電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況測試循環(huán)的研究

吳廣順　張立鵬　趙路生（天津大學內燃機研究所　天津　300072）

電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況測試循環(huán)的研究

吳廣順張立鵬趙路生
（天津大學內燃機研究所天津300072）

摘要：通過對電動輕便摩托車行駛過程中的車速、時間進行采集，以獲得大量反映電動輕便摩托車實際道路行駛特征的數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)進行分析篩選以確定合理的電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況測試循環(huán)。在底盤測功機上進行了不同工況的續(xù)駛里程試驗，表明GB/T 24157-2009標準中電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況法測試循環(huán)與我國的道路情況及車輛實際運行情況并不相符。

關鍵詞：電動輕便摩托車續(xù)駛里程測試循環(huán)

引言

續(xù)駛里程和能量消耗率是評價電動輕便摩托車性能和經(jīng)濟性的重要指標，在GB/T 24157-2009《電動摩托車和電動輕便摩托車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法》中，電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況法測試循環(huán)采用GB18176輕便摩托車工況法排放I型試驗的測試循環(huán)，規(guī)定了速度和時間關系V（t），在第一段如最高車速達不到50 km/h，以最高車速行駛[1，2]。該測試循環(huán)是ECE R47法規(guī)根據(jù)歐洲1981年當時的道路條件制定的，與我國目前的道路情況及車輛實際運行情況并不相符，因此合成一個適合國情的續(xù)駛里程試驗測試循環(huán)十分必要。中國是世界上最大的兩輪電動車生產(chǎn)國，在目前和今后一段時間里，最大設計車速為30～40 km/h的電動輕便摩托車是國內兩輪電動輕便車的主流，基本達不到50 km/h的最高試驗車速，這就造成最高設計時速不同的電動輕便摩托車行駛工況不同，造成評價標準的不一致。因此開發(fā)出一個適合國情的電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況測試循環(huán)具有重要的意義。

1　路譜采集過程介紹

本文工作的總體思路如圖1所示，首先在天津進行路譜采集工作以獲得大量反映電動輕便摩托車實際道路行駛特征的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)應能反映出該區(qū)域的特征，從平均車速、加減速性能、怠速性能等方面反映出該地區(qū)的特色[3]；然后對數(shù)據(jù)進行分析篩選以確定新的電動輕便摩托車續(xù)駛里程測試循環(huán)工況[3]，與GB/T 24157-2009規(guī)定的工況進行續(xù)駛里程比對試驗及相關分析。

不同的交通狀況、不同的路段所得到的路譜差異非常大。如在交通高峰期階段，加速、減速、怠速比例較高，幾乎沒有勻速行駛階段；而在交通非高峰階段，有長時間的勻速和怠速出現(xiàn)。因此，我們在進行路譜采集時包含了城市的交通高峰、非高峰以及夜間行駛的路譜。

電動輕便摩托車道路行駛路譜采集的駕駛方式為：根據(jù)交通狀況進行駕駛，緊隨車流，采集時應盡量模擬道路上的車流形態(tài)特征。采樣路線采用兩條路線，包含盡可能多的道路類型，一條為天津市區(qū)道路，另一條為市區(qū)至外環(huán)線道路。本次試驗總共進行了270 km（17.5 h）的路譜采集。

圖1　工作的總體思路

2　路譜數(shù)據(jù)評價體系的建立及測試工況合成

2.1路譜數(shù)據(jù)評價體系的建立

車輛行駛時的工況非常復雜，從各種特征綜合考慮，大致可分為四類，即怠速、加速、勻速和減速，并定義如下：

1）怠速：v<5 km/h且-a0

2）加速：a≥a0；

3）勻速：-a0

4）減速：a

發(fā)病原因不明。流膠樹先表現(xiàn)樹勢衰弱，嚴重時整株死亡。據(jù)觀察此病與樹體強健程度、傷口的多少和土壤通氣狀況有關，樹勢強的流膠病輕，樹勢弱的發(fā)病多，傷口多的易流膠，降雨量大或土壤積水園中流膠重。

