一種電動汽車續駛里程測量替代方法的研究

楊楊，陳磊，賀子龍，朱增懷

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230601)

一種電動汽車續駛里程測量替代方法的研究

楊楊，陳磊，賀子龍，朱增懷

(安徽江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230601)

鑒于采用NEDC工況法測量電動車續駛里程存在耗時長的問題，基于對實測數據的分析，提出一種替代方法，即除第一個循環外，單個循環的能耗及續駛里程根據多個循環的平均值求取，放電總能耗根據實際道路測試結果求取，循環數根據放電總能耗與單個循環能耗求取，最終由單個循環續駛里程與循環數計算得出總的續駛里程。結果表明，運用替代法，測量時間能縮短33%以上，且精度在±1%內，說明此方法是可行的。

電動汽車；續駛里程；替代方法；測試精度

0 引言

能源安全、環境污染和全球氣候變暖的緊迫形勢下，節能減排是全世界國家和地區車企都需要面對和解決的課題。新能源汽車是降低能耗的有效途徑之一，其技術發展趨勢呈多元化，如純電動、混合動力(分油電式和插電式)、燃料電池等。電動汽車最大的優勢在于“零排放”，劣勢則是續駛里程相比其他新能源汽車或燃油汽車偏短。因此，續駛里程是電動汽車一項非常關鍵的考核指標。

電動汽車的續駛里程是指在動力蓄電池完全充電狀態下，以一定的行駛工況，能連續行駛的最大距離(以km為單位)。國內車企目前均是按照GB/T 18386-2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》來測試續駛里程的。因測量電動汽車的續駛里程需要進行多個NEDC循環，完成一項試驗所花費的時間比傳統燃油汽車要長很多。作者基于多次完整NEDC工況法試驗數據和不同工況下的放電能耗規律，提出一種耗時少的替代方法。

1 續駛里程試驗的國標法簡介

GB/T 18386-2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》中規定的M1類電動汽車的續駛里程試驗有兩種工況：60 km/h等速法和NEDC工況法。等速60 km/h工況與用戶使用工況差別太大，且GB/T 18386-XXXX的修訂草案[1]中擬刪除該種工況，文中不作研究。

1.1 NEDC工況簡介

1個NEDC試驗循環由4個市區循環和1個市郊循環組成(見圖1)，理論試驗距離為11.022 km，時長為19 min 40 s。

圖1 NEDC的組成

其中1個市區循環理論行駛距離有1.017 km，工作時間為195s；1個市郊循環理論行駛距離有6.956 km，工作時間為400 s。

1.2 NEDC工況法簡介

(1)試驗程序

室溫20～30 ℃，車輛充滿電后在底盤測功機上按NEDC工況法試驗，直到達到試驗循環結束條件時停車，在工況試驗循環結束時記錄試驗車輛駛過的距離D(km)[1]。

(2)試驗循環結束的條件[2]

試驗循環結束的條件：車載儀器給出駕駛員停車指示；或工況法試驗時，車速不大于70 km/h，不能滿足公差要求；車速大于70 km/h，將加速踏板踩到底，允許超出公差范圍，總時間不超過4 s。

(3)公差要求

試驗循環上的速度公差和時間公差應該滿足圖2給出的公差和基準曲線的要求。

圖2 基準曲線和公差[1]

圖2中的每一個點給出的速度公差為±2 km/h，時間公差為±1 s。在每個行駛循環中，允許存在超出這些公差范圍的情況，總時間應不超過4 s。

2 續駛里程試驗的替代法研究

2.1 多次完整NEDC試驗的數據分析

以某款電動汽車8次完整的NEDC續駛里程試驗的樣本數據為例，按NEDC工況法完成1次續駛里程的測量需要經過14個循環。圖3是8次續駛里程試驗下歷次循環的放電能耗數據：第1個NEDC循環能耗較高，從第2個NEDC循環開始，單個循環能耗基本穩定。為了消除試驗誤差，以多個循環的平均值作為單個循環的平均能耗，在計算平均能耗時，不計入第1個循環，從第2個循環開始求取平均值。

