shí)測工況開展了5項(xiàng)，校核工況開展了20項(xiàng)（高溫、常溫及低溫），仿真工況31項(xiàng)。

2.2 實(shí)測 

實(shí)測續(xù)駛里程方法，就是控制汽車空調(diào)溫度和模式，設(shè)置車速、坡道工況曲線，加載轉(zhuǎn)轂道路行駛阻力，測試電池電量從100%-0%的續(xù)駛里程。實(shí)測了5個(gè)工況，比如在常溫NEDC工況下，續(xù)駛里程為139km；而在極端高溫爬坡工況（60km/h、5%）下，續(xù)駛里程只有56km，僅為NEDC工況里程的36%。

2.3 校核

校核的試驗(yàn)方法是測試行駛1km的耗電量，再結(jié)合實(shí)測動力電池的總放電量，校核出總里程。通過實(shí)測和校核兩種試驗(yàn)方法的結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，續(xù)駛里程非常接近，平均偏差0.6%。在做校核時(shí)也分析了隨機(jī)誤差，以等速行駛為例，第1km與第2km的平均耗電量偏差≤0.5%。在研究隨機(jī)誤差的同時(shí)也分析了系統(tǒng)誤差，以高速和爬坡為例，隨著SOC變化，1km耗電量偏差≤0.5%，因此SOC系統(tǒng)誤差可以忽略。校核試驗(yàn)滿足精度要求，可以替代實(shí)測。

2.4 逆向建模

逆向建模仿真，在整車狀態(tài)下，實(shí)測制動能量回收效率，不同工況下總放電量，不同用電器（PTC、壓縮機(jī)等）功率，得出不同溫度下滑行阻力等，將實(shí)測結(jié)果代入能量模型，得出續(xù)駛里程，其中最關(guān)鍵的是準(zhǔn)確測試能量模型中的參數(shù)。能量模型算法是通過仿真工況得出K時(shí)扭矩及轉(zhuǎn)速，通過用電器、電機(jī)及動力學(xué)模型得出此時(shí)的耗電量，由動力電池及能量回收模型得出總的放電量，通過迭代計(jì)算，仿真出該工況續(xù)駛里程。通過對比，逆向建模仿真結(jié)果與實(shí)測結(jié)果平均偏差1.1%，與校核結(jié)果平均偏差1.4%，精度較高。

03逆向建模試驗(yàn)

3.1 技術(shù)方案

為了逆向建模，需要實(shí)測制動能量回收效率、不同工況下動力電池放電量、不同溫度下滑行阻力以及不同用電器功率。制動能量回收效率測試，需要得到回收的電能和損失的機(jī)械能，制定相應(yīng)的工況，如滑行、制動、NEDC工況等，實(shí)現(xiàn)制動能量回收在整車狀態(tài)下的效率map圖，輸入到仿真軟件；動力電池總放電量測試，實(shí)測在不同工況、環(huán)境溫度下，動力電池總放電量是否一致，有無變化趨勢；實(shí)測不同溫度下行駛阻力；針對壓縮機(jī)、冷凝器風(fēng)扇、鼓風(fēng)機(jī)、基礎(chǔ)用電器功率測試，測試不同工況下動力電池電流電壓數(shù)據(jù)和壓縮機(jī)功率數(shù)據(jù)。

3.2 制動能量回收效率

建立制動能量回收map之后，列出NEDC工況4個(gè)主要減速工況，分析對應(yīng)的整體循環(huán)制動能量回收效率，得出4個(gè)工況的平均效率是44.6%，該樣車常溫NEDC工況制動能量回收對續(xù)駛里程的貢獻(xiàn)度為6.1%。

3.3 動力電池放電量

動力電池放電量，針對5個(gè)實(shí)測工況統(tǒng)計(jì)了實(shí)際放電量，發(fā)現(xiàn)動力電池在不同工況下放電量平均為20.64kWh，統(tǒng)計(jì)精度為1%（放電量和工況影響不大）。

3.4 滑行阻力

不同環(huán)境溫度下車輛滑行阻力是不同的，從數(shù)據(jù)上看，溫度越低，阻力越大，-15℃行駛阻力比常溫下平均大19.7%，因?yàn)樵诘蜏丨h(huán)境下，整體的空氣密度會增大，風(fēng)阻會變大，同樣，低溫下，輪胎的輪阻也會變大，都會影響續(xù)駛里程，當(dāng)然低溫下的采暖對續(xù)駛里程的影響將會更大。

