电动汽车滑行法与查表法试验对比分析

龚春忠，何浩，张永



电动汽车滑行法与查表法试验对比分析

龚春忠，何浩，张永

（浙江清华长三角研究院新能源汽车研发中心，浙江 嘉兴 314000）

电动汽车的续驶里程与能量消耗率是衡量电动汽车成熟水平的关键指标。《GB/T 18386-2017 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验》中规定了电动汽车可以选择滑行法与查表法中的任意一种进行续驶里程与能量消耗率的测试。通常情况下，滑行法比查表法更精确，但选择哪种方法更有利于续驶里程结果，与车辆特性密切相关。文章提出一种简便的对比方法，可以快速分析两种方法的能耗差距水平。并给出了不易获取滑行试验数据时，采用查表法如何做近似分析的建议。

电动汽车；能量消耗率；续驶里程；滑行法；查表法

前言

目前，电动汽车行业在政策支持与技术创新的双重推动力作用下发展迅速[1]。普遍认为，制约电动汽车普及最关键的整车参数是续驶里程，紧随其后的是价格因素、充电基础设施、电池使用寿命等[2]。而与续驶里程密切相关的技术参数是能量消耗率，通常用百公里耗电量表示。为适应电动汽车新技术的发展，国家标准委员会推出了《GB/T 18386-2017 电动汽车能量消耗率和续驶里程试验》标准，在2005版标准的基础上做了大量的修订，目的是使测试结果更可信，大家在统一标准规则下相竞争[3,4]。如何利用该标准更好地开发汽车动力系统，是每个主机厂关键的工作方向。

研究底盘测功机阻力系数的设定，并对比滑行法与查表法，在传统燃油车中已有很多研究成果。文献[5]比较了摩托车的查表法与滑行法的阻力差异。文献[6]则重点研究查表法与滑行法在底盘测功机上的设定参数对汽车排放数值的影响。目前，新能源汽车的续驶里程测试，通常使用滑行法。而在竞品分析、样车分析等获取滑行阻力比较困难的情况下，可以使用查表法作为过渡代替。本文的意义在于，在该阶段可以使用查表法试验获取结果，并做合理分析，适当修正试验结果，令其更接近于滑行法。

本文通过研究查表法与滑行法的差异，提出一种快速分辨两种道路载荷设定方法的能耗差异方法，并通过分析两种方法的原理，获得汽车状态与所选方法之间的关系。

1 滑行法与查表法的原理

在底盘测功机上设定汽车的道路阻力，通常使用滑行法与查表法两种方法。两种方法在《GB/T18352.5-2013 轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》[7]中均有规定。其目的是确定测功机设定系数。滑行法可以顺带测定汽车机械传动系统阻力。但查表法未有该方面的规定。

1.1 滑行法

规定汽车试验的道路条件，空气温度、压力、风速条件，车辆试验前预处理等准备条件。在平直道路上汽车加速到最高车速，然后切断驱动来源，使汽车在空气阻力与车轮滚动阻力、自身机械传动系统阻力的作用下逐渐减速到0，利用滑行的t-v曲线分段计算汽车阻力，最后使用最小二乘法拟合成二次系数，从而获得阻力系数A、B、C的值。滑行过程的阻力方程描述如式（1）所示。

式中：A为常数项系数；为一次项系数；C为二次项系数。

在测功机上使用滑行法的道路阻力系数时，需要根据标准SAE J2264执行，测功机有专项滑行功能，以测定车辆道路阻力系数。在转鼓上多次修正以获得精确的测功机设定系数。

1.2 查表法

汽车的基准质量是汽车的整备质量加上100kg，根据基准质量查表确定测功机设定的当量惯量与道路阻力系数。摘录部分查表信息，摘录部分车辆当量惯量对应的道路阻力系数，如表1所示。

使用查表法时，B=0N/(km/h)，对应于公式（1）。但在使用查表法时，不再需要进行SAEJ2264的滑行试验，表1中查得的数值即为测功机阻力设定值，此时测功机会默认车辆机械损失为0，测功机设定阻力与汽车道路阻力相等。

