重型混合動力電動汽車能耗測試方法設(shè)計

摘 要：本文立足于重型混合動力汽車的整體能量消耗，以現(xiàn)階段傳統(tǒng)汽車能耗試驗檢驗為基礎(chǔ)，對重型混合動力電動汽車能耗的檢驗方法進行探討，并對其檢測技術(shù)方法和其中存在的問題進行分析，對重型混合動力汽車在環(huán)保方面所展現(xiàn)的優(yōu)勢進行了探索。

關(guān)鍵詞：重型；混合動力汽車；能量消耗；測試方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.060

隨著該行業(yè)的所屬技術(shù)的日漸完善，重型混合動力電動汽車的市場也逐漸廣闊起來。為了不斷促進其性能優(yōu)化，重型混合動力電動車除了擁有傳統(tǒng)的發(fā)動機，還自帶GE、M/G、RESS等單元。本文旨在對重型混合動力汽車能耗試驗的檢測方法和其中存在的問題進行簡要分析，并對重型混合動力電動汽車在環(huán)保方面所展現(xiàn)的優(yōu)勢進行探索。

1 試驗車輛

將國產(chǎn)重型混合動力汽車作為基本試驗對象，參數(shù)見表1。其中，常規(guī)動力汽車是在原混合動力電動汽車基礎(chǔ)上將混合動力系統(tǒng)關(guān)閉從而進行的試驗。

2 試驗設(shè)備

車載設(shè)備主要采用能耗測量儀器、排放測試儀器以及工況跟蹤系統(tǒng)等。其中，能耗測量儀器主要是指油耗儀和電功計等，排放測試儀器主要包括OBS、ELPI和主控電腦等。

在本次研究中，采用的油耗儀型號為Flowtronic210，該油耗儀有4個油路接口，分別跨接在連接油箱和發(fā)動機的進油和回油油路中間。測試循環(huán)開始時打開油耗儀，可以準(zhǔn)確測量車輛運行整個測試循環(huán)所消耗的油量。

電功計的型號為WT1600型數(shù)字功率計，用于測試電力系統(tǒng)的專業(yè)儀器，能將電壓、電流，功率等多項參數(shù)同時進行測試并記錄下來，包括這些參數(shù)的有效值、平均值、直流成分、交流成分、諧波等，其采樣精度符合試驗要求。

工況跟蹤系統(tǒng)OBDCTS（On Board Driving Cycle Testing System）則安裝在車身的左側(cè)面，用于實時測取車輛的實際行駛速度，采集到的速度信息實時傳送至車速跟蹤軟件，駕駛員根據(jù)跟蹤軟件的車速顯示情況進行合理的加減速操作，以達到較好地跟蹤設(shè)定循環(huán)的目的。同時跟蹤軟件還將采集到的實際車速數(shù)據(jù)存在電腦里，作為整個測試結(jié)果分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

此外，在研究過程中，還需要其它輔助設(shè)備的支持，分別為所有測試儀器提供電力的汽油發(fā)電機一臺；不間斷電源一臺；為靜電低壓沖擊儀提供稀釋空氣的空氣壓縮機一臺；為ELPI以固定速率抽取樣氣的真空泵一臺。

3 試驗過程

整個試驗設(shè)定車輛完成一個完整的測試循環(huán)，之后，將點火鎖關(guān)閉，停止20分鐘。按整車裝載質(zhì)量的65%進行配重。為了所測試車輛具備統(tǒng)一的條件，避免其他因素的干擾，需要在進行測試之前，車輛油箱應(yīng)裝滿試驗專用油。

隨后的測試中，車輛需駛?cè)霚y試道路，方可測定能耗及排放，這需要對一切設(shè)備的準(zhǔn)備工作進行查驗，所有工序都就緒以后，開始測試。通過使用速度跟蹤系統(tǒng)對試驗的工況進行實時模擬，并借助計算機系統(tǒng)展現(xiàn)在屏幕上，在此項實驗過程中，相關(guān)車輛的駕駛員的操作需要按照試驗工程狀況開展相關(guān)的工作，并針對各種設(shè)備精準(zhǔn)的做好實時數(shù)據(jù)記錄。所在試驗中的被測車輛需要連續(xù)運行兩個典型城市公交循環(huán)為一次完整測試，每次的測試重復(fù)兩次，結(jié)果取算術(shù)平均值為基準(zhǔn)。測試流程圖如下：

