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电动汽车能量消耗量与续驶里程试验数据处理研究
2020-11-23 22:42:55· 来源：电动学堂
文章来源：浙江合众新能源汽车有限公司；嘉兴市智能网联汽车重点实验室0前言在新能源汽车政策过度阶段，预计推出相配套的标准体系，其中，纯电动汽车整车能量消
文章来源：浙江合众新能源汽车有限公司；嘉兴市智能网联汽车重点实验室
0前言
在新能源汽车政策过度阶段，预计推出相配套的标准体系，其中，纯电动汽车整车能量消耗量及续驶里程试验方法《GB/T18386.1-XXXX电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法。第1部分：轻型汽车-送审稿》（以下简称“送审稿”）。能耗相关的试验主要是道路滑行试验与底盘测功机上道路模拟试验。前者的数据分析可参考文献，本文重点研究后者。
文献中对中国国家标准、国际标准ISO、美国SAE、欧盟UNECE、日本JIS等主要标准针对纯电动汽车电能消耗和续驶里程的具体测试要求进行对比分析，列出主要内容点，并对标准之间的主要相同点和不同点进行简要分析。
文中说明了缩短法在国际中的应用，本文将主要研究送审稿中缩短法的试验方法及其试验数据处理。车辆在该标准测试下，从测试原始数据中获得能流分析、能量消耗量测试结果的稳定性判定、制动能量回收率以及制动能量回收里程贡献率等额外结论。
1新标准能量消耗量与续驶里程试验流程与结果分析
以常温下缩短法能量消耗量及续驶里程试验方法为研究对象，其试验流程如图1所示。本文所述试验数据完全沿用送审稿，仅在试验数据分析环节获取其他附加结论。 该试验过程中获得的原始数据有：
1）整车道路载荷：AN；BN/（km/h）；CN/（km/h）²；基准质量mkg；在底盘测功机上测试车辆寄生损失，获得测功机设定系数：A’N；B’N/（km/h）；C’N/（km/h）²；
2）试验过程中DS1，CSSM，DS2，CSSE四个片段的电压、电流、车速秒采数据，{ti,Ui,Ii,vi|i=1,2,…,n}；
3）供电过程来自电网的电量EACWh。
依据送审稿第7节所示可计算测量的直流端能量消耗量ECDC，交流端能量消耗量EC，续驶里程BER。
2基于相同的试验数据获得其他试验结果分析
对试验结果的细致分析可以获取更多有价值的结果，在电动汽车经济性性能开发中意义重大。在现有试验方法中，可以获得能流图，以便定位哪个子系统的能量消耗量更大并做问题定位与优化；可以获得试验数据结果稳定性与可信区间分析，以便提供量化数据确定试验过程并采取相应的措施提高精度；可以获得制动能量回收相关的结论，以便量化并优化制动能量回收策略。
2.1能流图
依据送审稿缩短法试验，每个速度片段均可获得如图3所示能流图，至少包含电网、车载充电机与电池、电机与电机控制器、加速器与传动轴等机械传动系统、轮边阻力，共5个子系统。各子系统之间主要有驱动状态能量（Drive）和回收状态能量（Regen）以及综合视在能量。现行标准已给出等效工况法的情况下的EC、ECDC和BER，做进一步的能流分析可获得驱动状态电池输出端能量ECDCD，回收状态电池端能量ECDCR，驱动状态电机输出能量ECMD，回收状态电机能量ECMR，驱动状态轮边驱动能量ECWD，回收状态轮边回收能量ECWR。
2.2试验数据结果稳定性与置信区间分析
设试验结果服从正态分布：X~N（μ，σ²），则重复测量n次的平均值作为结果，则该结果服从如下分布：X~N（μ，）。文献中基于NEDC工况的统计分析方法类似，本文主要研究CLTC工况下各次试验的一致性。理论上CLTC工况里程比NEDC工况长30%，稳定性更好。
从第3节试验数据分析方法可知，DS2段两个CLTC工况能量消耗率稳定性更能影响试验结果，从这个角度衡量，使用DS2阶段两个工况的能量消耗率稳定性说明试验结果稳定性更合理。基于样本量问题，可以将4个CLTC工况的电池驱动能量消耗率的稳定性作为试验精度的评价，可以提高试验的精度评价水平。
由于各循环可能因车辆热管理系统状态不一致、SOC不一致导致电池电压平台不一致等因素的影响，电池输出端的能量消耗率一致性不可信。从原理上说明一致性不可信，实际试验中，证明在转鼓上测量并不能分辨该误差，所以现行缩短法才具备评价的科学性。为从理论上说明试验结果精度的可靠性，可以直接分析底盘测功机的数据。测功机道路阻力模拟精度、驾驶员驾驶精度都对试验结果产生影响。
规定误差次数以外，应当从其他直接体现能量消耗率一致性的指标衡量试验结果的质量。从循环里程的一致性不够直观，而从各循环测功机吸功稳定性更能形象衡量试验结果的可信度，与车辆无关。
缩短法精度计算DS2两个CLTC工况能量消耗率的标准差：
使用常规工况方法测试的置信区间分析类似。
2.3制动能量回收相关结果
《QC/T1089-2017电动汽车再生制动系统要求及试验方法》中有关于制动能量回收相关定义。文献做了其影响因素的研究，并提供了经验公式。
在送审稿缩短法试验中，采集了REESS的电压与电流，使用文献的方法即可计算出制动能量回收效能。此外有一个指标更为直观：电池回收能量与电池输出的能量的比值。该指标与里程贡献率关系如式（15）所示：
3测试实例数据分析
以某纯电动汽车为例，依据送审稿的常温缩短法进行试验，获得相关的数据并进行分析。
3.1试验过程及数据
依据送审稿常温缩短法，对某款纯电动汽车进行能量消耗量与续驶里程试验，获得6个速度片段秒采数据。该车试验数据如表1与图4所示。
3.2试验数据分析
使用第2节所述数据处理方法，可获得各速度片段的能流图及对应的统计结果、加权结果。如表2与表3所示。
4结论
本文详细分析送审稿中的试验过程及数据处理方法，基于相同的试验方法与数据得出能流图、制动能量回收分析、试验结果稳定性判定等结论。并依据分析过程，站在企业提升产品节能性能，提出了基于国标改进企标的若干方法。下一步工作将细化企标各项措施，提高试验的价值，更好地服务于产品开发。
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