增程式氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量测试方法

摘要

本发明涉及汽车测试技术领域，具体公开了增程式氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量测试方法，包括：测量环境温度、相对湿度和大气压；准备试验车；测定试验车的行驶阻力；将试验车上的照明装置、信号装置以及辅助设备关闭；将试验车调整至自动驱动模式，在底盘测功机上按照预设工况进行循环行驶；将试验车调整至纯电驱动模式，在底盘测功机上按照预设工况进行循环行驶试验；在试验结束后记录试验车驶过的距离D，同时记录试验车行驶时间；计算纯电驱动模式下的能量消耗率和自动驱动模式下的能量消耗量。采用本发明的技术方案能够保证测试的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车测试技术领域，特别涉及增程式氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量测试方法。

背景技术

当今世界能源和环保问题日渐严重，为了解决此类问题，几乎所有国家都在寻找替代能源，新能源汽车由于其低排放而成为一种理想的选择。相对于传统家用乘用车，新能源乘用车的最大劣势是续驶里程问题，氢燃料电池乘用车的长续航特性可以很好的满足普通用户的要求。科学的对氢燃料电池乘用车进行续驶里程和能量消耗量进行测试，可以很好的带动氢燃料电池乘用车的发展。

国外针对氢燃料电池乘用车有出台相应的标准法规，但尚无系统性的整车测试体系，也没有增程式氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量的测试方法。国内也没有形成完整的整车测试体系，氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量没有统一的测试方法。

为此，需要一种能保证增程式氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量测试准确性的方法。

发明内容

本发明提供了增程式氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量测试方法，能够保证测试的准确性。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

增程式氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量测试方法，包括如下步骤：

S1、测量环境温度、相对湿度和大气压；

S2、准备试验车，使试验车按照预设磨合规则进行传动系统和轮胎的磨合，使试验车的轮胎气压处于预设值，使试验车中机械运动部件的润滑油粘度符合预设规定；

S3、测定试验车的行驶阻力；

S4、在底盘测功机上设定阻力载荷；

S5、将试验车上的照明装置、信号装置以及辅助设备关闭；

S6、将试验车在室温20～30℃条件下放置至少6h，直到试验车主要总成部件的润滑油、冷却液与室温之差在±2℃范围内；

S7、将试验车调整至自动驱动模式，在底盘测功机上按照预设工况进行循环行驶；

S8、将试验车在室温20～30℃条件下放置至少6h，直到试验车主要总成部件的润滑油、冷却液与室温之差在±2℃之内；

S9、将试验车调整至纯电驱动模式，在底盘测功机上按照预设工况进行循环行驶试验；

S10、当满足以下两个条件中的一条即停止试验：

当车载电量及功率指示仪器给出停车指示时，或当车载氢瓶压力低于最低允许气压，引发车载气压指示报警时，停止试验；

在循环行驶中，试验车速度或者速度偏差及时间偏差不能满足规定要求时停止试验；

S11、使试验过程中，速度、时间和里程的采样频率不低于5Hz，每30min记录一次环境温度、相对湿度和大气压，在试验结束后记录试验车驶过的距离D，同时记录试验车行驶时间；

S12、按照预设方法计算纯电驱动模式下的能量消耗率；

S13、计算自动驱动模式下的能量消耗量：

动力电池包输出功率P

P

动力电池包放电的电能E

消耗的氢气所具有的能量

消耗的总能量E

能量消耗率C：

C＝E

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，通过测量环境温度、相对湿度和大气压，保证测试环境的稳定，使试验车按照预设磨合规则进行传动系统和轮胎的磨合，使试验车的轮胎气压处于预设值，使试验车中机械运动部件的润滑油粘度符合预设规定，保证车辆处于最佳的状态，然后再开始进行测试。可以保持测试的准确性，为科学全面评价氢燃料电池乘用车经济性能提供依据，还能为氢燃料电池乘用车的开发提供重要的技术支持。

