油耗測試循環中混合動力汽車48V電池電量特性研究

孫景震

摘要：指出了汽車作為一種便捷的交通工具已經成為人們生活中不可或缺的部分，然而隨著石油化石燃料的日益枯竭，節能減排也成為當前汽車工業的首要任務。混合動力汽車技術是當前最為成熟的節能技術，主要進行了48v中度混合動力汽車在NEDC油耗試驗循環中電池電量特性的試驗。結果表明：在NEDC油耗試驗循環中市區運轉循環48V電池電量基本保持在初始值61%附近小幅波動;在郊區運轉循環中48V電池電量先急劇下降到最低44%。在減速停機過程中通過回收制動能量48V電池電量最終上升到59%。

關鍵詞：混合動力;48V;油耗;電池電量特性

中圖分類號：U461 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2019）18-0190-02

1引言

自20世紀90年代開始，國內汽車工業得到飛速發展，國內汽車保有量屢創新高。汽車工業的發展在方便了人們的同時也帶來了嚴峻的能源問題、環境問題、汽車駕駛性問題、汽車可靠性等問題。這些問題都等待人們去解決。

針對能源問題，國家已經出臺了相應的汽車油耗法規進行限制，通過降低百公里平均油耗以緩解能源問題，當前較為成熟的技術主要是混合動力技術…，本文所研究的48V中主要是通過BSG智能電機在減速及滑行期間通過BSG智能電機發電給48V電池充電，檔在急加速期間BSG電機通過48V電池供電給汽車提供助力，減少發動機噴油量，從而達到降低油耗的節能效果。針對環境問題目前國家已經出臺了被稱為史上最嚴的國六排放法規對汽車為期污染物排放進行控制，并且國內大量專家學者也對清潔替代燃料汽車進行了大量研究以期望通過清潔替代燃燒汽車的發展以達到減低汽車排放的目的，當前研究最多技術最為成熟的替代燃料技術當屬甲醇燃料發動機技術。針對汽車駕駛性能目前的主流方向主要是通過研究NVH技術以達到提高汽車舒適性的目的。針對汽車的耐久性能及可靠性能當前研究主要是研究汽車零部件的耐久性能及從各個方面去對汽車零部件進行保護。

本文主要是在一輛搭載1.5L渦輪增壓發動機的48V中度混合動力汽車通過滑行阻力加載然后駕駛一個完整的NEDC循環進行油耗試驗。本文主要研究了NEDC油耗測試循環中48V電池充放電過程中的電量特性，以期對48V中度混合動力汽車電池性能開發提供技術參考。

2測試循環及測試設備

本文研究對象為一輛搭載1.5L增壓發動機的48V中度混合動力汽車。其中試驗車輛基準質量為1590kg，最大總質量為1950kg的五座輕型汽車。所用阻力加載系統為德國MAHA公司生產的MAHA轉鼓，油耗測量設備主要為Horiba公司研制的尾氣分析儀，通過碳平衡法測量尾氣中的CO2濃度從而間接計算得到試驗車的百公里的油耗量。試驗測試裝置如圖1所示。

348V中度混合動力節油效果分析

當前我國工信部油耗測試循環主要是基于NEDC循環測試。NEDC循環（New European Driving Cycle）工況是歐洲法規認證所用的測試循環。主要由市區運轉循環和市郊運轉循環組成。其中市區循環是由4個195s的小循環組成，包括啟動、怠速、加速及減速、停車等幾個階段，最高車速50km/h，平均車速18.35km/h，最大加速度1.042m/s，平均加速度0.599m/s;市郊循環運行時間400s，最高車速120km/s，平均車速62km/h，最大加速度0.833m/s，平均加速度0.354m/s。NEDC循環具體如圖2所示。

試驗中48V電池電量是在電量平衡態條件下進行，電池電量的平衡狀態為電量的SOC值為50%，當48V電池電量低于50%時發動機會對48V電池進行充電，當48V電池電量大于50%時當發動機運行工況滿足助力條件時48V電池將給BSG電機供電，以給整車提供助力;當整車運行工況為減速階段BSG電機將回收整車能量進行發電給48V電池充電。

4試驗結果分析

NEDC試驗循環48V電池電量如圖3所示，其中黑色線段代表車速，紅色線段代表48V電池SOC值（48V電池電量），綠色線段代表BSG電機扭矩當扭矩為負值澤表示BSG在進行發電給48V電池充電，當BSG電機扭矩為正值則表示BSG電機正在輸出扭矩給整車助力。

由圖3可知，48V電池電量的初始值為60%，當試驗車運行處于市區運行工況時由于車速比較低，并且車輛運行期間的加速度比較小因此車輛所需要的功率扭矩比較小，在加速階段只有很短時間內BSG電機的扭矩為正值，48V電池電量會略微下降且最低下降到56%;在減速階段BSG電機扭矩為負值進行發電給48V電池進行充電，48V電池電量會上升最高上升到61%;且整個市區運行階段48V電池電量基本處于動態平衡中，店址基本維持在初始電量60%附近波動，數據結果顯示當市區運行結束后48V電池電量由初始值60%上升到61%，因此在市區運行循環中48V電池電量整體略有1%上升。

當試驗市區運行循環結束開始市郊循環，由于市郊循環車速高，因此車輛的加速度大，車輛需求的功率扭矩也相應增加，同時此時48V的電池電量比較高處于61%較高電量狀態，因此此階段的前幾BSG電機處于助力狀態，從圖3中可看出：此階段BSG電機扭矩為負值，一直在消耗48V電池中的電量，在車速達到最高車速時48V電池電量達到了最低最低電量為44%;同時由于市郊循環大部分時間均處于高速穩定工況下，減速階段較少;因此此階段BSG電機在減速階段回收制動能量的機會很少，因此48V電池電量得不到補充。

當市區循環運行到最后階段減速停車階段，車速由最高車速120km/h減速到O km/h此階段整車處于減速滑行階段，BSG電機電機扭矩為正回收整車減速階段能量發電給48V電池充電，48V電池電量由最低值44%慢慢上升直至車輛車速為O km/h后48V電池電量上升到59%，回收電量能量為15%。

5結論

（1）在市區運行期間由于車速較低，車輛加速度較低，車輛運行中在加速階段BSG電機助力，在減速階段BSG電機回收制動能量進行發電給48V充電，這個過程中48V電池電量基本維持在初始值61%附近保持動態平衡。

（2）在市郊運行期間，由于車速較高，車輛加速度較大，車輛需求的功率扭矩較大，并且期間基本穩定在高速運行狀態，因此BSG電機大部分時間處于助力階段導致48V電池最小值電量由峰值61%逐漸下降到最低值44%。

（3）在市郊運行循環結束減速期間，車輛由最高車速120km/h開始制動減速，BSG電機對制動能量進行回收，發電進而給48V電池充電，在此階段48V電池電量由44%上升到59%回收電量最大達到15%。