3.5 用電器功率

通過測量得到車輛基礎(chǔ)負(fù)載36W、PTC功率2.79kW、壓縮機(jī)功率1.67kW、空調(diào)鼓風(fēng)機(jī)功率275W、冷凝器風(fēng)扇功率185W，這也是很多企業(yè)要加大對空調(diào)節(jié)能技術(shù)的研究的原因。

3.6 逆向校核軟件

逆向校核軟件是續(xù)駛里程專業(yè)軟件，可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析、生成報(bào)告，及續(xù)駛里程校核等功能。將相關(guān)參數(shù)輸入到逆向仿真軟件，比如動力電池參數(shù)、電機(jī)的參數(shù)等。

制定的31個(gè)工況續(xù)駛里程仿真結(jié)果：

18個(gè)校核試驗(yàn)工況只需3天即可完成，較實(shí)測18天節(jié)約用時(shí)83.3%。常溫下實(shí)際放電量20.64kW?h，臺架試驗(yàn)結(jié)果為19kW?h，比例系數(shù)為1.086 。

04電能模塊試驗(yàn)

重點(diǎn)介紹整車能量流建模中電動模塊的試驗(yàn)方法，能量流建模電動模塊最重要的有3點(diǎn)：發(fā)電機(jī)、蓄電池、用電器。

4.1發(fā)電機(jī)效率

試驗(yàn)時(shí)可以使用全油門和停噴兩種試驗(yàn)方法來保持發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和扭矩不變，改變用電器負(fù)載(20種狀態(tài))，同步測試輪邊功率和發(fā)電機(jī)電能功率（電流電壓），二者增量之比即為發(fā)電機(jī)效率。兩種方法都能得到相應(yīng)的整車發(fā)電機(jī)效率map圖，如圖，map測試中，B車發(fā)電機(jī)平均效率為76.76%（臺架試驗(yàn)結(jié)果為76.46%，60A以下），優(yōu)于A車的67.25%；NEDC工況中，B車發(fā)電機(jī)效率為76.41%，優(yōu)于A車的52.80%。

4.2 電器功耗

發(fā)電機(jī)和蓄電池兩種供電模式，直接或間接測試用電器電壓及電流，利用歐姆定律換算成電阻。直接法測試精度優(yōu)于間接法。選擇了兩種典型工況進(jìn)行對比，模擬夏天雨天悶熱的夜晚以及夏天一般情況的夜晚，兩種工況下得出用電器電耗以及對應(yīng)電阻，單個(gè)用電器疊加計(jì)算出的典型工況與實(shí)測值基本相同，試驗(yàn)方法有效。A車用電器功耗、基礎(chǔ)電耗比B車大，典型工況下相當(dāng)。

4.3 充放電效率

在整車上首次通過測量充電、放電過程中蓄電池的端電壓和電流得到充電電量和放電電量，二者之比可得蓄電池充放電效率。同時(shí)開展蓄電池臺架充放電試驗(yàn)，驗(yàn)證整車充放電試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。通過對比，A車蓄電池充放電效率為84.37%，差于B車的87.14%；整車試驗(yàn)結(jié)果與臺架試驗(yàn)結(jié)果最大偏差 ＜3%，整車上開展蓄電池充放電試驗(yàn)方法可行。

4.4 蓄電池內(nèi)阻

通過深度充放電試驗(yàn)，首次在整車上測得蓄電池內(nèi)阻與SOC關(guān)系，發(fā)現(xiàn) B車蓄電池充放電內(nèi)阻均小于A車。

4.5 能量流軟件

能量流軟件可進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析、生成報(bào)告及輸出能量分布圖等功能，了解全工況或工況中任意時(shí)刻的能量分布。將整車上建立的各系統(tǒng)模型代入能量流軟件，選定NEDC冷機(jī)工況，處理得出1180s內(nèi)發(fā)電機(jī)和蓄電池瞬態(tài)電流，并與實(shí)測值進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)瞬態(tài)電流平均偏差為8.6%，蓄電池瞬態(tài)電流平均偏差為7.6%。NEDC冷機(jī)工況能量分布圖。

05總結(jié)

電動汽車的續(xù)駛里程與試驗(yàn)工況強(qiáng)相關(guān)，作為企業(yè)來講，需要更多的去研究用戶使用場景以及場景下的續(xù)駛里程，盡可能的給用戶更好的續(xù)駛里程體驗(yàn)；而且一定要在整車情況下建立能量流仿真模型，這樣更貼切于整車的工況邊界，使仿真精度更高，從而降低整個(gè)試驗(yàn)研發(fā)周期以及成本，提高效率。

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