以此為基礎，對每個采樣點的特征進行分類，分別加以統(tǒng)計計算。

為能夠更精細地描述電動輕便摩托車實際道路行駛特征，并用于合成代表其特征的續(xù)駛里程測試工況，以及與GB/T 24157-2009續(xù)駛里程測試循環(huán)行駛特征差異的比較，需要建立一個完整的評價準則體系。該準則體系應能夠比較真實全面地反映出電動輕便摩托車實際道路的行駛特征，并且要使這一準則體系參數(shù)的個數(shù)必須控制在可接受的范圍內。

本文中定義了11個參數(shù)，用于描述電動輕便摩托車實際道路行駛特征，該評價體系是用基于全部實驗數(shù)據(jù)總體平均的一些指標參數(shù)所構成的。實際確定的評價準則參數(shù)由怠速比例Pi、加速比例Pa、勻速比例Pc、減速比例Pd、循環(huán)平均速度（所有測試點的速度平均值）Vm、循環(huán)平均運行速度（去除怠速模式特征點后所有測試點的速度平均值）Vmr、平均加速度aa、平均減速度ad、加速平均速度（加速行駛模式測試點的速度平均值）Vma、勻速平均速度Vmc、減速平均速度（所有屬于減速行駛模式測試點的速度平均值）Vmd。行駛段定義為車輛從怠速開始到怠速結束的一個速度-時間歷程段，行駛段的界定是全部數(shù)據(jù)處理的一個基本單元。

由于GB/T 24157-2009規(guī)定電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況法試驗測試循環(huán)采用GB18176輕便摩托車工況法排放I型試驗運行循環(huán)，該工況的運行循環(huán)對于每一個小循環(huán)（112 s）只規(guī)定了首先怠速8 s，然后速度控制油門全開，達到最大車速后等速運行，從加速開始到等速結束的時間總計42 s（并未規(guī)定加速段時間和勻速段時間）。本文中根據(jù)經(jīng)驗取第28 s時達到最大車速、然后等速到第50 s，得到電動輕便摩托車運行工況的特征參數(shù)。GB/T 24157工況參數(shù)與實際得到工況參數(shù)對比如表1所示。

從表1中可以看出，實際路譜采集數(shù)據(jù)的怠速比例明顯高于GB/T 24157工況測試循環(huán)的怠速比例，實際路譜采集數(shù)據(jù)的加速、減速比例都大于GB/ T 24157工況測試循環(huán)的加速、減速比例，而勻速比例更是只有GB/T 24157工況的43%，測試段內加、減速次數(shù)更為頻繁，平均速度、平均運行速度、加速平均速度、勻速平均速度、減速平均速度均明顯低于GB/T 24157工況的數(shù)據(jù)。怠速比例高，加速、減速比例大，說明中國路況較差，紅綠燈及交叉路口多，使得電動輕便摩托車起動、停止次數(shù)多，頻繁加減速，很難連續(xù)以較高速度行駛。還有一些路面較窄的道路是機非混行，沒有非機動車道，因此電動輕便摩托車在自行車和汽車之間行駛，遇到障礙減速、加速的頻率和時間比較多，顯示在特征參數(shù)上就是加速、減速比例大。

2.2最終合成循環(huán)

電動輕便摩托車實際道路行駛特征及其分布規(guī)律研究的一個重要目的，就是以實際路譜數(shù)據(jù)、分析統(tǒng)計結果為基礎，合成一個能夠在實驗室內再現(xiàn)的續(xù)駛里程工況。合成該循環(huán)的主要過程如下：

1）對實驗所得到的大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行加工處理，得到各種道路類型上每一行駛段的特征參數(shù)；

2）通過對各個采樣點的參數(shù)和各個行駛段的參數(shù)進行統(tǒng)計分析，得到基于全部采樣數(shù)據(jù)和全部測試段的特征參數(shù)平均值；

3）按照行駛段的平均行駛時間以及目標循環(huán)的時間要求來確定合成循環(huán)所需的行駛段數(shù)目；

4）從全部數(shù)據(jù)中隨機抽出所需段數(shù)的行駛段數(shù)據(jù)，統(tǒng)計其特征參數(shù)，并與全部測試數(shù)據(jù)的平均值進行比較，看其相對誤差是否在所給定的誤差范圍內；

