基于混合動力臺架油耗測試準確性影響因素的研究

摘 "要：本文基于某整車混合動力臺架開發項目，闡述了混合動力臺架結構組成及油耗測試方法，實現整車循環模擬以及對整車循環油耗的有效性進行評價，并以此為基礎研究影響臺架油耗測試結果的因素。通過分析油耗準確性影響因素，為后續深入挖掘混合動力臺架能量測量方法，或修正優化臺架油耗測試結果提供依據，并在整車標定及能量管理策略優化等方面具有較好的指導和借鑒作用。

關鍵詞：混合動力臺架;油耗測試;影響因素

中圖分類號：U467.5 " " "文獻標識碼：A " " "文章編號：1005-2550（2022）05-0015-04

Research on Influencing Factors of Fuel Consumption Test Accuracy Based on Hybrid Power Testbed

CAI Li-ping， LIU Hai-feng， XIAO Bo， WANG Zu-jiang， GONG Chun-hui

（ Jiang ling Motors Corporation Ltd. Nanchang 330000， China ）

Abstract： Based on a vehicle project of hybrid testbed development， the structure composition and fuel consumption test method of the hybrid testbed are described， simulate the vehicle cycle and evaluates the effectiveness of the vehicle cycle fuel consumption， and the factors affecting fuel consumption test results are studied on basis of this. By discussing the influencing factors of fuel consumption accuracy， it provides a basis for further excavating the energy measurement method of hybrid power testbed， or correcting and optimizing the fuel consumption test results of testbed. It has good guidance and reference in vehicle calibration and energy management strategy optimization.

Key Words： Hybrid Testbed; Fuel Consumption Test; Influence Factor

1 " "引 言

國家出臺鼓勵政策發展新能源產業，國內整車廠相繼把混合動力技術投入市場，取得不錯的市場反應，混合動力技術已成為各主機廠競賽的主體。混合動力臺架是技術開發中的重要環節，它不受道路試驗環境和安全等條件制約，試驗功能豐富、可靠性好、重復性高，是服務于混合動力技術開發必不可少的試驗平臺。

2 nbsp; "混合動力臺架介紹

混合動力臺架是將主要的動力系統部件（例如發動機，混動變速箱、HCU、TCU、電機控制器等）在實驗室測功機環境下模擬整車的裝置，其系統結構組成如圖1所示。混合動力臺架可用于控制策略調試標定，工作模式切換策略研究，及道路工況模擬驗證等功能。具有快速響應項目開發，關鍵系統及零件可在樣車試制前得到充分驗證的優勢。

混合動力試驗臺架具備豐富的試驗功能，可以很好的滿足混合動力整車初期開發工作。臺架可模擬整車道路負載，具備自動工況測試，采用電子剎車踏板和電子加速踏板，再加上試驗條件的嚴格控制（包括水溫、油溫、室溫），可以很好地用來研究油耗策略開發。使用混合動力臺架開展油耗測試，可以消除駕駛員人為因素差異，控制準確重復性好[1]。

3 " "混合動力臺架油耗測試設備必要功能

除了圖1中常規的臺架系統結構組成裝置外，要開展油耗測試，還要求設備系統具備表1功能[2]。

4 " "混合動力臺架油耗測試方法

混合動力臺架油耗測試，是通過臺架主控平臺控制混合動力總成運行測試工況，計量整個測試工況的電量及燃料消耗量。

油耗測試時，電池模擬器要求能夠完全模擬電池包，且支持動態SOC計算（給HCU提供SOC信號）。在NEDC或WLTC循環工況油耗測試前，要開展10～120Kph串并聯等速油耗測試，用于HCU內部先期策略優化。

4.1 " 試驗方法

參考GB/T 19753-2021中6.4的規定，非可外接充電的混合動力電動汽車（NOVC-HEV）需要進行電量保持模式（CS階段）試驗，按照7.1.1.2計算試驗燃料消耗量[3]。

4.2 " 快速結果計算

（1）

FC—百公里燃料消耗量，單位為升每百千米（L/100km）;

S—整個測試循環的總里程，單位為千米（km）。

4.3 " 結果有效性判定

判定標準C不大于0.005，則結果有效;判定標準C超過0.005，則結果無效需重新試驗。

（2）

?EREESS —電量保持模式試驗REESS的電能變化量，單位為瓦時（Wh）;

Efuel —電量保持模式試驗消耗的燃料能量當量，單位為瓦時（Wh），按下式計算：Efuel=HV×FL;

HV—燃料的熱值;汽油8.92、柴油9.85，單位為千瓦時每升（kWh/L）;

FL—整個測試循環的燃料消耗量，單位為升（L）。

5 " "臺架油耗測試準確性影響因素

油耗測試是混合動力臺架一項常見且重要的試驗項目，在實驗室環境中有利于策略調整優化。但在按照法規循環摸底油耗時，因有別于型式認證試驗的整車試驗，臺架摸底的油耗往往會偏低，就需要考慮臺架油耗影響因素來修正。以下幾項為主要且不可忽視的影響因素[4]。

5.1 " 測功機動態響應模擬精度

在整車轉鼓油耗測試時，對駕駛員和試驗設備均提出了嚴格技術要求。臺架油耗測試由于采用電子控制而非實際駕駛員，所以對臺架駕駛模擬系統也要求評估達到同等的行駛技術。

通常混合動力臺架駕駛員模型，是通過控制加速信號和制動信號精準的實現車速跟蹤，一般基于前饋和分段PI閉環控制能夠精準模擬駕駛員。

在臺架油耗測試前，要求對駕駛員模型進行調試，直至滿足GB 18352中C.1.2.6.6要求：整個循環試驗期間，速度公差不超過±2km/h，超差時間不超過1秒，速度超差情況不能多于10次。

