重型混合动力电动汽车能耗测试方法设计

摘 要：本文立足于重型混合动力汽车的整体能量消耗，以现阶段传统汽车能耗试验检验为基础，对重型混合动力电动汽车能耗的检验方法进行探讨，并对其检测技术方法和其中存在的问题进行分析，对重型混合动力汽车在环保方面所展现的优势进行了探索。

关键词：重型；混合动力汽车；能量消耗；测试方法

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

随着该行业的所属技术的日渐完善，重型混合动力电动汽车的市场也逐渐广阔起来。为了不断促进其性能优化，重型混合动力电动车除了拥有传统的发动机，还自带GE、M/G、RESS等单元。本文旨在对重型混合动力汽车能耗试验的检测方法和其中存在的问题进行简要分析，并对重型混合动力电动汽车在环保方面所展现的优势进行探索。

1 试验车辆

将国产重型混合动力汽车作为基本试验对象，参数见表1。其中，常規动力汽车是在原混合动力电动汽车基础上将混合动力系统关闭从而进行的试验。

2 试验设备

车载设备主要采用能耗测量仪器、排放测试仪器以及工况跟踪系统等。其中，能耗测量仪器主要是指油耗仪和电功计等，排放测试仪器主要包括OBS、ELPI和主控电脑等。

在本次研究中，采用的油耗仪型号为Flowtronic210，该油耗仪有4个油路接口，分别跨接在连接油箱和发动机的进油和回油油路中间。测试循环开始时打开油耗仪，可以准确测量车辆运行整个测试循环所消耗的油量。

电功计的型号为WT1600型数字功率计，用于测试电力系统的专业仪器，能将电压、电流，功率等多项参数同时进行测试并记录下来，包括这些参数的有效值、平均值、直流成分、交流成分、谐波等，其采样精度符合试验要求。

工况跟踪系统OBDCTS（On Board Driving Cycle Testing System）则安装在车身的左侧面，用于实时测取车辆的实际行驶速度，采集到的速度信息实时传送至车速跟踪软件，驾驶员根据跟踪软件的车速显示情况进行合理的加减速操作，以达到较好地跟踪设定循环的目的。同时跟踪软件还将采集到的实际车速数据存在电脑里，作为整个测试结果分析的基础数据。

此外，在研究过程中，还需要其它辅助设备的支持，分别为所有测试仪器提供电力的汽油发电机一台；不间断电源一台；为静电低压冲击仪提供稀释空气的空气压缩机一台；为ELPI以固定速率抽取样气的真空泵一台。

3 试验过程

整个试验设定车辆完成一个完整的测试循环，之后，将点火锁关闭，停止20分钟。按整车装载质量的65%进行配重。为了所测试车辆具备统一的条件，避免其他因素的干扰，需要在进行测试之前，车辆油箱应装满试验专用油。

随后的测试中，车辆需驶入测试道路，方可测定能耗及排放，这需要对一切设备的准备工作进行查验，所有工序都就绪以后，开始测试。通过使用速度跟踪系统对试验的工况进行实时模拟，并借助计算机系统展现在屏幕上，在此项实验过程中，相关车辆的驾驶员的操作需要按照试验工程状况开展相关的工作，并针对各种设备精准的做好实时数据记录。所在试验中的被测车辆需要连续运行两个典型城市公交循环为一次完整测试，每次的测试重复两次，结果取算术平均值为基准。测试流程图如下：

测试工作全部照既定的流程开展，先后进行开空调试验和关空调试验，将混合动力电动汽车与常规车辆分别试验两次，对同一辆车的同一次试验，待一次测试结束后，车辆怠速稍作调整立即进行下一个测试。

在试验过程中，为了保证测试的一致性和数据的可靠性，一些对测试有影响的因素如车辆载重量、油品、大气温度、湿度等等其他影响因素均要考虑在内，尽可能地保证其他影响因素的一致性，从而减少它们对试验结果的影响。

4 试验结果处理

（1）在油电转化法的计算方法下，能耗结果如下表2所示，利用公式转化，实现对NEC （kWh）→燃油消耗（kWh）的顺利换算，其遵循的基本换算理论是1L柴油燃烧之后的热能与3.02 kWh的电能等效，将所有的能量消耗转化为耗油量之后再进行能耗评价。由表2中可以看出空调开启和关闭状态下RESS系统的工作状态不同，开启时电池在放电且NEC变化不大，关闭时电池在充电且NEC较大。从试验结果可以看出，空调关闭时，车辆能耗明显降低，比开启空调时降低39%左右。

（2）利用碳平衡法进行能耗评价，在计算之前，需要验证数据的有效性，主要是指NEC与总能耗的比值是否位于允许的范围内。如果比值在1%以内，则没有修正的必要，如果比值位于1-5%之间，修正是必要的手段，如果比值超过5%，则表明数据无效，如下表3，在空调处于开启状态之时，数据有效，不需要修正，在空调关闭后，数据有效，但是需要修正。

经过修正后，根据混合动力电动的汽车排放测试数据和利用碳平衡法折算后的油耗结果如下表4所示，除HC之外，污染物的排放量，空调开启状态要高于空调关闭状态，尤其是CO2的排放，使用碳平衡计算法折算后，车辆的油耗量增加了不少。

（3）通过对两种方法的数据修正和计算，100公里混合动力电动汽车燃料消耗结果如下表5所示，存在的差异十分显著，主要体现在：开空调测试时油耗量前者比后者减少3.5%，关空调时前者比后者增加6.2%。由此看出在数据不需要修正时，两种方法计算误差在5%以内，当需要修正数据时误差超过5%，说明当NEC较大时会对油电转化法的计算结果造成影响，从而使得最后的计算结果出现较大的误差。

参考文献：

[1]彭磊.基于底盘测功机的重型混合动力汽车能耗排放特性研究[D].武汉理工大学，2011.

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[3]刘亚陆，杨欢欢，封迪等.汽车能耗问题比较[J].城市建设理论研究（电子版），2012（23）.

[4]樊娟娟.基于预测控制的并联式混合动力汽车能量管理策略研究[D].山东大学，2012.

项目来源：武汉商学院校级科学（青年）研究项目《重型混合动力电动汽车能耗测试方法的探索》（项目编号： 2016KQ001）

作者简介：雷汝婧（1988-），女，湖北武汉人，硕士研究生，助理实验师，现任武汉商学院机电工程与汽车服务学院汽车实验实训中心负责人，主要研究方向：汽车新能源、汽车检测技术。