評(píng)價(jià)規(guī)程

新能源汽車(chē)對(duì)標(biāo)以及系統(tǒng)能量流測(cè)評(píng)

中國(guó)新能源汽車(chē)評(píng)價(jià)規(guī)程 2019-12-12 07:35

本文為在中國(guó)汽研舉辦的“2019第二屆新能源汽車(chē)測(cè)試評(píng)價(jià)技術(shù)國(guó)際論壇”上，美國(guó)西南研究院（SwRI）高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理Michael Joo博士帶來(lái)的《新能源汽車(chē)對(duì)標(biāo)以及系統(tǒng)能量流測(cè)評(píng)》。

圖1 豐田普銳斯混合動(dòng)力系統(tǒng)

混合動(dòng)力測(cè)試評(píng)價(jià)與常規(guī)動(dòng)力總成測(cè)試評(píng)價(jià)存在較大差異，其主要原因在于混合動(dòng)力系統(tǒng)的組成更為復(fù)雜，包含純電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)還搭載專(zhuān)用的傳動(dòng)系統(tǒng)，空間布置緊湊。因此，僅對(duì)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測(cè)試還不夠，而且分割進(jìn)行單體測(cè)試也難以實(shí)現(xiàn)，必須融合、集成地進(jìn)行一體化測(cè)試評(píng)價(jià)。

以豐田普銳斯為例介紹新能源汽車(chē)對(duì)標(biāo)以及系統(tǒng)能量流測(cè)評(píng)的工作流程及內(nèi)容，主要分為4個(gè)任務(wù)。

任務(wù)1：整車(chē)基礎(chǔ)性能測(cè)試。包括NEDC、WLTC等常規(guī)循環(huán)測(cè)試（含排放及能耗水平），測(cè)試過(guò)程中對(duì)整車(chē)安裝的直接測(cè)量傳感器及網(wǎng)關(guān)總線信號(hào)進(jìn)行同步、高頻、瞬態(tài)采集，以便于分析相應(yīng)的控制策略。圖2中為發(fā)動(dòng)機(jī)在不同循環(huán)下的工作點(diǎn)分布情況，整車(chē)控制策略會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)，體現(xiàn)與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)分布

任務(wù)2：整車(chē)能量流測(cè)試。系統(tǒng)能量流如圖3所示，通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、車(chē)橋/半軸等關(guān)鍵部件前后安裝傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)瞬態(tài)機(jī)械功率流、電功率流、液流等的能量及部件效率。其中，針對(duì)機(jī)械功率流，在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪端定制了扭矩測(cè)量系統(tǒng)，涉及對(duì)飛輪進(jìn)行改裝，植入了測(cè)量?jī)x器，需特別注意布點(diǎn)位置以及絕緣設(shè)計(jì)。

圖3 系統(tǒng)能量流方案

任務(wù)3：發(fā)動(dòng)機(jī)MAP測(cè)試。區(qū)別于發(fā)動(dòng)機(jī)單體全MAP測(cè)試，僅包含控制系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行的工作區(qū)域。測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：一些OEM不會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)未運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行精細(xì)化標(biāo)定，只會(huì)保證發(fā)動(dòng)機(jī)在此區(qū)域能正常運(yùn)行，因此，在未運(yùn)行區(qū)域的相關(guān)研究可能是沒(méi)有任何收獲和意義。

混合動(dòng)力搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)為專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)都有各自的特點(diǎn)，需要個(gè)性化的方法去衡量它們的特征。豐田普銳斯發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)特的EGR系統(tǒng)如圖4所示，2ZR-FXE發(fā)動(dòng)機(jī)在各氣缸均有獨(dú)立的EGR通道，通過(guò)在進(jìn)氣口上游引入EGR以減小各缸差異。進(jìn)氣歧管內(nèi)EGR與空氣未進(jìn)行充分混合，因此不能用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CO2平衡法測(cè)定EGR率；而通過(guò)介入式直接測(cè)量會(huì)影響EGR流量，改變其特性。因此，采用測(cè)量2張MAP及控制參數(shù)，通過(guò)計(jì)算獲取EGR率。其中，測(cè)量第一張MAP時(shí)EGR閥的位置以及其他控制參數(shù)均與實(shí)際情況一致；而測(cè)量第二張MAP時(shí)關(guān)閉EGR閥，其他控制參數(shù)與EGR閥開(kāi)啟時(shí)的條件一致；最終利用相同速度下的空氣流量和MAP計(jì)算得到發(fā)動(dòng)機(jī)的EGR率。

圖4 豐田普銳斯EGR系統(tǒng)

任務(wù)4：摩擦分解測(cè)試。摩擦分解測(cè)試流程如圖5所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上，通過(guò)逐級(jí)拆解發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)組件，并在不同油溫下測(cè)試摩擦阻力，通過(guò)計(jì)算得到各個(gè)對(duì)應(yīng)部件的摩擦阻力。其中，活塞環(huán)的摩擦阻力是發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦的主要組成之一，其主要原因是在于活塞環(huán)外圈壓力，如果外圈太過(guò)“僵硬”將會(huì)導(dǎo)致摩擦增加。因此，在測(cè)試的時(shí)候，通過(guò)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)進(jìn)行加壓，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒壓力，測(cè)量實(shí)際的摩擦損失。

圖5 摩擦分解流程及活塞環(huán)摩擦損失測(cè)試方法

經(jīng)過(guò)多年探索，美國(guó)成立了一個(gè)統(tǒng)一的對(duì)標(biāo)組織聯(lián)盟，一次對(duì)標(biāo)測(cè)試組織多家OEM參與，測(cè)試成果共享，節(jié)省時(shí)間及費(fèi)用。在中國(guó)每年在對(duì)標(biāo)測(cè)試中存在大量的重復(fù)工作及資源占用，中國(guó)可以成立一個(gè)對(duì)標(biāo)組織，制定對(duì)標(biāo)計(jì)劃，并組織OME參與，減少資源浪費(fèi)。

圖7 美國(guó)對(duì)標(biāo)聯(lián)盟