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混合动力电动汽车能量消耗试验研究

                  混合动力电动汽车能量消耗试验研究

黄坤雄
(国家电动汽车试验示范区管理中心  汕头  515065)
摘  要:本文通过对混合动力电动汽车进行能量消耗检测试验,提出混合动力汽车的检测试验技术方法,通过进行混合动力电动汽车在运行状态下的实时能量消耗的检测试验,同时获取了混合动力电动汽车在某一工况下的即时燃油消耗量和电能消耗量。并通过对试验数据的进一步分析,研究混合动力汽车的经济性能。
 
关键词:混合动力电动汽车  能量消耗测试   试验方法
 
一、引 言
 
  随着混合动力电动汽车的迅速发展,混合动力电动汽车技术已经日益成熟,混合动力电动汽车的整车运行性能(动力性、经济性以及安全性等)检测试验技术的研究也随着逐步深入,对混合动力电动汽车国家标准的制定也提出了相应的要求,其中,尤其突出的是混合动力电动汽车整车运行能量消耗试验技术和试验方法,是准确评价混合动力电动汽车经济性能的重要依据,也是混合动力电动汽车走向产业化发展的可靠保证。[1]
  评价混合动力电动汽车经济性能的指标与燃油汽车不同,混合动力电动汽车通常有两个以上的动力源,因此,它的能量消耗通常是燃油消耗和电能消耗。根据混合动力电动汽车的不同设计,它又分为有外源充电和无外源充电。这个在混合动力电动汽车能量消耗试验中,必须加以区别。有外源充电的混合动力电动汽车总的能量消耗是包括燃油油耗和外源充电电耗两部分;无外源充电的混合动力电动汽车总的能量消耗是指混合动力电动汽车的电能储能装置在试验前后能量水平一致。
  去年8月,全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会召开混合动力电动汽车标准审查会议,审查并通过了《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》推荐性国家标准《重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》标准目前也正在修订之中。通过我们的检测试验实践,特别是试验技术和试验方法,希望能够为混合动力电动汽车能量消耗量试验标准的制定,提供可靠的实验依据。
 
二、能量消耗检测试验
 
  由于混合动力电动汽车总的能量消耗是包括燃油油耗和电能消耗两部分[2],因此,必须对这两部分进行分别测试。混合动力电动汽车由于设计的不同,在不同的工况下有

  不同的工作模式,即是有不同的动力混合比例。所以,同样的工况下,燃油消耗和电能消耗是不一样的。同样的里程,如果燃油消耗多,则电能消耗少,反之,如果燃油消耗少,则电能消耗多。为此,我们进行混合动力电动汽车在运行状态下实时电能消耗的检测试验,同时获取了混合动力电动汽车在某一工况下的即时燃油消耗量和电能消耗量。
 
三、关于检测设备
 
  检测设备包括消耗仪和电量计量系统。
  燃油油耗的测试使用CORRSYS-DATRON公司的油耗测量流量计CDS-DFL,计量范围: 0.5~60L/h;计量精度: ±0.5%;重复精度: ±0.2%。配用Dewetron公司的数据采集系统DEWE—2010-64。
  电能消耗的测试使用我们与北交大合作,开发出具有自主知识产权的整车运行性能电参数车载记录仪,电压范围:0-500V;电流范围:±300A;数据精度:0.5%。该装置是运用高精度测量技术,采用多种数据模块,实时测量电动汽车运行过程中的电池,电机的电流,电压等参数,通过Dewetron公司的DEWE-2010-64主机进行数据采集,实现实时数据分析和记录。系统解决强干扰环境下的电磁兼容能力以及系统可靠性的技术问题,采用大容量数据处理及压缩储存技术,实现检测仪器的小型化车载式。
 
四、混合动力汽车能量消耗试验
 
4.1 试验车辆
 
试验车辆的选择可以有大、中、小三种类型,为了使试验数据明显直观,便于分析,我们选用大型车辆。试验样车是大型混合动力电动客车,样车设计以城市交通为使用条件,采用并联型机电耦合方式,可实现纯电动,纯发动机和混合动力三种模式下工作。车辆主要参数见表1:
 
表1  试验车辆参数

4.2  运行试验
 
  在试验样车上,我们分别安装油耗测量流量计CDS-DFL和电参数车载记录仪,以城市道路工况下平均燃料消耗进行试验,试验车速40km/h。同时记录了油耗和电耗,测算试验样车的百千米燃料消耗率,以及同时百千米电能消耗率。
在反复的试验过程中,试验车辆的操作方式基本保持一直,以确保试验数据的一致性和可比较性。
 
