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车检院禚爰红:重型新能源汽车能耗测试评价分析

  • 原创
  • 2018-07-20 14:49
  • 来源:电动汽车资源网 丘山

摘要:重庆车辆检测研究院有限公司高级工程师禚爰红分析了重型新能源汽车能耗测试评价。禚爰红认为,尝试将油耗限值转化成电耗限值,结合电消耗限值两个方面判断能耗水平,可能会更全面一些。

7月20日,2018第二届中国新能源汽车测试评价技术发展高峰论坛在深圳坪山盛大开幕。本届论坛由深圳市坪山区科技创新服务署指导,重庆车辆检测研究院有限公司与电动汽车资源网联合主办。在上午的演讲中,重庆车辆检测研究院有限公司高级工程师禚爰红分析了重型新能源汽车能耗测试评价

车检院禚爰红:重型新能源汽车能耗测试评价分析

重庆车辆检测研究院有限公司高级工程师禚爰红

混合动力汽车能耗测试评价    

混合动力汽车按能否外接充电分为外接充电型、非外接充电型;按是否具备纯电动模式分为包含纯电动工作模式、不包含纯电动工作模式。标准中,根据车辆模式不同,试验过程是有差异的,但补贴政策影响了车辆模式的选择。根据新能源汽车补贴政策,获得新能源汽车补贴的混合动力汽车必须是插电式(plug-in)(外接充电型),纯电动模式下的续驶里程R≥ 50km,以上两点,基本上决定了目前绝大部分混合动力产品都是“包含纯电动工作模式的外接充电型”。

禚爰红表示,针对插电式混合动力汽车测试主要分为五部分:道路滑行获取目标阻力、 底盘测功机阻力设定、纯电动续驶里程阶段(第一阶段)、 储能装置能量调整阶段(第二阶段)、电能量平衡运行阶段( 第三阶段)。

1.道路滑行获取目标阻力。滑行过程,需要临时屏蔽制动能量回功能,车辆实际质量应当与底盘测功机上准备进行试验的汽车质量保持一致。车在道路滑行过程中,实时采集车速以及持续时间,假设在每个车速段(10km/h)内,车辆行驶阻力是恒定不变的,则满足公式: F=M (V2-V1)/t,得到每个车速段对应的行驶阻力。各车速段选取“中间车速”作为横坐标,“阻力”为纵坐标,绘散点图,再二次拟合,即可获得车辆行驶阻力。

2.底盘测功机阻力设定。底盘测功机阻力设定的目的是让车辆在底盘测功机上运行时,受到与道路实际运行时相同的行驶阻力。这需要通过测功机上滑行,计算出“固有阻力”和”设定阻力“,才能实现。固有阻力是指车辆从道路到测功机后,依然存在的阻力,如:车辆传动系摩擦阻力。设定阻力是指车辆从道路到测功机后,就不存在了,需要测功机额外提供的阻力,如:风阻。阻力设定的过程,是通过反复验证,得出到底需要测功机额外提供多少阻力才能达到跟道路运行相同的效果。

3. 纯电动续驶里程阶段(第一阶段)。车辆充电至制造厂要求的SOC上限,以40±2km/h匀速运行。纯电动行驶的结束条件包括:车速达不到36km/h、发动机自动启动、达到生产企业规定的纯电动模式结束条件。满足任一条件即可认为纯电动续航里程。补贴政策要求插电式混合动力汽车续航里程不低于50公里。

4.储能装置能量调整阶段(第二阶段)。将车辆切换为混合动力模式工况运营,第一阶段(纯电续驶里程)结束时,有三种可能,剩余电量(SOC)低于平衡点,第二阶段运行过程,SOC将逐渐升高,最后趋于平衡,此阶段电池充电量多于放电量,发动机燃料消耗量偏高;剩余电量(SOC)高于平衡点。

