测试方法对城市客车续驶里程及能耗的影响分析.pdf

10.16638/ki.1671-7988.2023.016.014 10.16638/ki.1671-7988.2023.016.014 测试方法对城市客车续驶里程及能耗的 影响分析 李 兰，陈 莹，禚爰红（招商局检测车辆技术研究院有限公司，重庆 401329）摘要：论文通过对某型号城市客车分别进行常规工况法（CCP）及缩短法（STP）试验，研究不同测试方法对于城市客车的续驶里程及能耗测试的影响。对试验结果进行分析，发现 CCP和 STP 的续驶里程及能耗差异性均在 5%以内。在等效能耗差异较小的情况下，若采用更低的恒速段车速可以使车载可充电储能系统（REESS）放电更多，得到的续驶里程就会越大，但此时基于外部电源获取的能量消耗量可能也会增加。在 STP 中，由于第二个循环工况段的能耗占等效能耗的比例远高于第一个循环工况的能耗占比，对最终的等效能耗影响最大，因此，合理优化低电量（20%30%）时的能耗可以有效控制试验中的等效能耗，得到更加理想的续驶里程。关键词：城市客车；常规工况法；缩短法；续驶里程；能量消耗量 中图分类号：U469.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2023)16-70-05 Study on the Influence of Test Methods on Driving Range and Energy Consumption of City Bus LI Lan,CHEN Ying,ZHUO Yuanhong(China Merchants Testing Vehicle Technology Research Institute Company Limited,Chongqing 401329,China)Abstract:In this paper,the influence of different test methods on driving range and energy consumption of a certain type of city bus is studied by consecutive cycles procedure(CCP)and shortened test procedure(STP).By analyzing the test results,it is found that no matter which test method is used,relatively accurate test results can be obtained,and the difference is less than 5%.In the case of small difference in equivalent energy consumption,if the vehicles rechargeable energy storage system(REESS)can be discharged more by using a lower constant speed segment,the driving range will be larger,but the energy consumption obtained based on external power supply may also increase.In the STP,because the energy consumption of the second cycle working condition occupies a much higher proportion of equivalent energy consumption than that of the first 作者简介：李兰（1989），女，硕士，高级工程师，研究方向为汽车排放及能耗，E-mail:。基金项目：国家重点研发计划资助项目（2021YFB2501700）。第 16 期 李 兰，等：测试方法对城市客车续驶里程及能耗的影响分析 71 cycle working condition,it has the greatest impact on the final equivalent energy consumption.Therefore,reasonable optimization of energy consumption at low power(20%30%)can effectively control the equivalent energy consumption in the test and obtain a more ideal driving range.Keywords:City bus;Consecutive cycles procedure;Shortened test procedure;Driving range;Energy consumption 在国家双碳战略目标以及汽车“新四化”浪潮的推动下，商用车也逐渐朝着绿色、智能发展。中汽协数据显示，2022 年新能源汽车销量为 688.7万辆，市场占有率提升至 25.6%。新能源商用车销量为 33.8 万辆，同比增长 78.9%，全年渗透率达到 10.2%。而城市公交行业一直是中国推广新能源汽车最快的领域，其中纯电动城市客车占比具有绝对优势，纯电动城市客车的能耗水平、运营效率也备受关注。我国用于评价重型电动汽车能耗水平的标准 电动汽车 能量消耗率和续驶里程 试验方法（GB/T 183862017）1，是目前现行的工信部公告目录开展型式核准所采纳的重型电动车标准（以下称“老标准”）。该标准中重型车辆的续驶里程及能耗测试可采用等速法及工况法。由于新能源汽车推广应用财政补贴政策是根据等速法的续驶里程及能耗给予相应补贴，所以型式核准都采用了等速法进行试验。