表1 摘录部分查表法测功机道路阻力设定系数

2 电动汽车动力系统与滑行法、查表法的关系

查表法与滑行法均适用于电动汽车和燃油车，本文针对纯电动汽车进行分析。研究查表法与滑行法的区别，需要先对电动汽车的整车结构进行分析。通过分析整车的各子系统能耗来分析查表法与滑行法差距在哪个环节上。

2.1 纯电动汽车动力系统结构

纯电动汽车动力系统是一个链式结构，主要的部件有：充电桩、车载充电机、电池、电机控制器及电机、减速器及传动轴、车轮、车身（主要为迎风车头）。为了区别子系统能耗，通常通过各端能耗分析，主要研究电网端、电池端、电机端、轮边的能耗。

其中，充电桩经过车载充电机到电池的能量是单向的，电池到电机、传动系统的能量是双向的。最后一个环节的迎风阻力则是最终的有效负载。各子系统及其拓扑关系如图1所示。

图1 电动汽车各能量流通环节

2.2 各端能耗

表2 各端能耗与各子系统损耗的包含关系

注：带“√”符号表示该端能耗包含对应的子系统损耗

电动汽车各端能耗是研究各子系统能耗的测试接口。在测试整车续驶里程时，可以从电网的电表中读取电网端能耗数据，通过底盘测功机获取轮边及电机端的能耗数据。而电池端、电机端则需要布置相应的传感器获取。在整车测试阶段，电池端能耗通过BMS上传VCU的电压电流数据积分获取，电机端能耗通过读取CAN总线电机转速扭力信号获取。但要注意，这种方式仅作为数据分析的参考，数据精度通常不具备计量精度级别。可以通过动力系统台架更精确地分析获取。各端能耗包含各子系统能耗关系如表2所示。

由表2可知，查表法与滑行法的区别主要在于是否包含车轮及机械传动系统的损耗。查表法对车轮损耗做了细微修正。

3 快速对比两种方法能耗

查表法与滑行法的使用目的，都是获取电动汽车能耗数据。最直接的对比方法是同一辆车，分别用两种方法做试验，获取续驶里程和能耗对比结果。但是续驶里程与能耗试验耗费时间周期长，一个续驶里程与能量消耗率试验需要消耗3天时间，两次试验就需要6天时间。本文将使用道路模拟模式的滑行法进行分析，并完成了一组实际测试是能量消耗率与续驶里程的试验。试验设计与试验结果分析如下。

3.1 试验设计

本试验基于浙江合众新能源汽车有限公司EP10车型。车辆整备质量1176kg，基准质量1276kg。

滑行法：

步骤1：在盐城试验场做滑行试验，参考标准GB/T 18352.5，获取道路阻力系数A1，B1，C1

步骤2：在底盘测功机上执行滑行试验，参考标准SAEJ 2264，获取车辆测功机设定系数A2，B2，C2

步骤3：在底盘测功机上执行道路阻力模拟模式，测功机设定系数为A2，B2，C2

步骤4：汽车开到最高车速，然后挂N档，松制动踏板和油门踏板，直到车速减为0，获取t-v曲线。

查表法：

步骤1：通过基准质量查表获取测功机设定系数A1’，B1’，C1’

步骤2：在底盘测功机上执行道路阻力模拟模式，将查表结果填入测功机设定系数

步骤3：汽车开到最高车速，然后挂N档，松制动踏板和油门踏板，直到车速减为0，获取t-v曲线。

注意：以上试验中，车辆的配重、胎压、传动系统润滑油等，均依照标准为同一状态。

3.2 试验结果分析

执行上述试验，可以获取道路阻力模拟模式下的t-v曲线，如图2所示。查表法在高速段减速更快，在低速段减速较慢。通过t-v曲线拟合成道路阻力方程，绘制成道路阻力曲线如图3所示。