第二阶段运行过程,SOC将逐渐降低,最后趋于平衡,此阶段电池放电量多于充电量,发动机燃料消耗量偏低。以上两种情况的燃料消耗量,都不能代表该车辆的能耗水平,第二阶段(能量调整阶段)可以看作是评价该车辆能耗水平的准备阶段,其作用是让车辆到达平衡状态。剩余电量(SOC)正好处于平衡点,SOC直接平衡,此次试验没有第二阶段,没有能量调整过程。

5.电能量平衡运行阶段( 第三阶段)。通常情况下,车辆运行过程中,SOC不会一直上升或一直下降,而是在一定范围内上下浮动,趋于平衡。而平衡阶段的燃料消耗量,才能够体现出车辆的能耗水平。禚爰红表示,平衡阶段的确认条件,简单来说,就是经过一个完整的试验循环,电池充电总量与放电总量相接近,SOC在试验循环开始和结束两个状态差异不大,就算平衡了。采用“NEC相对变化量”概念来衡量。

假设有某一试验,一辆车进行三次平衡试验,选择三次平衡点绘制坐标图,横坐标是NEC,纵坐标是发动机消耗量,生成一条直线,与NEC为零纵坐标轴有一个交点,对应燃料消耗量正常来说完全排除了电能消耗的影响,而单纯考虑了发动机水平的综合结果,叫做NEC的矫正值。

禚爰红表示,如果要做车辆的能耗评价,NEC校正必须满足三个原则,包括:①最少三组数据结果:为了得到NEC变化量为0时的燃料消耗量,可以采用线性插值法。但是,对于每个不同的行驶循环,最少应进行三组测试以确保有足够的数据进行NEC修正。②必须是内插值:要求至少有一轮的NEC测试结果为正值,至少有一轮的NEC测试结果为负值,这样的计算是基于内插法,而不是外插法。③线性相关系数R2≥0.8:可以用数值分析理论的线性相关系数R2来判断采集的数据是否是有效的,规定当R2≥0.8时,认为预测结果和实际数据的线性回归是可以接受的。

纯电动汽车能耗测试评价

禚爰红表示,针对纯电动汽车,测试主要有四部分:道路滑行或者采用推荐阻力、底盘测功机阻力设定、等速法或工况法运行、充电并采集来自电网的能量。

1. 采用推荐值获取目标阻力。试验质量正好与表中某一质量相等的,直接采用对应的A、B、C系数作为目标阻力系数,其他质量采用插值方式获取阻力系数。采用推荐阻力,方便快捷,但是无法体现出汽车产品在整车行驶阻力优化方面的技术,比如空气动力学,传动系效率,轮胎滚阻等等。只能考察电机电池(动力源)的能耗水平。

禚爰红表示,如果做车辆能耗测评,虽然道路滑行过程复杂,但能够体现出整车在降低行驶阻力方面做出的努力,他建议还是用道路滑行方法更为准确。

2.底盘测功机阻力设定。与混合动力汽车方法相同。

3.等速法或工况法运行。等速法比较简单,充满电,以40公里/小时的速度一直运行下去。工况法相对较为复杂,在市区、公路、高速不同的路况下,充满电循环行驶,行驶到没电分别计算市区、公路、高速各自工况,查表得到不同工况对应的权重,根据公式综合能耗=市区能耗×市区权重+公路能耗×公路权重+高速能耗×高速权重,得出最后的结果。

4.充电并采集来自电网的能量。在充电效率方面,与车辆相关的是充电口到电池端的线路长度及接头数量,BMS充电电流需求以及电池自身充电效率;与充电桩相关的是充电枪线路长度及枪头质量,充电桩自身效率(AC/DC转换效率等)。

最后,禚爰红提到,在新能源汽车补贴政策方面,有一个较为关键的数值单位载质量能量消耗量(Ekg),单位载质量能量消耗量(Ekg) = 电能消耗量 / 半载质量。禚爰红表示,Ekg结合了载质量来评价能耗,更能体现出能量的实用价值,但不同载质量的车,达到相同的Ekg值,其难度却有所不同。禚爰红认为,尝试将油耗限值转化成电耗限值,结合电消耗限值两个方面判断能耗水平,可能会更全面一些。

(来源:电动汽车资源网 丘山)

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