然而等速法与车辆实际运行工况差异较大，无法真实反映车辆在实际道路上的能耗和续驶水平2，为了从根本上排除由等速法导致的与实际相差显著的续驶水平，电动汽车 能量消耗量和续驶里程 试验方法第2 部分：重型商用车辆（GB/T 18386.22022）3（以下称“新标准”）于 2022 年 10 月 14 日发布，自 2023 年 5 月 1 日起正式实施。新标准基于中国汽车行驶工况 第 2 部分：重型商用车辆（GB/T 38146.22019）4中附录 A 规定的中国重型商用车辆行驶工况（China Heavy-duty Commercial Veh-icles Test Cycle,CHTC）测量车辆的能量消耗量，建立了常规工况法（Consecutive Cycles Procedure,CCP）及缩短法（Shortened Test Procedure,STP）两种试验流程。企业可以自由选择使用 CCP 或STP 来进行续驶里程及能耗测试。因此，有必要研究 CCP 和 STP 对于城市客车的续驶里程及能耗测试的影响，有助于企业更好地提升产品性能5。1 试验方法 1.1 阻力设定 不论是 CCP 还是 STP，均是在实验室内采用底盘测功机进行试验，而底盘测功机阻力设定时的阻力系数是影响能耗测试结果的重要因素6。通常情况下，车辆阻力与车速之间采用二次关系式来表达：Ft=A+BV+CV 2 （1）式中，Ft为目标阻力；V 为车速，km/h；A、B、C分别为目标阻力系数，单位分别为 N、N(km/h)1、N(km/h)2。阻力设定通常有两种方式，一种是采用重型商用车辆燃料消耗量测量方法（GB/T 278402021）7中附录 C 中给出的道路滑行法，另一种是采用 GB/T 278402021 中附录 E 规定的重型商用车辆行驶阻力系数推荐方案插值计算。道路滑行法是在标准的试验道路上，将车辆配载至试验质量，关闭电动车的能量回馈功能，车辆加速到标准规定的最高车速（或车辆的最高车速）后松开加速踏板，根据车辆滑行时的车速和时间，计算出车辆受到的道路阻力。而阻力系数推荐方案是根据大量的车辆道路滑行试验法得到的阻力系数而获取的平均结果，根据试验质量，查表后采用插值法计算得到滑行阻力。推荐阻力忽略了车辆的特异性，与实际滑行阻力可能存在较大差异8，但是采用推荐阻力系数更加方便快捷，也是在型式核准试验时最常采用的方式。本研究将采用推荐阻力来对某生产企业生产的某城市客车车型（以下简称样车）分别进行CCP 及 STP 试验以研究不同测试方法对试验结果的影响。已知该样车的试验质量为 9 460 kg，查表插值计算可得目标阻力系数 A=639.6 N，B=3.23 N(km/h)1，C=0.147 N(km/h)2。1.2 CCP 试验过程 将样车固定在底盘测功机上，以样车目标阻72 汽 车 实 用 技 术 2023 年 力系数进行阻力设定。根据新标准，采用 GB/T 38146.22019 中附录 A 规定的城市客车工况（CHTC-B）进行试验，每 4 个试验循环浸车一次，浸车时间为 5 min。浸车期间，样车启动开关处于off 状态，关闭引擎盖和试验台风扇，松开制动踏板。当车辆不能满足规定的公差要求时停止试验。试验结束后，车辆在 30 min 内进行了充电。在车辆可充电储能系统（Rechargeable Energy Storage System,REESS）和充电桩之间安装功率分析仪，测量从外部电源充入的电量 EAC并记录充电时间，当仪表盘显示 REESS 的荷电状态（State Of Charge,SOC）为 100%时，判定充电完成，测量程序结束。图 1 为 CCP 试验过程，图 2 为 CHTC-B 工况曲线。图 1 CCP 试验过程3 图 2 CHTC-B 工况曲线 1.3 STP 试验过程 将样车固定在底盘测功机上，以样车目标阻力系数进行阻力设定。根据新标准，采用 GB/T 38146.22019 中附录 A 规定的城市客车工况（CHTC-B）进行试验。STP 是由 DS1和 DS2试验循环段和 CSSM和 CSSE恒速工况段构成。根据新标准3，城市客车的恒速段车速要求为不低于 40 km/h，为实现尽快放电，减少测试时间，在本次试验中恒速段车速为 60 km/h。DS2之后 REESS 的剩余电量为 SOC 的 16%。当车辆不能满足规定的公差要求时试验停止，并且在 30 min 内进行了充电。在车辆 REESS 和充电桩之间安装功率分析仪，测量从外部电源充入的电量 EAC并记录充电时间，当仪表盘显示 SOC 为 100%时，判定充电完成，测量程序结束。图 3 为 STP 速度片段构成示意图。图 3 STP 速度片段构成示意图3 2 试验结果 2.1 基本的计算公式 续驶里程的计算公式3为 DCCCPREESS,ECEBER=（2）式中，BER 为续驶里程，km；EREESS,CCP为 CCP试验前后，包括试验前车辆移动的过程，REESS的电能变化量，Wh；ECDC为基于 REESS 电能变化量的能量消耗量，Wh/km。=+=kjjEEE1REESS,beREESS,CCPREESS,（3）式中，EREESS,be为试验前车辆移动过程中所有REESS 的电能变化量，Wh；k 为 CCP 试验结束后，车辆所行驶的速度区间数量，含达到试验结束的标准时未运行完成的速度区间；EREESS,j为第 j 个速度区间所有 REESS 的电能变化量，Wh。EREESS,STP=EREESS,be+EREESS,DS1+EREESS,CSSM+EREESS,DS2+EREESS,CSSE （4）式中，EREESS,DS1为试验循环段 DS1所有 REESS的电能变化量，Wh；EREESS,CSSM为恒速段 CSSM所有 REESS 的电能变化量，Wh；EREESS,DS2为试验循环段 DS2所有 REESS 的电能变化量，Wh；EREESS,CSSE为恒速段 CSSE所有 REESS 的电能变化量