圖3 NEDC循環數與放電能耗關系

分別取第2～3、2～4、2～5、2～6、…、2～13個循環的平均值，與第2～14個循環的平均值對比，見圖4(圖中每個循環組數對應的8個數據為8次NEDC續駛里程試驗樣本獲得的數據)：第2～5個循環及以上的平均值，與除第1個循環外的平均放電能耗誤差均在±1%內。在盡量節省試驗時間和保證試驗精度不劣化的原則下，循環次數最少應為5個。因此，第2～5個循環計算得出的平均放電能耗可以代表該車單個循環的放電能耗平均水平。

圖4 2～3、……、2～13個循環放電能耗平均值的偏差率

2.2 兩種工況的放電總能量分析

分別按照NEDC工況和實際道路工況放電，至滿足試驗終止要求時停止，記錄歷次試驗結束時的放電總能量，見表1。實際道路工況與NEDC工況的放電能量相比，偏差在±2%范圍內，如考慮電池衰減等影響因素，可認為二者放電能量是相同的。

實際道路工況沒有固定的行駛路線且不受場地的限制，可以通過急加速等動作對電池進行大倍率放電來縮短試驗時間。因此，NEDC工況法的放電總能量可根據實際道路放電獲得。

表1 兩種工況電池放電能量比較

2.3 替代法設計

(1)實際道路工況測試。車輛充滿電后在實際道路上行駛，放電至滿足第1.2節中規定的試驗循環結束條件時停車，記錄電池放電總能量Qc。

(2)NEDC工況測試。試驗方法同上，試驗截止條件修改為第5個循環結束后停止試驗。記錄下第1個循環的里程D1、電池放電能量Q1，第2～5個循環的總里程D2～5、電池放電能量Q2～5。

(3)續駛里程計算公式推導過程。根據實際道路上測量的放電能量，得到NEDC工況整個續駛里程試驗的電池放電能量Q：

Q=Qc

(1)

根據Qc、Q1、Q2～5得到除第一個循環外的循環數N2～n：

N2-n=4(Q-Q1)/Q2～5

(2)

根據N2～n得到除第一個循環外的續駛里程D2～n：

D2～n=D2～5/4×N2～n

(3)

根據D1、D2～n得到總續駛里程D：

D=D1+D2～n

(4)

2.4 替代法精度驗證

根據實際道路工況及NEDC前5個循環推算出整個續駛里程D，如圖5和表2所示:與實際NEDC試驗結果偏差在±2%以內，且大部分在±1%以內，證明這種方法可行。

圖5 替代法計算值與NEDC測試值偏差率

表2 替代法計算值與NEDC測試值比較

3 結束語

通過替代法，在縮減試驗時間的同時，精度也有保證。以一輛續駛里程200 km以上的電動汽車為例，原本需要完成18個NEDC循環，耗時6 h，現只需5個NEDC循環，耗時4 h，測量時間縮短了33%。且放電總能量通過實際道路測試獲取，能有效緩解轉轂試驗資源的壓力。

【1】GB/T 18386-XXXX 電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法 (修訂草案)[S].

【2】GB/T 18386-2005 電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法 [S].

Study on a Substitutive Method of Electric Vehicle Driving Range Test

YANG Yang，CHEN Lei，HE Zilong，ZHU Zenghuai

(Anhui Jianghuai Automobile Co.，Ltd.，Hefei Anhui 230601，China)

In view of the problem that a long time should be taken to measure the driving range of electric vehicle by using NEDC condition method, based on the analysis to measured data, an alternative method was given. In other words，in addition to the first cycle, the battery discharge energy consumption and driving range of per NEDC cycle were calculated according to the average value of a plurality of cycles, the total discharge energy consumption was calculated according to the actual road test results, the cycles number was calculated according to the total and per cycle’s discharge energy consumption. Finally, the total driving range was calculated by the per cycle’s driving range and cycles number. The results show that, by using the alternative method, measurement time can be reduced by more than 33%, and the testing accuracy is less than ±1%. The method is feasible.

Electric vehicle; Driving range; Substitutive method; Testing accuracy

2016-09-06

楊楊(1983—)，碩士研究生，工程師，研究方向為新技術研究。E-mail：yangyang5460@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2016.12.009

U461.8

B

1674-1986(2016)12-041-03