一款纯电动城市客车整车电功耗测试

陈彦雷（上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，上海　200438）



一款纯电动城市客车整车电功耗测试

陈彦雷
（上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，上海200438）

摘要：设计了一款纯电动城市客车整车电功耗测试技术方案，并测试分析了在中国典型城市公交工况下的整车电功耗。通过整车电功耗测试来评估整车能耗量，预估纯电动客车整车续驶里程，为合理安排纯电动客车运营规划提供数据。

关键词：纯电动客车；电功耗测试；续驶里程

随着中国新能源汽车的大力推广，尤其是新能源电动公交客车的批量使用，纯电动城市公交客车在解决城市机动车污染排放、提供城市公共交通绿色出行解决方案、调节城市电能峰谷电量方面受到青睐［1］。动力电池为整车高低压系统提供能量消耗，而且是电动客车续驶里程的一个关键性因素。所以，相对精准的整车能量消耗数据对纯电动客车新产品开发极其重要。

本文设计了一款纯电动城市公交客车高压电功耗技术方案，并做了该车基于中国典型城市公交工况下整车高压系统用电功耗的测量分析工作，加上传统低压用电功耗得出该款纯电动客车在该工况下的总电功耗，依据总功耗可预估该款纯电动客车在一定工况下的续驶里程。

1　测试方案及过程

本文研究的一款纯电动城市公交客车选用锰酸锂动力电池组，主要参数：额定能量120～130 kWh，额定电压494V；驱动电机为双交流感应电机，主要参数见表1。

图1为该纯电动客车的简易高压原理图，该图省略了部分与功耗测量无关的控制器件。该高压系统主要包括动力电池系统、电机系统、高压附件系统。高压附件系统包括DC／DC、油泵控制器及电机、空压机控制器及电机、电动空调、除霜除雾等。

表1　　电机及控制器主要参数表

图1　　纯电动客车简易高压原理图

为了采集高压系统功耗，让纯电动客车在不同载荷情况下根据 《GB／T 19754—2005重型混合动力电动汽车 能量消耗量 试验方法》［2］规定的标准工况下进行动态测试，图2即为规定的 “中国典型城市公交循

图2　　中国典型城市公交循环

图3FLUKE钳形表

图4 太航功耗仪PM6000

测试时分别在两种整车载荷为100%、65%时采集主回路MP1测量点和电机回路MP2测量点的电压U、电流I和采集时间t，根据式 （1）即能计算主电路和电机回路的功耗［3］。两者的功耗差值即为高压附件系统的功耗。本文功耗测量为平均每小时功耗。

在图1的MP1和MP2测量点处放置FLUKE钳形表，分别测量主回路和电机回路的电压和电流，在车辆标准工况行驶时，太航功耗仪同步输出主电路和电机回路的电压、电流数据。

2　采集测试结果分析

2.1100%载荷功耗测试

试验时，车辆100%载荷，空调、除霜等电器件全部打开，根据标准路谱行驶的时间 （1314s）和里程（5.8km），主回路总功耗9.5kWh，每公里功耗1.6kWh；电机回路总功耗5.1kWh，每公里功耗0.88kWh。整个路谱采集的功耗随时间的变化曲线见图5。

图5　100%载荷下功耗变化曲线

2.265%载荷功耗测试

试验时，车辆65%载荷，电器附件未全部打开，根据标准路谱行驶的时间和公里，主回路总功耗5.3kWh，每公里功耗0.91kWh；电机回路总功耗4.1kWh，每公里功耗0.71kWh。整个路谱采集的功耗随时间的变化曲线见图6。

图665%载荷下功耗变化曲线

从上述两种载荷功耗对比可以得出以下结论。

1）当空调、除霜等电器件全开，100%载荷下，主回路功耗与电机功耗曲线差值较大，两者的差值4.4kWh为附件系统功耗，即：附件系统功耗较大。

2）当电器件未全部打开，65%载荷下，主回路功耗与电机回路功耗曲线非常接近，差值1.2kWh较小，即：附件系统的功耗较小。

3）100%载荷下，电机回路功耗为0.88kWh；65%载荷下，电机回路功耗为0.71kWh。

3　续驶里程预估

以65%载荷为例，续驶里程预估：该电动车传统低压用电器功耗约为1.6kWh，则整车高低压总功耗约为6.9 kWh。动力电池额定容量为120～130 kWh，按SOC截止值20%计算，则整车动力电池可行驶14.9个城市典型工况，续驶里程约为80～85km，符合原车设计要求。

参考文献：

［1]杜建福.国内混合动力客车发展现状及分析［J］.商业汽车，2010（6）：60-61.