5.2 " 系統加載阻力

臺架油耗測試原理和整車轉鼓相似，都是克服測功機模擬的道路阻力，驅動系統前進。轉鼓通常都具備阻力滑行擬合功能，混合動力臺架所搭載的測功機，由于自身結構所限和慣量模擬功能缺失，基本都不具備自動滑行擬合功能。如果直接用道路滑行試驗測試的阻力加載到測功機進行模擬，會與實際車輛道路行駛存在很大差異[5]。

為了提高臺架油耗測試準確性，可以用臺架倒拖混合動力總成，通過擬合各速度點下的系統阻力（通常測試0～120km/h范圍，每間隔10km/h取一個點），計算得到臺架系統內阻曲線方程。用實際道路滑行阻力方程減去臺架系統內阻方程，得到的差值再加載到測功機阻力模擬系統中，會提高油耗測試的準確性，更接近整車油耗試驗結果。

5.3 " 低壓功耗修正

車輛運轉工作時，混合動力系統的發動機噴油點火、風扇運行、電子控制器等工作，都需要低壓蓄電池提供能量，而蓄電池的電量，最終是由發動機消耗燃油帶動發電機轉化而來。整車試驗時，混合動力系統的低壓、高壓、燃油都按照精準的控制進行能量轉化傳遞。

在混動臺架油耗測試時，需要考慮到臺架所特有的影響，出于混動臺架安全及結構等因素限制，高壓電池包是通過電池模擬器替代的，燃油供給系統由實驗室油耗儀裝置負責，低壓蓄電池也被控制機柜中的低壓供電單元取代。所以，本該消耗燃油來滿足系統運轉的低壓電量，在臺架油耗測試時，由外部的裝置單元提供，沒有計入試驗燃油消耗中。在循環工況油耗測試時，這部分能量需要折算補償。

低壓功耗修正值可以按照以下方法測算。

計算得到的值（Q1與Q2的差值乘以油電轉化率）可以用于臺架油耗測試結果修正，一般混合動力乘用車修正值為0.15L/100km～0.25L/100km。

5.4 " 冷起動水溫功耗補償

與整車在轉鼓上測試不同，混合動力臺架的發動機冷卻系統和電機冷卻一般是由冷卻溫控裝置取代，通過溫控裝置來加熱或冷卻。臺架油耗測試時，溫控裝置通常將水溫控制在90℃。而在法規油耗測試時，要求發動機是冷機狀態，并通過自身工作加熱冷卻液。溫度對發動機工作效率影響較大，整車與臺架油耗測試初始水溫狀態存在差異，該差異的效果可以通過轉鼓試驗對比，分別進行冷機和熱機循環工況油耗測試，通常熱機油耗結果會有1%～2%的改善影響。

6 " "結束語

常見的臺架油耗測試方法，其結果一般是不能直接表述整車油耗，這取決于臺架與整車試驗結構和環境的區別。本文通過論述臺架油耗測試差異影響因素，有助于提高臺架油耗結果更接近整車轉鼓循環油耗測試結果，方便型式認證試驗摸底，評估整車油耗試驗真實水平。

參考文獻：

[1]趙海霞，周長哲，等.混合動力汽車試驗臺架簡介[J].工程與試驗，2013，53（2）：38-41.

[2]王好瑞，金振華，高大威，等.車用混合動力系統集成與測試[J].電子測量技術，2005，32（2）：13-16.

[3]全國汽車標準化技術委員會.輕型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法： GB/T19753-2021[S].北京：中國標準出版社，2021.

[4]葉曉，金振華，等.并聯混合動力臺架測試系統設計與應用[J].儀器儀表學報，2010，31（8）：1082-1087.

[5]吳釗.新能源汽車臺架試驗系統開發[D].北京：清華大學，2016.

蔡利平

畢業于武漢理工大學，工學學士學位，現就職于江鈴汽車股份有限公司產品開發技術中心，任助理工程師，主要從事汽車試驗測試方面的研究工作。

專家推薦語

龍永生

東風汽車集團有限公司技術中心

動力總成技術總工程師 "研究員級高級工程師

基于國家提出的“雙碳”戰略目標，為支撐和實現這一目標，混合動力車型無疑是汽車行業各主機廠推出的主要技術路線之一。由于混合動力車型較傳統車型增加了多種能量回收及儲存功能，以及能在多種運行模式間的平穩切換。因此混動力車型能夠有效實現降低碳排放的關鍵技術就是對能量管理策略最優化，如果能將能量管理策略的優化從實車上的優化轉移到在臺架上進行，無疑在最佳尋優效果、縮短開發周期以及降低成本方面帶來巨大的優勢。

本文基于某整車混合動力臺架開發項目，闡述了混合動力臺架結構組成及油耗測試方法，實現整車循環模擬以及對整車循環油耗的有效性進行評價，并以此為基礎研究影響臺架油耗測試結果的因素。通過分析油耗準確性影響因素，為后續深入挖掘混合動力臺架能量測量方法，或修正優化臺架油耗測試結果提供依據。并在整車標定及能管理策略優化等方面具有較好的指導和借鑒作用。