不同模拟工况下新能源汽车性能测试和能量回收研究*

蔚敬斌

(山西工程科技职业大学，山西 晋中 030619)

0 引言

汽车的性能检测与能量回收系统作为人-车交互界面，其能量回收性能及电池容量直接影响到汽车的续航里程、操纵稳定性和行驶主动安全性。随着汽车高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的发展，本着“以人为本”的原则，汽车应具备良好的续航能力及操纵稳定性等。进行性能检测与能量回收系统测试的目的是模拟不同工况条件下被测试新能源汽车的主要性能和能量回收系统的主要特性。

通过本项目的实施，可以有效促进新能源汽车主要性能测试和能量回收系统教学实训项目的开发，丰富新能源汽车运用与维修专业实训教学资源,提升自主创新能力,有助于促进山西新能源汽车产业健康持续发展。

选用比亚迪E6作为测试车辆，将被测试车辆处于起步、匀速运行工况，加速、爬坡运行工况，下坡、带挡滑行、减速工况，获取在不同车速下的工控机数据，通过数据分析反映新能源汽车电机、电池和能量回收性能。

1 被测试车辆起步和匀速运行工况

制动踏板将被测试车辆踩下；挂入前进挡，仪表显示D位，保持方向盘不动；离开制动踏板，车轮已开始转动，缓慢踩加速踏板；车轮带动滚筒逐渐提速，此时加速顺畅，阻力小，比亚迪E6仪表如图1所示。

图1 比亚迪E6仪表(车速10 km/h)

点击工控机屏幕上虚拟开关区“上电”开关红色钮；点击“主/被动”开关绿色钮，开关上方显示红色“主动”；10 s后点击“启动”开关红色钮；鼠标拖动游标在0刻度，如图2所示。此位置代表工控机、变频器并没有控制外置电机，这样被测试车辆带动滚筒旋转，滚筒连接着电机，虽然此时电机的转子转动，定子线圈能够感生出电动势，但不能通过变频器向外置动力电池充电，因此电机处于无阻力的自由空转状态。被测试车辆起步和匀速运行工况数据见表1。

图2 工控机操作界面(车速10 km/h)

表1 被测试车辆起步、匀速运行工况数据表

根据分析表1数据可知：在车辆主动带动滚筒、电机运转时，由于工控机、变频器、外置动力电池没有利用外置电机感生的电动势，电机处于无阻力空转状态，即能发电但不充电。此时电动汽车运行顺畅，消耗功率小。

2 被测试车辆加速和爬坡运行工况

将被测试车辆挂入前进挡，仪表显示D位，保持方向盘不动；缓慢踩加速踏板(加速过快会造成车轮与滚筒打滑而造成车辆抖动)；车轮带动滚筒逐渐提速；加载的给定量越大，输出功率明显增大。

点击工控机屏幕上虚拟开关区“上电”开关红色钮；点击“主/被动”开关绿色钮，开关上方显示红色“主动”；10 s后点击“启动”开关红色钮；鼠标拖动游标向0刻度上移动，选20%的运行阻力，此位置代表工控机、变频器开始控制外置电机，这样被测试车辆带动滚筒旋转，滚筒连接着电机，电机的定子线圈感生出电动势，通过变频器内可控升压系统向外置动力电池充电，即交流电→直流电→升压→动力电池充电。因此获取的电流越大，电机的转动阻力就越大，即动能变电能，最终电动车的行驶阻力增加。

在此须注意：为了测试平台的运行安全和研发成本等原因，车辆运行车速不超过40 km/h，当超过此车速工控机进入保护模式，点击“启动”绿色钮暂停系统工作，再点击故障复位键才可以重新操作测试。被测试车辆加速、爬坡运行工况数据见表2。

表2 被测试车辆加速、爬坡运行工况数据表

通过分析表2可知：工控机给定量越大，对于被测试车辆的行车阻力就越大，消耗的功率就越大。对于工控机和变频器来说，将电机的动能变为电能，将电能回馈给动力电池的能力就越强。直流电流就代表向动力电池充电的电流，交流电流代表电机向变频器输出的电流。

3 被测试车辆下坡、带挡滑行和减速工况

将被测试车辆挂入前进挡，仪表显示D位，保持方向盘不动；不踩加速踏板和制动踏板。

点击工控机屏幕上虚拟开关区“上电”开关红色钮；点击“主/被动”开关红色钮，开关上方显示红色“被动”；10 s后点击“启动”开关红色钮；鼠标拖动游标向0刻度上移动，变频器开始控制外置电机，驱动电机带动滚筒旋转，滚筒带动车轮前进。拖动游标向0刻度下移动，滚筒带动车轮反转，实现倒车运行。

这样车辆在前进挡不踩加速踏板的情况下，被外置电机拖动运行，模拟下坡、滑行、减速等工况。此时被测试的电动车实现内部的能量回收功能。即交流电→直流电→车内动力电池充电。车速越高获取的电流越大，回馈功率高，充电时间长。

注意：为了测试平台的运行安全和研发成本等原因，车辆运行车速不超过30 km/h，而且运行时间小于2 min。当驱动电流超过设定值(46 A)进入保护模式，点击“启动”绿色钮暂停系统工作，再点击故障复位键才可以重新操作测试。使用鼠标拖动游标来进行速度控制。被测试车辆下坡、带挡滑行、减速工况下的数据见表3。

通过分析表3数据可知：在外置电机驱动车辆的工况下，车速<12 km/h，没有能量回收。当车速>12 km/h，车辆的电机发电量升高，开始为车内的动力电池充电。

表3 被测试车辆下坡、带挡滑行、减速工况数据表

4 结语

本文通过新能源汽车性能测试和能量回收教学实验台的研究，模拟新能源汽车不同工况，实现在不拆解整车任何零部件的前提下，真实反映新能源汽车电机、电池和能量回收性能，以便更好地服务于教学和科研。