高原對輕型電動汽車能量消耗量和續駛里程的影響

唐興貴,夏明輝,劉爽,閔浪,王猛

1.中汽研汽車檢驗中心(常州)有限公司,江蘇常州 213100；2.中汽研汽車檢驗中心(昆明)有限公司,云南昆明 651700

0 引言

標準GB/T 18386.1—2021《電動汽車能量消耗量和續駛里程 試驗方法 第1部分:輕型汽車》于2021年3月9日正式發布，并于2021年10月1日開始實施。標準為了更貼近于我國的實際國情將試驗循環由NEDC變更為CLTC，同時增加了縮短法試驗[1]。

截至2022年2月國內外有Bingham、Iora、陳清平等[2-4]對行駛特性、附件能耗、環境溫度等對電動汽車能量消耗量和續駛里程的影響進行了研究分析，發現上述各因素均會對電動汽車能量消耗量和續駛里程造成不同程度的影響。龔春忠、張永、劉偉等[5-7]對REESS電壓電流采集方法、試驗數據處理、試驗標準等進行了研究闡述，指導更為精準的試驗方法。

經過研究發現，高原對純電動車輛的行駛阻力、充電電量等存在一定的影響，且隨著國家推行電動車力度的加強在高原行駛的電動車數量勢必會呈現增長的趨勢。由于試驗資源有限，尚無相關論證和研究。本文著力研究高原對輕型電動汽車能量消耗量和續駛里程的影響，以期獲得相關數據支撐電動車在高原條件下的標定優化，解決目前無相關研究的空白。

通過本文的研究發現，與平原相比在高原條件下不管是使用縮短法還是常規工況試驗方法，均會導致車輛的續駛里程有一定程度的提高，充電量有所降低，能量消耗量有所降低。

1 試驗設備與試驗方法

1.1 試驗車輛

1.1.1 試驗車輛技術要求

試驗車輛續駛里程不低于300 km，儀表盤顯示里程不超過5 000 km。車輛支持7 kW交流充電，車輛動力電池未經歷過沖過放操作，未經歷高低溫等極限工況條件。車輛條件良好，不存在可導致試驗過程中出現安全問題的隱患。

1.1.2 試驗車輛數量及主要參數

兩輛相同型號車輛，其中一輛車進行縮短法試驗，另一輛車進行常規工況法試驗。

樣車驅動型式為4×2(前驅后隨)，輪胎氣壓為250 kPa(前)、250 kPa(后)。

1.2 試驗設備

試驗設備采用具有隨動功能的四驅底盤測功機、可控溫度的環境艙、可檢測電流電壓及記錄電量的功率分析儀。各相關參數要求詳見表1[8]及表2[1]。

表1 環境數據儀器標定及檢查周期

表2 測量參數及準確度要求

1.3 試驗方案及試驗環境

1.3.1 樣車穩定性確認

果的標準差進行判定：

(1)

若Ss≤0.3σ，則認為樣車是穩定的。其中σ為3次檢驗結果平均值的10%(對能量消耗量和續駛里程均進行判定)。

1.3.2 試驗環境

在(23±5)℃環境溫度下進行試驗，浸車區域(充電區域)溫度為(23±3)℃。

1.3.3 試驗流程

首先進行車輛道路載荷測量和測功機設定(參照標準GB 18352.6—2016附件 CC的規定進行)。確定車輛所有REESS 的電壓、電流測量點；電壓、電流測量線連接功率分析儀；調試功率分析儀，設定測量量程及采樣頻率，在試驗和浸車期間保持設備的工作狀態。

試驗循環采用中國輕型汽車行駛工況。

REESS放電至SOC最低值后將車輛轉移至充電區域進行充電(6.7.4充電結束標準為車載或外部儀器顯示 REESS 已完全充電)，記錄車輛充電期間所需的能量。

車輛充電結束后12 h內開始進行續駛里程試驗，期間需注意用功率分析儀實時采集數據，并記錄每個速度片段車輛消耗電能，單位用Wh表示。通過底盤測功機測量記錄每個速度片段車輛實際行駛距離，單位用km表示。達到試驗結束條件時，擋位保持不變，使車輛滑行至最低穩定車速或5 km/h，再踩下制動踏板停車。

