電動汽車能量消耗率測試不確定度的評定

劉玉燦

（廣東汽車檢測中心有限公司，廣東 佛山 528061）

引言

現中國合格評定國家認可委員會（CNAS）對于第三方實驗室檢驗數據要求越來越高，要求各實驗室加強對檢測數據進行不確定度評定。

1 測量概述

根據 GB/T 18386-2017《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》中的規定，輕型電動汽車在動力蓄電池充滿電12小時內，在20℃-30℃的室內環境下，根據NEDC工況進行試驗。其中NEDC工況由四個城區循環和一個城郊循環組成。當車速無法滿足標準規定的公差要求時，停止試驗。測試設備采用HIOKI-3390功率分析儀，AVL四驅底盤測功機，WEISS整車試驗環境倉。

2 建立數學模型

電動汽車能量消耗率測試時，其測量數學模型為：

式中：C為能量消耗率，單位wh/km；

E為充電期間來自電網的電能，單位wh；

D為續駛里程，單位km。

3 測量不確定度來源分析

根據測量數學模型分析，其不確定度來源主要有來自電網的電能，續駛里程等構成，在這幾個輸入量的測量過程中，人員操作、環境溫度、試驗樣車都會對輸入量的測量結果產生影響。而且這些還沒有涵蓋所有不確定度來源，用魚刺圖來分析影響測量不確定度的各個分量。人員操作、環境溫度、試驗樣車對測量結果帶來的影響用A類評定方法，在能量消耗率試驗中，溫度波動比較小，微小波動對測量結果的不確定度影響輕微，因此暫不考慮環境條件引起的不確定度。樣車由于不斷更換，樣車穩定性的不確定度也暫不考慮。其他影響因素用B類評定方法。

圖1

4 標準不確定度評定

人員操作的重復性對測量結果造成影響，尤其是樣車駕駛員的駕駛習慣，專注度等，造成加、減速速率的變化，從而對樣車能量回收和輸出差異，最終導致續駛里程以及充電電能的變動。現對某款樣車在充滿電的相同條件下，連續測量4次，結果如下：

表1

4.1 電能E相對不確定的評定

4.1.1 人員操作的重復性對電能測量結果造成影響

采用表一中連續四次電能檢測結果，由于次數較少，采用極差法進行 A類不確定度評定，極差 R=376wh，從JJF1059.1-2012中4.3.2.3查得極差系數C=2.06：

4.1.2 電網電能E的B類不確定度UBB評定

電能公式如下：

其中U為電網電壓，I為經電網輸入的電流，t為充電時間。

由于U，I，t彼此獨立，符合JJF1059.1-2012的4.4.2 條函數關系，于是：

電壓U標準不確定度：

依據功率分析儀出廠說明書電壓測量最大允許誤差±0.05%fs，計量有效，測量范圍0-600V。測量誤差為±0.05%×600=±0.3V。服從均勻分布，k=，UU==0.1732V。

電流I標準不確定度：

依據功率分析儀出廠說明書電流測量最大允許誤差±0.05%fs，計量有效，測量范圍0-200A。測量誤差為±0.05%×200=±0.1A。服從均勻分布，k=，UI==0.0577A。

時間t標準不確定度：

依據功率分析儀出廠說明書，沒有對時間精度的描述，而目前市面石英表精度一般為±1s/24小時，試驗充電時間一般都為幾個小時，可認為時間t標準不確定度對測量結果影響極其輕微，忽略不計。

功率分析儀采樣頻率為1Hz，即1s，屬于累加，充電總時間5h39min，符合JJF1059.1-2012的4.4.2.1條函數關系，即：

4.1.3 電能測量結果相對標準不確定度合成

相對標準不確定度= 94.80/49529 = 0.19%

4.2 續駛里程D相對不確定度的評定

4.2.1 人員操作的重復性對續駛里程測量結果造成影響

采用表一中連續四次續駛里程檢測結果，由于次數較少，采用極差法進行 A類不確定度評定，極差 R=1.97km，從JJF1059.1-2012中4.3.2.3查得極差系數C=2.06：

4.2.2 續駛里程D的B類不確定度UDB的評定

依據底盤測功機出廠說明書，距離測量精度為±0.1%，且服從均勻分布，k=。

UDB=0.1%*=0.18km

4.2.3 距離測量結果相對標準不確定度合成

相對標準不確定度= 0.51/319.72 = 0.16%

5 合成相對標準不確定度

6 擴展不確定度

取kp=2，則擴展不確定度U為：

7 不確定度報告

即本次能量消耗率試驗測得能量消耗率為 154.91 wh/km，其擴展不確定度U=0.78 wh/km。