5）若不滿足要求，則放棄此次計算，重新抽取所需段數(shù)的行駛段數(shù)據(jù)，直到相對誤差滿足要求為止，則由這些行駛段所構成的速度——時間變換關系即為所合成的測試循環(huán)。

實際計算中，以GB/T 24157工況測試循環(huán)的運行時間672 s（6個112 s的小循環(huán)組成一個大循環(huán)）為合成循環(huán)的目標時間。以表1中的特征參數(shù)作為判別合成是否成功的依據(jù)，各參數(shù)相對誤差值最小時即為理想合成循環(huán)，其中各工況比例和平均速度為重要限值參數(shù)，要求相對誤差最小。本文中選定的判定準則為合成循環(huán)參數(shù)與總體參數(shù)的數(shù)值相對誤差小于5%時，即認為該備選行駛工況能夠代表所采集的總體行駛實際工況，該備選行駛工況即為合成的電動輕便摩托車續(xù)駛里程行駛工況。總體參數(shù)、合成參數(shù)及誤差如表2所示。

表1　GB/T　24157工況參數(shù)與實際得到工況參數(shù)對比

表2　總體參數(shù)、合成參數(shù)及誤差

3　續(xù)駛里程比對試驗

實際路譜合成的電動輕便摩托車續(xù)駛里程行駛工況與GB/T 24157續(xù)駛里程工況如圖2所示。分別按照GB/T 24157-2009電動摩托車和電動輕便摩托車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法中規(guī)定的方法和測試工況，以及實際路譜合成的測試工況進行了續(xù)駛里程測試[2]。得到表3所示的試驗結果，在實際路譜合成工況下的續(xù)駛里程均比GB/T 24157工況多出12%以上。

圖2　實際路譜合成工況與GB/T 24157續(xù)駛里程工況對比

表3 續(xù)駛里程試驗結果　　　k m

4　結論

通過對電動輕便摩托車行駛過程中的的車速、時間進行采集，對數(shù)據(jù)進行分析篩選后，采用特定的評價參數(shù)體系，合理地確定了基于實際路譜數(shù)據(jù)的電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況測試循環(huán)。從實驗結果可以看出，GB/T 24157-2009標準中電動輕便摩托車續(xù)駛里程工況法試驗循環(huán)與我國的道路情況及車輛實際運行情況并不相符。但由于只采用了一輛典型電動輕便摩托車在天津一個城市進行了路譜采集試驗，實驗數(shù)據(jù)還不夠全面。

參考文獻

1全國汽車標準化技術委員會.GB/T 24157-2009電動摩托車和電動輕便摩托車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法[S].北京：中國標準出版社，2009

2蘇梅，馬小強，冷傳剛.電動摩托車能量消耗率和續(xù)駛里程標準分析研究[J].小型內燃機與摩托車，2012，41（5）：17~20

3Jiun-HorngTsai，Hung-Lung Chiang，Yi-Chun Hsuc,et al.Developmentof a local realworld driving-cycle formotorcycles for em ission factormeasurements[J].Atmospheric Environment，2005，39：6631~6641

中圖分類號：U483

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8234（2015）02-0041-04

收稿日期：（2015-02-02）

作者簡介：吳廣順（1973-），男，高級工程師，主要研究方向為機電自動化和內燃機測試。

Test Cycle Research on the Driving Rangeof Electric Moped

Wu Guangshun,Zhang Lipeng,Zhao Lusheng
Tianjin Internal Combustion Engine Research Institute，Tianjin University（Tianjin，300072，China）

Abstract：In order to get real road running characteristics of electric moped，a large number of road spectrum data including the real-time speed，time，acceleration performance,and idle performance,were collected in Tianjin.Driving range test cycle of electric moped was obtained through data selected and analyzed.The contrast tests ofdriving rangewere done by chassis dynamometerbetween itand the national standard（GB 24157-2009）.The results show that the driving range test cycle of national standard（GB 24157-2009）cannot represent the road condition ofChina'selectricmoped at road running.

Keywords：Electricmoped，Driving range，Testcycle