高原对轻型电动汽车能量消耗量和续驶里程的影响

唐兴贵,夏明辉,刘爽,闵浪,王猛

1.中汽研汽车检验中心(常州)有限公司,江苏常州 213100；2.中汽研汽车检验中心(昆明)有限公司,云南昆明 651700

0 引言

标准GB/T 18386.1—2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程 试验方法 第1部分:轻型汽车》于2021年3月9日正式发布，并于2021年10月1日开始实施。标准为了更贴近于我国的实际国情将试验循环由NEDC变更为CLTC，同时增加了缩短法试验[1]。

截至2022年2月国内外有Bingham、Iora、陈清平等[2-4]对行驶特性、附件能耗、环境温度等对电动汽车能量消耗量和续驶里程的影响进行了研究分析，发现上述各因素均会对电动汽车能量消耗量和续驶里程造成不同程度的影响。龚春忠、张永、刘伟等[5-7]对REESS电压电流采集方法、试验数据处理、试验标准等进行了研究阐述，指导更为精准的试验方法。

经过研究发现，高原对纯电动车辆的行驶阻力、充电电量等存在一定的影响，且随着国家推行电动车力度的加强在高原行驶的电动车数量势必会呈现增长的趋势。由于试验资源有限，尚无相关论证和研究。本文着力研究高原对轻型电动汽车能量消耗量和续驶里程的影响，以期获得相关数据支撑电动车在高原条件下的标定优化，解决目前无相关研究的空白。

通过本文的研究发现，与平原相比在高原条件下不管是使用缩短法还是常规工况试验方法，均会导致车辆的续驶里程有一定程度的提高，充电量有所降低，能量消耗量有所降低。

1 试验设备与试验方法

1.1 试验车辆

1.1.1 试验车辆技术要求

试验车辆续驶里程不低于300 km，仪表盘显示里程不超过5 000 km。车辆支持7 kW交流充电，车辆动力电池未经历过冲过放操作，未经历高低温等极限工况条件。车辆条件良好，不存在可导致试验过程中出现安全问题的隐患。

1.1.2 试验车辆数量及主要参数

两辆相同型号车辆，其中一辆车进行缩短法试验，另一辆车进行常规工况法试验。

样车驱动型式为4×2(前驱后随)，轮胎气压为250 kPa(前)、250 kPa(后)。

1.2 试验设备

试验设备采用具有随动功能的四驱底盘测功机、可控温度的环境舱、可检测电流电压及记录电量的功率分析仪。各相关参数要求详见表1[8]及表2[1]。

表1 环境数据仪器标定及检查周期

表2 测量参数及准确度要求

1.3 试验方案及试验环境

1.3.1 样车稳定性确认

果的标准差进行判定：

(1)

若Ss≤0.3σ，则认为样车是稳定的。其中σ为3次检验结果平均值的10%(对能量消耗量和续驶里程均进行判定)。

1.3.2 试验环境

在(23±5)℃环境温度下进行试验，浸车区域(充电区域)温度为(23±3)℃。

1.3.3 试验流程

首先进行车辆道路载荷测量和测功机设定(参照标准GB 18352.6—2016附件 CC的规定进行)。确定车辆所有REESS 的电压、电流测量点；电压、电流测量线连接功率分析仪；调试功率分析仪，设定测量量程及采样频率，在试验和浸车期间保持设备的工作状态。

试验循环采用中国轻型汽车行驶工况。

REESS放电至SOC最低值后将车辆转移至充电区域进行充电(6.7.4充电结束标准为车载或外部仪器显示 REESS 已完全充电)，记录车辆充电期间所需的能量。

车辆充电结束后12 h内开始进行续驶里程试验，期间需注意用功率分析仪实时采集数据，并记录每个速度片段车辆消耗电能，单位用Wh表示。通过底盘测功机测量记录每个速度片段车辆实际行驶距离，单位用km表示。达到试验结束条件时，挡位保持不变，使车辆滑行至最低稳定车速或5 km/h，再踩下制动踏板停车。

