电动汽车能量消耗率测试不确定度的评定

刘玉灿

（广东汽车检测中心有限公司，广东 佛山 528061）

引言

现中国合格评定国家认可委员会（CNAS）对于第三方实验室检验数据要求越来越高，要求各实验室加强对检测数据进行不确定度评定。

1 测量概述

根据 GB/T 18386-2017《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》中的规定，轻型电动汽车在动力蓄电池充满电12小时内，在20℃-30℃的室内环境下，根据NEDC工况进行试验。其中NEDC工况由四个城区循环和一个城郊循环组成。当车速无法满足标准规定的公差要求时，停止试验。测试设备采用HIOKI-3390功率分析仪，AVL四驱底盘测功机，WEISS整车试验环境仓。

2 建立数学模型

电动汽车能量消耗率测试时，其测量数学模型为：

式中：C为能量消耗率，单位wh/km；

E为充电期间来自电网的电能，单位wh；

D为续驶里程，单位km。

3 测量不确定度来源分析

根据测量数学模型分析，其不确定度来源主要有来自电网的电能，续驶里程等构成，在这几个输入量的测量过程中，人员操作、环境温度、试验样车都会对输入量的测量结果产生影响。而且这些还没有涵盖所有不确定度来源，用鱼刺图来分析影响测量不确定度的各个分量。人员操作、环境温度、试验样车对测量结果带来的影响用A类评定方法，在能量消耗率试验中，温度波动比较小，微小波动对测量结果的不确定度影响轻微，因此暂不考虑环境条件引起的不确定度。样车由于不断更换，样车稳定性的不确定度也暂不考虑。其他影响因素用B类评定方法。

图1

4 标准不确定度评定

人员操作的重复性对测量结果造成影响，尤其是样车驾驶员的驾驶习惯，专注度等，造成加、减速速率的变化，从而对样车能量回收和输出差异，最终导致续驶里程以及充电电能的变动。现对某款样车在充满电的相同条件下，连续测量4次，结果如下：

表1

4.1 电能E相对不确定的评定

4.1.1 人员操作的重复性对电能测量结果造成影响

采用表一中连续四次电能检测结果，由于次数较少，采用极差法进行 A类不确定度评定，极差 R=376wh，从JJF1059.1-2012中4.3.2.3查得极差系数C=2.06：

4.1.2 电网电能E的B类不确定度UBB评定

电能公式如下：

其中U为电网电压，I为经电网输入的电流，t为充电时间。

由于U，I，t彼此独立，符合JJF1059.1-2012的4.4.2 条函数关系，于是：

电压U标准不确定度：

依据功率分析仪出厂说明书电压测量最大允许误差±0.05%fs，计量有效，测量范围0-600V。测量误差为±0.05%×600=±0.3V。服从均匀分布，k=，UU==0.1732V。

电流I标准不确定度：

依据功率分析仪出厂说明书电流测量最大允许误差±0.05%fs，计量有效，测量范围0-200A。测量误差为±0.05%×200=±0.1A。服从均匀分布，k=，UI==0.0577A。

时间t标准不确定度：

依据功率分析仪出厂说明书，没有对时间精度的描述，而目前市面石英表精度一般为±1s/24小时，试验充电时间一般都为几个小时，可认为时间t标准不确定度对测量结果影响极其轻微，忽略不计。

功率分析仪采样频率为1Hz，即1s，属于累加，充电总时间5h39min，符合JJF1059.1-2012的4.4.2.1条函数关系，即：

4.1.3 电能测量结果相对标准不确定度合成

相对标准不确定度= 94.80/49529 = 0.19%

4.2 续驶里程D相对不确定度的评定

4.2.1 人员操作的重复性对续驶里程测量结果造成影响

采用表一中连续四次续驶里程检测结果，由于次数较少，采用极差法进行 A类不确定度评定，极差 R=1.97km，从JJF1059.1-2012中4.3.2.3查得极差系数C=2.06：

4.2.2 续驶里程D的B类不确定度UDB的评定

依据底盘测功机出厂说明书，距离测量精度为±0.1%，且服从均匀分布，k=。

UDB=0.1%*=0.18km

4.2.3 距离测量结果相对标准不确定度合成

相对标准不确定度= 0.51/319.72 = 0.16%

5 合成相对标准不确定度

6 扩展不确定度

取kp=2，则扩展不确定度U为：

7 不确定度报告

即本次能量消耗率试验测得能量消耗率为 154.91 wh/km，其扩展不确定度U=0.78 wh/km。