［2]GB／T 19754—2005，重型混合动力电动汽车 能量消耗量 试验方法［S］.北京：标准出版社，2006.

［3]李康，孙红，周辉，等.CA6127URE31纯电动城市客车性能计算［J］.客车技术与研究，2011（2）：42-44.

附：纯电动公交车使用的 “双交流感应电机”驱动系统

该系统采用了2个体积相同、尺寸较小的交流电机，通过动力耦合箱和减速机构耦合到法兰输出。2个同样的驱动电机M1和M2通过齿轮耦合箱实现驱动力耦合和动力传递，并实现降速增扭的功效。双交流感应电机驱动系统示意框图如附图1所示，其系统框图和实物照片如附图2、附图3所示。

附图1　　双交流感应电机耦合驱动方案框图

附图2　　双交流感应电机耦合驱动电机总成 （接线状态）

附图3　　双交流感应电机耦合驱动电机总成装配状态

其主要目的是解决纯电动客车电驱系统的可靠性和经济性，解决公交车直驱电机效率低、体积笨重、制作成本较高、低速扭矩大、最大车速不能满足的矛盾。该系统通过采用高速水冷电机，提高效率来提高纯电动公交车的续驶里程，并降低整车的成本。

1）可靠性：双电机方案运行冗余，2台电机可分别由独立的逆变器控制。在一台电机子系统出现故障，或者2个电源系统 （如发电机和电池）中的某一个出现故障的时候，车辆仍然可以用单台电机、单个电源系统行驶。从而提高电气系统可靠性；提高车辆可用性，最大程度避免因电气系统各种原因 （故障、环境、意外等）导致的抛锚情况；提高客车安全性，故障情况下可快速撤离可能的危险地点。

提高配合可靠性，减速箱为针对此方案专门设计，和电机的配合经过专门测试，在系统中可视为一个整体，提高了可靠性。

2）经济性：单一异步电机，尺寸较大，制造成本高，精度难以达到，笨重。且难以兼顾扭矩和最高车速的矛盾 （低速扭矩大，满足爬坡性能要求，却难以满足最高车速的要求。高压大体积电机高速的动平衡，磁间隙和效率间的矛盾比较突出）。

公司简介：上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心是上海汽车集团股份有限公司的分支机构，是上海汽车商用车的研发基地，其主要承担上海汽车自主品牌和新能源商用车的研发任务，是上汽重点发展商用车业务的核心技术平台。

（编辑文珍）

中图分类号：U467.1

文献标识码：A

文章编号：1003－8639（2016）01－0062－03

收稿日期：2015-11-13；修回日期：2015-12-02

作者简介：陈彦雷 （1980-），男，上海人，工程师，硕士，主要从事新能源汽车整车及高压电安全及配电系统研发设计工作，chenyanlei@saicmotor.com。环”路谱。数据采集需用到设备有FLUKE钳形表 （图3）、太航功耗仪PM6000（图4）。

Power Consumption Test for A Pure EV City Bus

CHEN Yan-lei
（Commercial Vehicle Technical Center of SAIC Motor Co.，Ltd.，Shanghai 200438，China）

Abstract：A vehicle power consumption test plan for a pure electric city bus is designed and the vehicle power consumption under the typical urban public traffic condition in China is tested and analyzed.The vehicle power consumption can be evaluated through this test and the driving range of this city bus can be estimated to present data for reasonable arrangement of bus operation.

Key words：pure electric bus；power consumption test；driving range