由图3可知，在车速小于60km/h时，查表法优于滑行法，在车速高于60km/h时，滑行法优于查表法。使用仿真计算方式，获取电网端能量消耗。测功机设定系数、模拟道路阻力系数、车辆寄生损失系数等结果对比如表3所示。

图2 查表法与滑行法t-v曲线对比

图3 查表法与滑行法v-F曲线对比

表3 查表法与滑行法各参数对比

使用同一辆车，做完整的电动汽车能量消耗率与续驶里程试验，测得续驶里程结果，其与仿真分析方法的偏差如表3所示。该偏差主要是因为NEDC工况在高速段，使用查表法能耗更高，相对于滑行法会提前跟不上线而停止试验。试验表明，使用道路模拟模式的滑行法与续驶里程试验法结果接近，该方法有效。但因存在截止条件的偏差，实际测试会有所偏差。

4 滑行法与查表法的差别总结

滑行法与查表法的本质是测功机设定系数的区别。道路上滑行获得的阻力系数与查表法获得的阻力系数对应于不同的子系统损耗部分，因此在测功机上使用时要分别分析。两种方法测得的车辆寄生损失系数是接近的，各子系统的能耗估算方法在电池端、电网端是相同的。 总体区别如表4所示。

表4 查表法与滑行法的主要区别汇总

5 结论

查表法与滑行法都是合法的能量消耗率与续驶里程试验中道路阻力系数的加载方法。对于造型偏向流线型设计的轿车或其他车型，使用滑行法具备明显的优势；如果造型优先设计，例如各类SUV车型，风阻系数较大时，使用查表法与滑行法接近，需要进一步分析哪种方法更优。本文提供的底盘测功机上道路阻力模拟模式滑行法，是一种快速便捷的分辨查表法、滑行法能耗优势的方法。在样车测试或道路阻力滑行试验数据较难获取的情况下，可以使用查表法，并根据汽车造型的空气阻力系数CAE仿真数据做适当修正。

[1] 刘兰剑,宋发苗.国内外新能源汽车技术创新政策梳理与评价[J]. 科学管理研究,2013,31(01):66-70.

[2] 朱文波,王双,黎运.底盘测功机的阻力设定方法对整车油耗测试的影响[J].企业科技与发展,2017(06):84-88.

[3] 颜丽.电动汽车发展前景及急需解决的瓶颈技术问题[J]. 低碳世界,2017(29):268-269.

[4] GB/T 18386-2005,电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法[S].

[5] GB/T 18386-2017,电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法[S].

[6] 尹涛,郑义,李晶,袁克忠.底盘测功机行驶阻力设定方法比较[J]. 小型内燃机与摩托车,2014,43(01):54-56+72.

[7] GB/T18352.5-2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）[S].

Comparative analysis of energy consumption between electric vehicle taxiing methodand look-up table method

Gong Chunzhong, He Hao, Zhang Yong

( Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University, Zhejiang New Energy Vehicle R&D Center, Zhejiang Jiaxing 314000 )

The mileage and energy consumption rate of electric vehicles are the key indicators to measure the maturity of electric vehicles. The energy consumption rate and driving mileage test of GB/T 18386-2017 electric vehicle stipulates that the electric vehicle can choose any kind of test of driving mileage and energy consumption rate in the skidding and table lookup method. Usually, the taxi method is more accurate than the look-up table method, but which method is more conducive to the result of the mileage and is closely related to the vehicle characteristics. This paper proposes a simple and convenient method to quickly analyze the energy consumption gap between the two methods. It also gives the suggestion of how to do approximate analysis with the look-up table method when it is not easy to get the test data.

Electric vehicle;energy consumption rate;continue mileage;taxi method;look-up table method

B

1671-7988(2018)22-01-04

U462

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1671-7988(2018)22-01-04

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龚春忠，就职于浙江合众新能源汽车有限公司，学士学位，初级工程师，新能源汽车动力性经济性测试；何浩，浙江合众新能源汽车有限公司，学士学位，中级工程师，新能源汽车动力性经济性测试；张永，浙江合众新能源汽车有限公司，学士学位，中级工程师，新能源汽车整车试制与试验。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.001