纯电动客车在线电耗统计分析系统

王 华

（安徽安凯汽车股份有限公司，合肥 230051）

随着新能源的日益提倡和发展，纯电动客车代替传统城市客车的需求与日俱增。然而，很多人仍然在踌躇，担心纯电动客车的安全性、操控稳定性以及经济性。随着不同城市纯电动客车的在线运营，证明了纯电动客车的安全性和稳定性，于是纯电动客车与燃油车的经济性对比成为最关注的课题。本文介绍一种在线跟踪电动客车能耗的统计分析系统，它能统计分析出实际运行线路上纯电动客车的实际电耗，为纯电动客车的经济性论证提供必备的基础。

1 在线电耗统计系统设计

所设计的电耗统计系统，由两部分功能模块组成。

1）采集模块。这部分功能主要负责采集电耗统计需要的源参数，采用的采集途径是连载着纯电动客车所有通讯设备的整车CAN 网络[1]。通过整车CAN 网络，可以读取到各个设备的实际状态，这些状态更新非常的迅速，这为电耗统计的精度提供了很好的基础。其设计的关键在于信息的更新频率和实效性，实车中各模块的CAN 通讯系统波特率必须匹配，通过C AN 信息采集卡把固定波特率的CAN 信息传送给PC机使用[2-3]。

2）分析处理模块。通过采集模块提供的整车实时数据，提取出实时电流和电压，计算出瞬时电耗功率，根据时间的增长对瞬时电耗进行离散积分得到总电耗[4-6]。另外，将根据采集到的转速信息，依据整车传动特性算出其瞬时车速，根据时间的增长对瞬时车速进行离散积分得到电耗统计对应的总里程。平均电耗的统计过程关键在于总电耗和总里程的离散积分过程[7]，离散积分过程中带来的误差直接影响到平均电耗的值。其设计的关键也在于对离散统计误差的最小化和修正，在系统的设计中，加入了模糊化统计结果，并在信息采集上加大了采集频率和处理频率，将离散积分过程中的统计误差尽最大化地减小，其设计原理如图1所示[8]。

2 电耗统计误差分析

该系统的统计误差主要影响因素：

1）车速采集频率。由于电机控制需要闭环控制，有转矩和转速控制两种方式，考虑到车辆的操控性，车速采集频率不会太慢，必须在人的反应时间（0.1 s）以内。

2）电流、电压采集频率：整车电流和电压都是对整车电池保护的主要依据属性，对电池的保护速度直接影响到整车电池的性能，考虑电池的大电流过充和过放保护时间，电流的采集频率越快越好，至少在0.1 s以内。

3）统计过程误差分析。整车的驱动功率公式如下：

式中：T 为汽车实际牵引力；n 为汽车当前转速；U 为整车总电压；I 为电池输出电流；α 为电能有效率，α=整车驱动功率÷电池输出功率，α≈1，且随着P 的增大，越接近于1。n、U、I 的采集频率都为一次0.1s。

在电动客车加速过程中，一般都是一种变加速的过程（即加速度在变化，其变化速度称为加加速度），乘客对加加速度有个承受区间，一般在加加速度a＜±0.36 m·s-3时，乘客刚刚可以感觉到，过高则人感觉非常不舒服。铁道部明文规定，火车的加加速度必须控制在0.3～0.5 m·s-3。简而言之，对于扭矩控制的电动客车加速过程中，扭矩的增加速度不应该太快。考虑零点起步的冲击问题，要使起动电动客车时不让乘客觉得难受（a＜0.36 m·s-3），其扭矩的增加额度不能超过817 N·m/s，电机控制器的加速过程需要一个处理时间，考虑到扭矩通讯帧率为100 ms，则可以确定在整车实际行驶中，每100 ms 扭矩的增加额度不可超过

由于电动客车在0～30 km/h 的加速时间一般为20 s 左右，其最大转速增量：

则瞬时增加功率：

在整车行驶过程中，加速时输出功率会比较大，而正常行驶时电流基本维持在40～70 A 之间，因整车电压为600 V，所以输出功率为24～42 kW，离散积分的电耗误差率：

由于加速和制动过程误差相反，总体误差率更小，这使得离散积分统计的电耗结果与实际更相符[10-11]。

根据以上分析，设计出的电耗统计系统如图2 所示。

由图2 可见，在统计系统中，有瞬时功耗、总电耗、行驶里程以及每公里电耗。图中的曲线为实车动态显示，其实际含义见图右上侧的图例。

3 结束语

本文阐述了一种在线监测整车电耗的检测系统，通过该系统不仅可以统计出任何一种工况的平均每公里电耗，而且可以根据保存的图像，知晓任意时刻的电耗输出特性；图中的数据可以保存，以方便各方面的其它分析。

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