油耗测试循环中混合动力汽车48V电池电量特性研究

孙景震

摘要：指出了汽车作为一种便捷的交通工具已经成为人们生活中不可或缺的部分，然而随着石油化石燃料的日益枯竭，节能减排也成为当前汽车工业的首要任务。混合动力汽车技术是当前最为成熟的节能技术，主要进行了48v中度混合动力汽车在NEDC油耗试验循环中电池电量特性的试验。结果表明：在NEDC油耗试验循环中市区运转循环48V电池电量基本保持在初始值61%附近小幅波动;在郊区运转循环中48V电池电量先急剧下降到最低44%。在减速停机过程中通过回收制动能量48V电池电量最终上升到59%。

关键词：混合动力;48V;油耗;电池电量特性

中图分类号：U461 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2019）18-0190-02

1引言

自20世纪90年代开始，国内汽车工业得到飞速发展，国内汽车保有量屡创新高。汽车工业的发展在方便了人们的同时也带来了严峻的能源问题、环境问题、汽车驾驶性问题、汽车可靠性等问题。这些问题都等待人们去解决。

针对能源问题，国家已经出台了相应的汽车油耗法规进行限制，通过降低百公里平均油耗以缓解能源问题，当前较为成熟的技术主要是混合动力技术…，本文所研究的48V中主要是通过BSG智能电机在减速及滑行期间通过BSG智能电机发电给48V电池充电，档在急加速期间BSG电机通过48V电池供电给汽车提供助力，减少发动机喷油量，从而达到降低油耗的节能效果。针对环境问题目前国家已经出台了被称为史上最严的国六排放法规对汽车为期污染物排放进行控制，并且国内大量专家学者也对清洁替代燃料汽车进行了大量研究以期望通过清洁替代燃烧汽车的发展以达到减低汽车排放的目的，当前研究最多技术最为成熟的替代燃料技术当属甲醇燃料发动机技术。针对汽车驾驶性能目前的主流方向主要是通过研究NVH技術以达到提高汽车舒适性的目的。针对汽车的耐久性能及可靠性能当前研究主要是研究汽车零部件的耐久性能及从各个方面去对汽车零部件进行保护。

本文主要是在一辆搭载1.5L涡轮增压发动机的48V中度混合动力汽车通过滑行阻力加载然后驾驶一个完整的NEDC循环进行油耗试验。本文主要研究了NEDC油耗测试循环中48V电池充放电过程中的电量特性，以期对48V中度混合动力汽车电池性能开发提供技术参考。

2测试循环及测试设备

本文研究对象为一辆搭载1.5L增压发动机的48V中度混合动力汽车。其中试验车辆基准质量为1590kg，最大总质量为1950kg的五座轻型汽车。所用阻力加载系统为德国MAHA公司生产的MAHA转鼓，油耗测量设备主要为Horiba公司研制的尾气分析仪，通过碳平衡法测量尾气中的CO2浓度从而间接计算得到试验车的百公里的油耗量。试验测试装置如图1所示。

348V中度混合动力节油效果分析

当前我国工信部油耗测试循环主要是基于NEDC循环测试。NEDC循环（New European Driving Cycle）工况是欧洲法规认证所用的测试循环。主要由市区运转循环和市郊运转循环组成。其中市区循环是由4个195s的小循环组成，包括启动、怠速、加速及减速、停车等几个阶段，最高车速50km/h，平均车速18.35km/h，最大加速度1.042m/s，平均加速度0.599m/s;市郊循环运行时间400s，最高车速120km/s，平均车速62km/h，最大加速度0.833m/s，平均加速度0.354m/s。NEDC循环具体如图2所示。

试验中48V电池电量是在电量平衡态条件下进行，电池电量的平衡状态为电量的SOC值为50%，当48V电池电量低于50%时发动机会对48V电池进行充电，当48V电池电量大于50%时当发动机运行工况满足助力条件时48V电池将给BSG电机供电，以给整车提供助力;当整车运行工况为减速阶段BSG电机将回收整车能量进行发电给48V电池充电。

4试验结果分析

NEDC试验循环48V电池电量如图3所示，其中黑色线段代表车速，红色线段代表48V电池SOC值（48V电池电量），绿色线段代表BSG电机扭矩当扭矩为负值泽表示BSG在进行发电给48V电池充电，当BSG电机扭矩为正值则表示BSG电机正在输出扭矩给整车助力。

由图3可知，48V电池电量的初始值为60%，当试验车运行处于市区运行工况时由于车速比较低，并且车辆运行期间的加速度比较小因此车辆所需要的功率扭矩比较小，在加速阶段只有很短时间内BSG电机的扭矩为正值，48V电池电量会略微下降且最低下降到56%;在减速阶段BSG电机扭矩为负值进行发电给48V电池进行充电，48V电池电量会上升最高上升到61%;且整个市区运行阶段48V电池电量基本处于动态平衡中，店址基本维持在初始电量60%附近波动，数据结果显示当市区运行结束后48V电池电量由初始值60%上升到61%，因此在市区运行循环中48V电池电量整体略有1%上升。

当试验市区运行循环结束开始市郊循环，由于市郊循环车速高，因此车辆的加速度大，车辆需求的功率扭矩也相应增加，同时此时48V的电池电量比较高处于61%较高电量状态，因此此阶段的前几BSG电机处于助力状态，从图3中可看出：此阶段BSG电机扭矩为负值，一直在消耗48V电池中的电量，在车速达到最高车速时48V电池电量达到了最低最低电量为44%;同时由于市郊循环大部分时间均处于高速稳定工况下，减速阶段较少;因此此阶段BSG电机在减速阶段回收制动能量的机会很少，因此48V电池电量得不到补充。

当市区循环运行到最后阶段减速停车阶段，车速由最高车速120km/h减速到O km/h此阶段整车处于减速滑行阶段，BSG电机电机扭矩为正回收整车减速阶段能量发电给48V电池充电，48V电池电量由最低值44%慢慢上升直至车辆车速为O km/h后48V电池电量上升到59%，回收电量能量为15%。

5结论

（1）在市区运行期间由于车速较低，车辆加速度较低，车辆运行中在加速阶段BSG电机助力，在减速阶段BSG电机回收制动能量进行发电给48V充电，这个过程中48V电池电量基本维持在初始值61%附近保持动态平衡。

（2）在市郊运行期间，由于车速较高，车辆加速度较大，车辆需求的功率扭矩较大，并且期间基本稳定在高速运行状态，因此BSG电机大部分时间处于助力阶段导致48V电池最小值电量由峰值61%逐渐下降到最低值44%。

（3）在市郊运行循环结束减速期间，车辆由最高车速120km/h开始制动减速，BSG电机对制动能量进行回收，发电进而给48V电池充电，在此阶段48V电池电量由44%上升到59%回收电量最大达到15%。