基于NEDC的纯电动汽车能量回馈标定研究

袁林海 钟日敏 黄祖朋

摘要： 能量回馈是提高纯电动汽车续驶里程和经济性的最重要的方式之一。当前，我国对纯电动汽车进行续驶里程和经济性测试时普遍采用的是NEDC工况。为此，在不影响驾驶员驾驶体验的基础上，本文对NEDC工况下的纯电动汽车能量回馈进行了标定和优化，提升了纯电动汽车能量回收效率，增加了其续驶里程及经济性。

Abstract： Energy feedback is one of the most important ways to improve the driving range and economy of pure electric vehicles. At present， NEDC operating conditions are commonly used in China's testing of driving range and economy of pure electric vehicles. For this reason， on the basis of not affecting the driving experience of the driver， this article calibrates and optimizes the energy feedback of pure electric vehicles under NEDC operating conditions， improves the energy recovery efficiency of pure electric vehicles， and increases their driving range and economy.

关键词： 纯电动汽车;NEDC;能量回馈;标定

Key words： pure electric vehicle;NEDC;energy feedback;calibration

中图分类号：U464.12           ;                           文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）18-0182-02

0  引言

从19世纪末开始，汽车工业蓬勃发展，汽车保有量急剧上升。在传统燃油车带给人们出行便利的同时，由其产生的能源消耗、废气排放也给环境带来不可逆的影响。随着能源的日益枯竭、排放法规的日益严格，传统燃油车的发展将面临极大的挑战。与传统燃油车相比，纯电动汽车采用电能作为驱动动力，出行方式更加环保、节能，能够很好地解决燃油车带来的能源环保问题[1]。相对传统燃油汽车，续驶里程短是影响纯电动汽车广泛应用的主要原因之一[2]。由于现有电池技术发展比较缓慢，纯电动汽车的续驶里程在短期内还很难得到巨大的提升，因此能量回馈技术对于提高纯电动汽车的续驶里程显得尤为重要[3]，而通过对能量回馈扭矩进行标定，可以让纯电动汽车的经济性能得到进一步的提升。本文以某款纯电动汽车为研究对象，通过能量回馈的标定使整车获得较好的续驶里程和经济性能。

1  纯电动汽车能量回馈

纯电动汽车能量回馈系统的主要部件如图1所示，包括整车控制器（VCU）、动力蓄电池、电池管理系统（BMS）、驱动电机、电机控制器（MCU）、整车CAN通讯网络、制动踏板、油门踏板、ABS系统等。

纯电动汽车能量回馈的原理为：通过驱动电机将纯电动汽车减速过程中的机械能（位能、动能）转化成电能并储存到动力电池中，这些储存的电能也可以直接供车上的其它高压附件使用，达到节能和提高续驶里程的目的。

能量回馈可分为制动回饋和滑行回馈两种方式：

①制动回馈：车辆在一定的车速和电池电量下，驾驶员在踩下制动踏板时，驱动电机作为发电机将产生的能量回收给动力电池存储起来，同时使车辆车速降下来。

②滑行回馈：与制动回馈相似，驾驶员在不踩油门和制动踏板的情况下整车处于滑行状态，驱动电机作为发电机对减速过程中的能量进行回收。NEDC能量回馈的标定主要是针对滑行回馈过程进行标定的。

2  NEDC循环

NEDC循环分为市区工况和市郊工况两部分，一个NEDC循环由4个市区工况和1个市郊工况程序组成。整个NEDC循环理论试验里程为11.022km，试验时长为19分40秒[4]。图2为一个完整的NEDC循环路谱图，有0-15-0、0-35-0、0-50-30-0、0-60-35-0、0-60-70-120等几个车速区间。NEDC能耗测试是按照标准《GBT 18386-2017电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》在转毂上测试得到的。

3  能量回馈标定流程

能量回馈的标定过程在转毂上进行，具体标定流程如表1。

NEDC能量回馈标定主要是通过调整回馈扭矩将滑行时的车速拉回标准车速范围内，目的是为了减少制动踏板和加速踏板的干预，降低整车能量的消耗，提高NEDC续航里程。

NEDC能量回馈标定方法：以图3为例，当车辆从速度V1滑行至V2时，绿色十字标往右偏出界线，说明此时车速偏大，给的回馈扭矩绝对值偏小，则需将V1对应的回馈扭矩绝对值增加;反之，绿色十字标往左偏出界线，说明此时车速偏小，给的回馈扭矩绝对值偏大，则需将回馈扭矩的绝对值适当减少。以此类推，其它车速段也按照相同的方法进行标定。

4  标定测试结果举例分析

4.1 能量回馈标定扭矩  通过对NEDC能量回馈进行标定，得到某纯电动汽车的回馈扭矩（图4），可以看到：

①低速段（5-20km/h）能量回馈的强度变化趋势震荡比较大;②中速（50-80km/h）能量回馈的强度变化趋势趋于平稳（150N/m左右）;③低速段（5-30km/h）能量回馈的强度整体比高速段（40-100km/h）强，低速段的能量回馈强度需结合实际驾驶体验进行调整。

4.2 标定前后经济性测试结果  通过转毂上NEDC能耗的测试，整车标定前后经济性测试结果如表2。

可以看到，通过能量回馈的标定，提升了纯电动汽车NEDC续驶里程和经济性能。

5  总结

本文对能量回馈的系统组成、NEDC的循环工况、NEDC能量回馈的标定流程以及标定方法分别进行了分析和研究。在NEDC的减速阶段，通过能量回馈标定，可以实现让纯电动汽车以滑行的方式进行减速，从而提升纯电动汽车在NEDC工况下的续驶里程和经济性。

参考文献：

[1]Tie S F， Tan C W. A review of energy sources and energy management system in electric vehicles[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews， 2013， 20（4）：82-102.

[2]Fujimoto H，  Harada S. Model-Based Range Extension Control System for Electric Vehicles With Front and Rear Driving Braking Force Distributions[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics， 2015， 62（5）：3245-3254.

[3]李向宇，宋春華.电动汽车能量回收发展研究综述[J].装备制造技术，2019（4）.

[4]GBT 18386-2017，电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法[S].北京，2017.