評價規(guī)程

新能源汽車對標以及系統(tǒng)能量流測評

中國新能源汽車評價規(guī)程 2019-12-12 07:35

本文為在中國汽研舉辦的“2019第二屆新能源汽車測試評價技術(shù)國際論壇”上，美國西南研究院（SwRI）高級項目經(jīng)理Michael Joo博士帶來的《新能源汽車對標以及系統(tǒng)能量流測評》。

混合動力測試評價與常規(guī)動力總成測試評價存在較大差異，其主要原因在于混合動力系統(tǒng)的組成更為復(fù)雜，包含純電驅(qū)動系統(tǒng)、發(fā)動機，同時還搭載專用的傳動系統(tǒng)，空間布置緊湊。因此，僅對電驅(qū)動系統(tǒng)、發(fā)動機進行測試還不夠，而且分割進行單體測試也難以實現(xiàn)，必須融合、集成地進行一體化測試評價。

以豐田普銳斯為例介紹新能源汽車對標以及系統(tǒng)能量流測評的工作流程及內(nèi)容，主要分為4個任務(wù)。

任務(wù)1：整車基礎(chǔ)性能測試。包括NEDC、WLTC等常規(guī)循環(huán)測試（含排放及能耗水平），測試過程中對整車安裝的直接測量傳感器及網(wǎng)關(guān)總線信號進行同步、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)動機在不同循環(huán)下的工作點分布情況，整車控制策略會使發(fā)動機工作在高效區(qū)，體現(xiàn)與常規(guī)發(fā)動機的區(qū)別。

圖2 發(fā)動機工作點分布

任務(wù)2：整車能量流測試。系統(tǒng)能量流如圖3所示，通過在發(fā)動機、電驅(qū)動系統(tǒng)、車橋/半軸等關(guān)鍵部件前后安裝傳感器，實時監(jiān)測瞬態(tài)機械功率流、電功率流、液流等的能量及部件效率。其中，針對機械功率流，在發(fā)動機飛輪端定制了扭矩測量系統(tǒng)，涉及對飛輪進行改裝，植入了測量儀器，需特別注意布點位置以及絕緣設(shè)計。

圖3 系統(tǒng)能量流方案

任務(wù)3：發(fā)動機MAP測試。區(qū)別于發(fā)動機單體全MAP測試，僅包含控制系統(tǒng)控制發(fā)動機實際運行的工作區(qū)域。測試過程中發(fā)現(xiàn)：一些OEM不會在發(fā)動機未運行區(qū)域進行精細化標定，只會保證發(fā)動機在此區(qū)域能正常運行，因此，在未運行區(qū)域的相關(guān)研究可能是沒有任何收獲和意義。

混合動力搭載的發(fā)動機為專用發(fā)動機，每個發(fā)動機都有各自的特點，需要個性化的方法去衡量它們的特征。豐田普銳斯發(fā)動機獨特的EGR系統(tǒng)如圖4所示，2ZR-FXE發(fā)動機在各氣缸均有獨立的EGR通道，通過在進氣口上游引入EGR以減小各缸差異。進氣歧管內(nèi)EGR與空氣未進行充分混合，因此不能用行業(yè)標準CO2平衡法測定EGR率；而通過介入式直接測量會影響EGR流量，改變其特性。因此，采用測量2張MAP及控制參數(shù)，通過計算獲取EGR率。其中，測量第一張MAP時EGR閥的位置以及其他控制參數(shù)均與實際情況一致；而測量第二張MAP時關(guān)閉EGR閥，其他控制參數(shù)與EGR閥開啟時的條件一致；最終利用相同速度下的空氣流量和MAP計算得到發(fā)動機的EGR率。

圖4 豐田普銳斯EGR系統(tǒng)

任務(wù)4：摩擦分解測試。摩擦分解測試流程如圖5所示，在發(fā)動機臺架上，通過逐級拆解發(fā)動機的各個組件，并在不同油溫下測試摩擦阻力，通過計算得到各個對應(yīng)部件的摩擦阻力。其中，活塞環(huán)的摩擦阻力是發(fā)動機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“僵硬”將會導(dǎo)致摩擦增加。因此，在測試的時候，通過對發(fā)動機缸內(nèi)進行加壓，模擬發(fā)動機燃燒壓力，測量實際的摩擦損失。