4.3  试验数据及曲线图
 
  两车城市道路工况下平均燃料消耗率见表2。从数据中也可以看出,混合动力电动客车在运行过程中,始终存在一定的电耗,而电耗的多少是取决于汽车设计的混合特性、运行工况和反馈的电量,所以,分析这些因素,对于混合动力电动汽车的设计以及提高混合动力电动汽车的经济性能是有很大的帮助。
 
表2  试验数据
 
 
车    辆
A车
B车
城市道路工况下平均燃料消耗率
油耗L/100km
14.5
16.35
电耗kwh/100km
31
15.4
反馈的电量kWh/100km
21.58
4.1
 
运行参数曲线见图1和图2:
 
图1  A车电压电流电耗以及车速对应图

 图2  B车燃油流量和车速对应图
 
 
五、混合动力汽车与原车比较试验
 
  为了更为准确反映混合动力电动汽车的节油比,我们将改装后的混合动力电动汽车与它的燃油原车进行相同条件下的油耗测试,并做出比较。样车C是6120混合动力电动客车,样车D是样车C改装前的原车(普通客车),两车同样底盘,各项参数见表3:
 
表3  比较试验车辆参数
 
 
   表4  比较样车燃油消耗测试数据表

   注:表中电池充电电量是包括运行过程中对电池的充电以及刹车过程中的能量回收

5.1 试验条件及方法
 
  为了获得更加准确的试验数据,两试验车辆的状况应该保持一致。试验载荷两车一样1.32 t。考虑到驾驶员的技术水平不一致,在第二次试验时,将两辆车的驾驶员进行对换,以减少人为因素的影响。
  试验道路:城市公交车行使的路线,路面为双向6车道水泥面,全程26km,沿途停公交车站41个,停红绿灯口11个。
  试验过程:将混合动力客车与原型纯柴油客车同时间、同道路运行,按照公交车行使的路线,经过车站时正常起停,往返为一段。跑完一段路程后,将两位司机对换,进行第二次试验,从而对各种因素的影响做出对比。
 
5.2  试验数据统计
 
  将试验过程的混合动力客车的油耗和电耗以及纯柴油客车的油耗统计出来,试验结果见表4。
 
5.3  试验数据结果分析
 
  试验数据表明:改装后的混合动力电动客车在城市公交班车线路工况下的燃料消耗量百千米24.19 升,同时电能消耗9.37 kWh。而它的原车燃料消耗量百千米34.64  L,而且,混合动力电动客车在未剔除电能消耗量的节油比为30%。
  从能量曲线图可以看出,混合动力电动客车的油耗始终在比较低的水平,所需要的能量部分是由电能来供给,而电能一部分是来自能量回收的,这也说明了混合动力汽车也发挥了纯电动汽车的这一优点。能量曲线见图3~图5:
 
图3  D车燃油流量和车速对应图
 
 
图4  C车燃油流量和车速对应图
 
 
图5  C车电压电流电耗以及车速对应图
 
 
六、 总结
 
  从试验的结果我们可以看出,混合动力电动汽车的能量消耗是受到诸多因素的影响,而混合动力电动汽车的节能与否是与混合动力电动汽车设计的混合方式和混合特性有着密切的关系、与运行工况和反馈的电量的利用也密切相关。
混合动力电动汽车运行经济性能检测技术研究是混合动力电动汽车开发与推广应用的重要组成部分。它对于产品的设计、制造有着推动的作用,又是保证产品质量,加快产品开发速度,降低成本的重要保证。随着电动汽车的发展[3],电动汽车的试验评价技术和测试水平都取得很大的进步。国内外的发展实践表明,不管电动汽车的研发还是最终的测试和性能评价都必须依赖于试验技术和试验装备。没有完善的测试装备和试验技术,就无法对电动汽车各项技术性能指标和有关要求进行验证和评价,也无法开发出真正实用的电动汽车。
 
参 考 文 献
[1] 《世界汽车技术发展研究报告》 (2002年版),中国汽车工程学会,中国汽车技术研究中心
[2]  吴志新:SAE混合动力汽车经济性探讨,《汽车标准化》,中国汽车技术研究中心,2003.4 .
[3]  伦景光:电动汽车走向产业化和实际应用的探索,中国电动汽车研究与开发,海洋出版社
 
Test and research on the energy consumption of
 hybrid Electric Vehicle
Huang Kunxiong
(Administration Center of China EV Test and Demonstration Zone,  Shantou  515065)
Abstract: By doing test on hybrid Electric Vehicles to measure the energy consumption, a method for measuring and testing the energy consumption of hybrid Electric vehicles is proposed in this paper, the instant oil consumption and electric energy consumption of hybrid Electric Vehicle under certain regime are gained at the same time. In addition, doing further analysis to research on the economic performance of hybrid Electric Vehicles.
Key words: Hybrid Electric Vehicle  energy consumption test  test method
 

发布时间: 2005/8/10
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