混合动力汽车(HEV)_论文.doc

混合动力汽车（HEV）比传统汽车增加了由电池、电机等组成的电力驱动（或发电）系统，兼具传统汽车及电动汽车的一些特征，故油耗测试有所特别。在测试传统车的转鼓试验台上补充一些装置，可进行HEV的油耗测试。 美国和日本的混合动力汽车及测试研究开展得较早，引领了HEV测试标准的发展。轻型HEV油耗测试方面，SAE以CARB的经验为基础，于1999年3月推出了SAEJ1711正式版。UNECE也发展了HEV测试方法。我国的轻型HEV能量消耗量试验方法1主要内容吸收了UNECE的测试方法，并补充了一致性方面的要求；此外，国家标准对电力测量仪器的精度等方面要求更为严格。 SAEJ17112及UNECEWP29法规里把HEV分成外接充电型HEV和非外接充电型HEV车型，并分别设计了试验方法。文中介绍了按照UNECE的测试方法对一款非外接充电型HEV进行油耗测试的测试系统、试验内容，并分析了试验结果。 二、测试系统及试验内容 试验在轻型车排放转鼓试验台上进行，测试系统包括转鼓试验台、CVS、气体分析仪系统等，增加了电力计及配套电流传感器，用于计量车载电池的充放电量。电力计配备两个电流传感器，分别测量动力电池两根主导线的电流值。利用该车厂商提供的CAN总线信号读取记录软件CanMoniter，可读取HEV主电池的SOC等数据。 测试车辆A和B为2辆完全相同的HEV，进行NEDC1992（ECEEUDC）循环等循环工况试验共计30余次。 三、试验数据分析 （一）试验结果规律分析 1.NEDC1992循环工况下的油耗 NEDC1992循环油耗试验采用1个电流传感器测量电池正极主导线上电流，电力计对电流进行时间积分得出充放电量净值Q。图1为车辆3000km时进行NEDC1992试验的油耗及Q数值。数据点的分布显示出CVS测得的油耗与充放电量净值Q之间近似为线性关系。采用最小二乘法进行线性拟合，得到拟合线。此拟合线与纵轴的交点即经过修正后的燃油消耗量，NEDC1992循环的修正后燃油消耗量为4.2L/100km。 通常，按照GB/T197532005进行HEV油耗试验，Q=-0.2-0.3Ah左右。认证试验时，厂家需要向认证实验室提供图1所示拟合线的斜率。认证实验室进行1次试验，采用斜率和测得的Q值来对测得的油耗值进行修正。HEV油耗试验的预处理过程由2个NEDC循环组成，提供了较长的充放电调整过程，使初始SOC处在能使充放电净值接近于零的SOC附近，故预处理结束时的SOC一般不会过低或过高这个SOC即正式测试步骤的初始SOC，所以，正式测试步骤Q值常处在零附近。 NEDC1992循环工况油耗试验采用2个电流传感器来分别测量了主电池正负极导线的电流，对它们分别进行时间积分，得出Q1及Q2，平均值记为Q。燃油消耗量与Q关系与图1类似，修正后的油耗为3.93L/100km。 2.全国循环及北京循环工况下的油耗 根据该HEV车辆在北京等城市的道路试验速度数据（共计约12000km的数据）构建了两个各约1200s的循环工况，称为全国循环及北京循环。燃油消耗量与Q关系如图2所示。这两个循环数据点的分布也基本为线性关系，采用最小二乘法进行线性拟合，得到如图所示的拟合线。拟合线与Y轴的交点即经过修正后的燃油消耗量：北京循环修正后的油耗为4.1L/100km，全国循环修正后油耗为4.4L/100km。 3.油耗修正处理方法分析 测试数据规律表明，在NEDC1992和其他一些循环工况下，HEV的主电池所储存（放出）的电能较为显着，所以油耗试验需要计入电能因素，测试过程比传统汽车复杂。假如测试结束时刻车辆主电池的SOC与测试初始时刻的SOC相等（理想状况），那么CVS测试系统测得的油耗值即此HEV的真实油耗值。但通常试验结束时刻车辆主电池的SOC与测试初始时刻的并不相等。 以Q代表SOC，通过试验测得Q值和油耗值，然后参照油耗与Q之间的线性关系对油耗值进行修正，即计算出Q=0所对应的油耗值，等价于理想状况下的油耗值。将“Q=0”等价为“SOC=0”会引入一定的系统误差，因为电池充电和放电时能量转化效率均小于1。 在某次ECE循环试验里，电流值、充放电净值Q、SOC的情况如图3所示。其中，SOC由Can2monitor测得，Q由电力计测得。 以SOC为X轴，Q为Y轴，各次试验的数据分布如图4所示。SOC与Q之间近似为线性关系，散点的趋势线不经过原点，与原点存在一定距离，说明了“SOC=0”与“Q=0”并不等同。规律线与纵轴的交点反映了该车SOC=0对应Q-0.17Ah。所以，若以“SOC=0”为准则来修正油耗，则应该用图1中规律线与Q=-0.17Ah直线交点的纵坐标为修正后的油耗值，而不应以规律线与Y轴的交点作为修正后的油耗值。两者相比，后者会相对低估油耗约0.10.2L/100km。 图4的规律线与纵轴的截距仅代表了此型HEV的特性，不能应用到其他HEV车型。鉴于目前SOC难于测算、读取及记录，故虽然采用充放电净值Q有上述的略微缺点，但易于操作实施，且基本具备了工程应用所需的精度。 采用不同的测试循环，WP29法规对非外接充电型HEV的油耗测量方法的偏差不尽相同。从理论上讲，如果采用两个连续的NEDC循环作为测试循环来测量HEV的油耗，偏差将放大1倍。测试循环时间越长，里程越长，则引入的偏差越大。 （二）探讨补充修正步骤 由于HEV的SOC难于测量，需要采用充放电数据来建立SOC的映射。WP29法规仅采用了充放电净值Q一个参数；若采用充放电净值Q和放电累计值Q这两个参数来与SOC建立映射，放电累计值Q参数能补充SOC变化情况的信息。 修正计算时，除了类似于图1所示的修正斜率以外，还需补充如图5所示的Q与Q的关系图。图中的直线通过连续多次NEDC循环试验的充放电情况来获取（例如连续进行6次NEDC试验，将最后4次数据的几何中心点与原点连线，则得出的直线即修正指导偏移线）。文中所述HEV的图线为经过（-0.17，1.88）及原点的直线。 厂家将待测车型的图5信息及图1所示的修正斜率信息提交检测机构，检测机构进行油耗试验时，除了WP29测试方法所规定的操作外，额外记录Q数据。将该次试验的Q数据和Q数据标示在图5中，即可得出修正指导偏移值。将它应用到图1，结合修正斜率计算得出修正指导偏移值所对应的油耗数据，即修正后的油耗值。此方法的难度在于找出修正指导偏移线，增加了油耗计算步骤。 四、结论 采用电力计测量系统配合转鼓试验台测试系统，可以完成非外接充电型HEV的油耗测试。 对于UNECE测试，可用Q与燃油消耗量的关系计算得出修正后的燃油消耗量；由于“SOC=0”与“Q=0”并不等同，所以UNECE测试结果与真实值有很小的偏差。 给HEV油耗试验规程步骤进行补充，可消除目前方法存在的系统偏差。 参考文献： 1GB/