试验结束后2 h内将车辆推至充电区域进行充电，充电结束后，记录车辆充电期间的能量EAC，单位为瓦时(Wh)，数值按四舍五入圆整到整数。充电结束后记录车辆充电时间，单位用h和min表示。

2 试验结果与分析

本文对两辆车分别进行缩短法和常规工况法试验。为了确保试验结果的准确性和稳定性，每辆车在同一地点均进行3次重复性试验。同时为了确保结果的可追溯性，记录浸车和检验过程中的温度变化曲线(图1)、运转循环时车辆实际行驶速度数据(图2)、REESS放电量的实时(模态)数据等。

图1 浸车和检验过程中的温度变化曲线

图2 运转循环时车辆实际行驶速度数据

2.1 能量消耗量计算

(2)

式中：EC为基于从外部获取的能量消耗量，Wh/km；EAC为测量得到的来自外部的电量，Wh；BER为计算得到的续驶里程，km，BER的计算方法详见GB/T 18386.1—2021。

2.2 高原与平原续驶里程分析

2.2.1 缩短法

由表3和图3可以看出，使用缩短法进行试验时，高原条件下车辆的续驶里程比平原条件下增加约2.1%。由表3的数据可以看出，车辆在同一地点的3次试验数据结果比较接近(与平均值的最大偏差为1.04%)，证明车辆状态稳定，试验数据可信。

表3 缩短法BER结果统计 单位:km

图3 缩短法BER结果

2.2.2 常规工况法

由表4和图4可以看出，使用常规工况法进行试验时,高原条件下车辆的续驶里程比平原条件下增加约3.2%。

表4 常规工况法BER结果统计 单位:km

由表4的数据可以看出，车辆在同一地点的3次试验数据结果比较接近(与平均值的最大偏差为1.52%)，证明车辆状态稳定，试验数据可信。

图4 常规工况法BER结果

综上，无论在何种试验方法下，车辆的续驶里程在高原条件下均有不同程度的增加。主要原因为：高原条件下空气稀薄造成空气阻力比平原条件下有所降低，从而导致车辆行驶阻力降低，反映在续驶里程上则为有所增加。但是高原实际路况上下坡较多，此次试验未在转毂上进行模拟。

2.3 高原与平原能量消耗量分析

2.3.1 缩短法

由表5和图5可以看出，使用缩短法进行试验时，高原条件下车辆的能量消耗量(EC)比平原条件下减少约3.9%。由表5的数据可以看出，车辆在同一地点的3次试验数据结果比较接近(与平均值的最大偏差为1.54%)，证明车辆状态稳定，试验数据可信。

表5 缩短法EC结果统计 单位:Wh/km

图5 缩短法EC结果

2.3.2 常规工况法

由表6和图6可以看出，使用常规工况法进行试验时，高原条件下车辆的能量消耗量比平原条件下减少约4.2%。由表6的数据可以看出，车辆在同一地点的3次试验数据结果比较接近(与平均值的最大偏差为1.60%)，证明车辆状态稳定，试验数据可信。

表6 常规工况法EC结果统计 单位:Wh/km

图6 常规工况法EC结果

综上，无论在何种试验方法下，车辆的能量消耗量在高原条件下均有不同程度的降低。主要原因为：高原对充电的影响导致充电量有所降低；续驶里程增加，因此综合导致能量消耗量有所降低。

3 结束语

轻型电动汽车的续驶里程随着海拔的升高有所增加，能量消耗量随着海拔的升高有所降低。但是本文研究过程为在转毂上模拟阻力进行的试验，未考虑实际高海拔道路上下坡较多的情况。但是从试验条件的一致性方面考虑，本文足以证明以上论点。通过上述论点可为整车企业进行电动车标定开发提供方向同时为试验机构进行能量消耗量和续驶里程试验提供参考。