不同模擬工況下新能源汽車性能測試和能量回收研究*

蔚敬斌

(山西工程科技職業大學，山西 晉中 030619)

0 引言

汽車的性能檢測與能量回收系統作為人-車交互界面，其能量回收性能及電池容量直接影響到汽車的續航里程、操縱穩定性和行駛主動安全性。隨著汽車高速化、駕駛人員非職業化、車流密集化的發展，本著“以人為本”的原則，汽車應具備良好的續航能力及操縱穩定性等。進行性能檢測與能量回收系統測試的目的是模擬不同工況條件下被測試新能源汽車的主要性能和能量回收系統的主要特性。

通過本項目的實施，可以有效促進新能源汽車主要性能測試和能量回收系統教學實訓項目的開發，豐富新能源汽車運用與維修專業實訓教學資源,提升自主創新能力,有助于促進山西新能源汽車產業健康持續發展。

選用比亞迪E6作為測試車輛，將被測試車輛處于起步、勻速運行工況，加速、爬坡運行工況，下坡、帶擋滑行、減速工況，獲取在不同車速下的工控機數據，通過數據分析反映新能源汽車電機、電池和能量回收性能。

1 被測試車輛起步和勻速運行工況

制動踏板將被測試車輛踩下；掛入前進擋，儀表顯示D位，保持方向盤不動；離開制動踏板，車輪已開始轉動，緩慢踩加速踏板；車輪帶動滾筒逐漸提速，此時加速順暢，阻力小，比亞迪E6儀表如圖1所示。

圖1 比亞迪E6儀表(車速10 km/h)

點擊工控機屏幕上虛擬開關區“上電”開關紅色鈕；點擊“主/被動”開關綠色鈕，開關上方顯示紅色“主動”；10 s后點擊“啟動”開關紅色鈕；鼠標拖動游標在0刻度，如圖2所示。此位置代表工控機、變頻器并沒有控制外置電機，這樣被測試車輛帶動滾筒旋轉，滾筒連接著電機，雖然此時電機的轉子轉動，定子線圈能夠感生出電動勢，但不能通過變頻器向外置動力電池充電，因此電機處于無阻力的自由空轉狀態。被測試車輛起步和勻速運行工況數據見表1。

圖2 工控機操作界面(車速10 km/h)

表1 被測試車輛起步、勻速運行工況數據表

根據分析表1數據可知：在車輛主動帶動滾筒、電機運轉時，由于工控機、變頻器、外置動力電池沒有利用外置電機感生的電動勢，電機處于無阻力空轉狀態，即能發電但不充電。此時電動汽車運行順暢，消耗功率小。

2 被測試車輛加速和爬坡運行工況

將被測試車輛掛入前進擋，儀表顯示D位，保持方向盤不動；緩慢踩加速踏板(加速過快會造成車輪與滾筒打滑而造成車輛抖動)；車輪帶動滾筒逐漸提速；加載的給定量越大，輸出功率明顯增大。

點擊工控機屏幕上虛擬開關區“上電”開關紅色鈕；點擊“主/被動”開關綠色鈕，開關上方顯示紅色“主動”；10 s后點擊“啟動”開關紅色鈕；鼠標拖動游標向0刻度上移動，選20%的運行阻力，此位置代表工控機、變頻器開始控制外置電機，這樣被測試車輛帶動滾筒旋轉，滾筒連接著電機，電機的定子線圈感生出電動勢，通過變頻器內可控升壓系統向外置動力電池充電，即交流電→直流電→升壓→動力電池充電。因此獲取的電流越大，電機的轉動阻力就越大，即動能變電能，最終電動車的行駛阻力增加。

在此須注意：為了測試平臺的運行安全和研發成本等原因，車輛運行車速不超過40 km/h，當超過此車速工控機進入保護模式，點擊“啟動”綠色鈕暫停系統工作，再點擊故障復位鍵才可以重新操作測試。被測試車輛加速、爬坡運行工況數據見表2。

表2 被測試車輛加速、爬坡運行工況數據表

通過分析表2可知：工控機給定量越大，對于被測試車輛的行車阻力就越大，消耗的功率就越大。對于工控機和變頻器來說，將電機的動能變為電能，將電能回饋給動力電池的能力就越強。直流電流就代表向動力電池充電的電流，交流電流代表電機向變頻器輸出的電流。

3 被測試車輛下坡、帶擋滑行和減速工況

將被測試車輛掛入前進擋，儀表顯示D位，保持方向盤不動；不踩加速踏板和制動踏板。

點擊工控機屏幕上虛擬開關區“上電”開關紅色鈕；點擊“主/被動”開關紅色鈕，開關上方顯示紅色“被動”；10 s后點擊“啟動”開關紅色鈕；鼠標拖動游標向0刻度上移動，變頻器開始控制外置電機，驅動電機帶動滾筒旋轉，滾筒帶動車輪前進。拖動游標向0刻度下移動，滾筒帶動車輪反轉，實現倒車運行。

這樣車輛在前進擋不踩加速踏板的情況下，被外置電機拖動運行，模擬下坡、滑行、減速等工況。此時被測試的電動車實現內部的能量回收功能。即交流電→直流電→車內動力電池充電。車速越高獲取的電流越大，回饋功率高，充電時間長。

注意：為了測試平臺的運行安全和研發成本等原因，車輛運行車速不超過30 km/h，而且運行時間小于2 min。當驅動電流超過設定值(46 A)進入保護模式，點擊“啟動”綠色鈕暫停系統工作，再點擊故障復位鍵才可以重新操作測試。使用鼠標拖動游標來進行速度控制。被測試車輛下坡、帶擋滑行、減速工況下的數據見表3。

通過分析表3數據可知：在外置電機驅動車輛的工況下，車速<12 km/h，沒有能量回收。當車速>12 km/h，車輛的電機發電量升高，開始為車內的動力電池充電。

表3 被測試車輛下坡、帶擋滑行、減速工況數據表

4 結語

本文通過新能源汽車性能測試和能量回收教學實驗臺的研究，模擬新能源汽車不同工況，實現在不拆解整車任何零部件的前提下，真實反映新能源汽車電機、電池和能量回收性能，以便更好地服務于教學和科研。