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纯电动汽车能量流测试及优化分析

2024-03-03 09:20:49·  来源：汽车测试网  
　

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电动汽车的技术发展是汽车行业重要趋势，纯电动汽车整车能量消耗量与续驶里程是衡量其技术水平的重要指标，汽车能量流测试优化是提升整车经济性的重要手段，也是电动车经济性开发的关键核心技术。在汽车经济性开发过程中，基于能量守恒定律对能量流进行分解分析，对优化整车节能具有指导性意义。


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1、纯电动汽车能量流测试


以汽车整车为封闭系统，其能量来源主要是电网，混合动力汽车的能量可来源于各类燃料加注器、太阳能电池板等。能量的耗散则主要为机械能转换装置、车身电器、机械传动系统、轮边的风阻损耗与滚阻损耗等。


整车能量流测试可以获得整车到部件的能耗分布，解析能量管理策略，评估先进能量热量管理架构的节能效果。通过对车辆构型分析、能量管理策略优化、总线信号解析及关键部件传感器安装，实现对车辆高压系统、低压附件系统、机械系统等能量流分析，对提升整车能耗水平具有重要意义。


电动汽车的能量传递主要涉及三条路径，分别是充电路径、放电路径以及能量回收路径。


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纯电动汽车系统能量流



新能源汽车能量流测试分析目的：


全面了解车型能量消耗分布情况，优化各部件的匹配，提升各部件运行效率，为各部件的选型设计提供指导；


提高系统的整体效率，以增加电动汽车的续驶里程。


2、纯电动车能量流测试技术及场景


目前，国内开展的能量流测试，主要集中在法规工况测试，测试场景较为单一，测试项目不够全面，与开发的贴合程度还有待提高，与国外先进的汽车技术服务机构开展的测试相比还有一定的提升空间，对基于整车的机械能、电能、热能、控制策略等相关参数的测试还需进一步研究和规范。



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国内外轻型纯电动车能量流测试技术及场景



3、电动汽车能流图类型


（1）面向用户的能流图


目前，各车企均开发了简洁友好的用户能流图界面，可以让汽车用户快速便捷地理解车辆的能流状态，显示主要环节的能流工作状态，包括充电、电池、电机、轮边、风扇和空调等主要子系统的能量流通状态，便于用户快速理解，但不适用于开发者相互交流。



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纯电动汽车用户界面能流图



（2）汽车仿真测试能流图


目前，汽车研发工程师使用的能流图主要以箭头流向为主，能流的大小决定箭头符号的粗细，当能流用于耗散时，则从侧面用箭头分布出去，各子系统在能流主体中表达，可提供瞬态能流方向和比例。该能流图常用于混合动力汽车能流开发中，制作过程相对复杂，在快速生成报告或动态观察能流状态时不够方便快捷。



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汽车仿真研发能流图



（3）汽车研发能流图


参与整车经济性开发的相关人员主要有仿真工程师、试验工程师、性能集成工程师电机工程师、电池工程师等。为了提高协作效率，对能流图中的元素及其表达方式进行规范，在能流图中表达的信息主要有各子系统、各子系统之间的能流方向及能流强度。



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汽车仿真研发能流图来源《电动汽车动力经济性性测评及优化技术》



（4）台架试验能流图


纯电动汽车常温台架试验能流图如下图：


1）电池输出端能量消耗量:表达了整车在行驶过的能量消耗量，电池的总放电量除以该值即为续驶里。


2）驱动电机输出端能量消耗量:该参数综合表达了车辆道路阻力机械损耗的强度，包括风阻、滚阻、减速器与传动轴等机械传动系统的损耗。


3)电驱动效率、电驱动能量回收效率、电驱动综合效率:电驱动系统包含电机与电机控制器(MCU)，该子系统在能流图表达中主要有4个接口，分别为直流母线至电驱动、电驱动至机械传动系统、机械传动系统至电驱动、电驱动至直流母线。


4)回收效能、回收比例、回收里程贡献率:评价制动能量回收性能的重要指标及其测试方法众多，从能流图中可以获得相关指标。



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纯电动汽车台架试验能流图来源《电动汽车动力经济性性测评及优化技术》



4、总结及展望


随着电动汽车市场飞速发展，电动汽车能耗水平是限制其快速发展的关键因素，开展基于整车能量流分析的车辆能耗因素研究，通过优化与能耗相关的各个零部件和系统设计参数或策略控制，对能量传递路径上的各个零部件或系统及其相互关系进行全局整合优化，提升续航里程、降低整车电耗。


目前，针对新能源汽车能量流测试评价，需立足于3个关注点：


1）能量传递路径：基于整车构型、工况及工作模式，能量产生、转化以及传递过程；


2）能量损耗形式：对应于能量传递路径，各系统/部件所存在的能耗形式（“机-电-热-液”）；


3）能量传递效率/损耗：量化评估以上各系统部件的实车能耗/效率水平。


但目前缺乏统一、完善的标准来指导和规范相关的测试，急需制定相关的测试分析方法，帮助企业开发低能耗车型，推动电动车能耗水平的提升。由电动汽车产业技术创新战略联盟提出，襄阳达安汽车检测中心有限公司牵头研制的《轻型纯电动汽车能量流测试方法》CSAE标准已通过立项审查，现正式列入中国汽车工程学会标准研制计划。

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