試驗結束后2 h內將車輛推至充電區域進行充電，充電結束后，記錄車輛充電期間的能量EAC，單位為瓦時(Wh)，數值按四舍五入圓整到整數。充電結束后記錄車輛充電時間，單位用h和min表示。

2 試驗結果與分析

本文對兩輛車分別進行縮短法和常規工況法試驗。為了確保試驗結果的準確性和穩定性，每輛車在同一地點均進行3次重復性試驗。同時為了確保結果的可追溯性，記錄浸車和檢驗過程中的溫度變化曲線(圖1)、運轉循環時車輛實際行駛速度數據(圖2)、REESS放電量的實時(模態)數據等。

圖1 浸車和檢驗過程中的溫度變化曲線

圖2 運轉循環時車輛實際行駛速度數據

2.1 能量消耗量計算

(2)

式中：EC為基于從外部獲取的能量消耗量，Wh/km；EAC為測量得到的來自外部的電量，Wh；BER為計算得到的續駛里程，km，BER的計算方法詳見GB/T 18386.1—2021。

2.2 高原與平原續駛里程分析

2.2.1 縮短法

由表3和圖3可以看出，使用縮短法進行試驗時，高原條件下車輛的續駛里程比平原條件下增加約2.1%。由表3的數據可以看出，車輛在同一地點的3次試驗數據結果比較接近(與平均值的最大偏差為1.04%)，證明車輛狀態穩定，試驗數據可信。

表3 縮短法BER結果統計 單位:km

圖3 縮短法BER結果

2.2.2 常規工況法

由表4和圖4可以看出，使用常規工況法進行試驗時,高原條件下車輛的續駛里程比平原條件下增加約3.2%。

表4 常規工況法BER結果統計 單位:km

由表4的數據可以看出，車輛在同一地點的3次試驗數據結果比較接近(與平均值的最大偏差為1.52%)，證明車輛狀態穩定，試驗數據可信。

圖4 常規工況法BER結果

綜上，無論在何種試驗方法下，車輛的續駛里程在高原條件下均有不同程度的增加。主要原因為：高原條件下空氣稀薄造成空氣阻力比平原條件下有所降低，從而導致車輛行駛阻力降低，反映在續駛里程上則為有所增加。但是高原實際路況上下坡較多，此次試驗未在轉轂上進行模擬。

2.3 高原與平原能量消耗量分析

2.3.1 縮短法

由表5和圖5可以看出，使用縮短法進行試驗時，高原條件下車輛的能量消耗量(EC)比平原條件下減少約3.9%。由表5的數據可以看出，車輛在同一地點的3次試驗數據結果比較接近(與平均值的最大偏差為1.54%)，證明車輛狀態穩定，試驗數據可信。

表5 縮短法EC結果統計 單位:Wh/km

圖5 縮短法EC結果

2.3.2 常規工況法

由表6和圖6可以看出，使用常規工況法進行試驗時，高原條件下車輛的能量消耗量比平原條件下減少約4.2%。由表6的數據可以看出，車輛在同一地點的3次試驗數據結果比較接近(與平均值的最大偏差為1.60%)，證明車輛狀態穩定，試驗數據可信。

表6 常規工況法EC結果統計 單位:Wh/km

圖6 常規工況法EC結果

綜上，無論在何種試驗方法下，車輛的能量消耗量在高原條件下均有不同程度的降低。主要原因為：高原對充電的影響導致充電量有所降低；續駛里程增加，因此綜合導致能量消耗量有所降低。

3 結束語

輕型電動汽車的續駛里程隨著海拔的升高有所增加，能量消耗量隨著海拔的升高有所降低。但是本文研究過程為在轉轂上模擬阻力進行的試驗，未考慮實際高海拔道路上下坡較多的情況。但是從試驗條件的一致性方面考慮，本文足以證明以上論點。通過上述論點可為整車企業進行電動車標定開發提供方向同時為試驗機構進行能量消耗量和續駛里程試驗提供參考。