測試工作全部照既定的流程開展，先后進行開空調(diào)試驗和關(guān)空調(diào)試驗，將混合動力電動汽車與常規(guī)車輛分別試驗兩次，對同一輛車的同一次試驗，待一次測試結(jié)束后，車輛怠速稍作調(diào)整立即進行下一個測試。

在試驗過程中，為了保證測試的一致性和數(shù)據(jù)的可靠性，一些對測試有影響的因素如車輛載重量、油品、大氣溫度、濕度等等其他影響因素均要考慮在內(nèi)，盡可能地保證其他影響因素的一致性，從而減少它們對試驗結(jié)果的影響。

4 試驗結(jié)果處理

（1）在油電轉(zhuǎn)化法的計算方法下，能耗結(jié)果如下表2所示，利用公式轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)對NEC （kWh）→燃油消耗（kWh）的順利換算，其遵循的基本換算理論是1L柴油燃燒之后的熱能與3.02 kWh的電能等效，將所有的能量消耗轉(zhuǎn)化為耗油量之后再進行能耗評價。由表2中可以看出空調(diào)開啟和關(guān)閉狀態(tài)下RESS系統(tǒng)的工作狀態(tài)不同，開啟時電池在放電且NEC變化不大，關(guān)閉時電池在充電且NEC較大。從試驗結(jié)果可以看出，空調(diào)關(guān)閉時，車輛能耗明顯降低，比開啟空調(diào)時降低39%左右。

（2）利用碳平衡法進行能耗評價，在計算之前，需要驗證數(shù)據(jù)的有效性，主要是指NEC與總能耗的比值是否位于允許的范圍內(nèi)。如果比值在1%以內(nèi)，則沒有修正的必要，如果比值位于1-5%之間，修正是必要的手段，如果比值超過5%，則表明數(shù)據(jù)無效，如下表3，在空調(diào)處于開啟狀態(tài)之時，數(shù)據(jù)有效，不需要修正，在空調(diào)關(guān)閉后，數(shù)據(jù)有效，但是需要修正。

經(jīng)過修正后，根據(jù)混合動力電動的汽車排放測試數(shù)據(jù)和利用碳平衡法折算后的油耗結(jié)果如下表4所示，除HC之外，污染物的排放量，空調(diào)開啟狀態(tài)要高于空調(diào)關(guān)閉狀態(tài)，尤其是CO2的排放，使用碳平衡計算法折算后，車輛的油耗量增加了不少。

（3）通過對兩種方法的數(shù)據(jù)修正和計算，100公里混合動力電動汽車燃料消耗結(jié)果如下表5所示，存在的差異十分顯著，主要體現(xiàn)在：開空調(diào)測試時油耗量前者比后者減少3.5%，關(guān)空調(diào)時前者比后者增加6.2%。由此看出在數(shù)據(jù)不需要修正時，兩種方法計算誤差在5%以內(nèi)，當(dāng)需要修正數(shù)據(jù)時誤差超過5%，說明當(dāng)NEC較大時會對油電轉(zhuǎn)化法的計算結(jié)果造成影響，從而使得最后的計算結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。

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項目來源：武漢商學(xué)院校級科學(xué)（青年）研究項目《重型混合動力電動汽車能耗測試方法的探索》（項目編號： 2016KQ001）

作者簡介：雷汝婧（1988-），女，湖北武漢人，碩士研究生，助理實驗師，現(xiàn)任武漢商學(xué)院機電工程與汽車服務(wù)學(xué)院汽車實驗實訓(xùn)中心負(fù)責(zé)人，主要研究方向：汽車新能源、汽車檢測技術(shù)。