进一步，所述S1中，使试验时相对湿度小于90％，环境温度为20℃～30℃，大气压保持在91～101kPa。

进一步，所述S7中，循环行驶由4个市区循环和1个市郊循环组成，行驶速度公差为±2km/h，时间公差为±1s。

进一步，所述S7中，在每个完整循环中，允许超出公差范围的累计时间不超过4s。

进一步，所述S7中，在进行循环行驶时，对最高车速大于等于120km/h的试验车，进行市郊循环部分速度基准最高速度曲线时采用120km/h进行试验；对最高车速小于120km/h的试验车，在工况目标车速大于最高车速时，进行市郊循环相应速度基准最高速度曲线调整为试验车最高车速，使加速踏板完全被踩下进行试验。

进一步，所述S7中，使预设工况进行循环行驶期间的停车次数不超过3次，总的停车时间累计不超过15min。

进一步，所述S13中，自动驱动模式下DC/DC变换器输出功率P

P

DC/DC变换器输出端的总能量E

进一步，所述S13中，自动驱动模式下燃料电池系统功率P

P

进一步，所述S13中，当燃料电池汽车动力系统结构为串联式，还按照如下公式处理试验结果：

用于试验车驱动的总能量E

E

DC/DC变换器输出能量占总驱动能量的比例η

燃料电池系统提供的能量行驶里程D

D

百公里氢气消耗量

进一步，所述S13中，如果燃料电池汽车动力系统结构为并联式，还按照如下公式处理试验结果：

燃料电池系统输出的能量E

用于试验车驱动的总能量E

E

DC/DC变换器输出能量占总驱动能量的比例η

燃料电池系统提供的能量行驶里程D

D

百公里氢气消耗量

附图说明

图1为实施例一中燃料电池汽车动力系统结构为串联式的示意图；

图2为实施例一中燃料电池汽车动力系统结构为并联式的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例一

本实施例的增程式氢燃料电池乘用车续驶里程和能量消耗量测试方法，包括如下步骤：

S1、测量环境温度、相对湿度和大气压参数，使试验时相对湿度小于90％，环境温度为20℃～30℃，大气压保持在91～101kPa。

S2、准备试验车，使试验车按照预设磨合规则进行传动系统和轮胎的磨合，使试验车的轮胎气压处于预设值，使试验车中机械运动部件的润滑油粘度符合预设规定。本实施例中，机械运动部件主要包括传动系统，齿轮轴、曲轴、前后轴、轴承、轮胎等。

本实施例中，预设磨合规则为试验车制造厂的规定，且磨合里程不小于3000km；预设值为试验车制造厂推荐的最大试验负荷和最高试验速度对应的轮胎气压；预设规定为试验车的制造厂对润滑油粘度的规定。

本实施例中，除驱动用途外，所有的储能系统(电能、液压、气压等)应处于制造厂规定的最大值。例如气压部分，储氢系统压力在温度为10～20℃时处于制造厂规定的额定压力，电能部分，动力电池系统SOC状态在温度为20～30℃时处于100％。

S3、测定试验车的行驶阻力，测试过程中应关闭制动能量回收系统功能。

S4、在底盘测功机上设定阻力载荷。

S5、将试验车上的照明装置、信号装置以及辅助设备关闭，当试验本身和试验车白天均对上述装置和辅助设备有要求时，则不关闭。本实施例中，辅助设备包括雨刮器、空调等行驶非必要开启的设备。

S6、将试验车在室温20～30℃条件下放置至少6h，直到试验车主要总成部件的润滑油、冷却液与室温之差在±2℃范围内。本实施例中，主要总成包括发动机、底盘、车身和电气设备等基本部分。

S7、将试验车调整至“自动驱动”模式，在底盘测功机上按照预设工况进行循环行驶。本实施例中，预设工况为GB/T 18386-2017(电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法)中附录B规定的NEDC(新欧洲行驶循环)工况。循环行驶由4个市区循环和1个市郊循环组成，行驶速度公差为±2km/h，时间公差为±1s。在每个完整循环中，允许超出公差范围的累计时间不超过4s。

本实施例中，在进行循环行驶时：

a)对最高车速大于等于120km/h的试验车，进行市郊循环部分速度基准最高速度曲线时采用120km/h进行试验；

b)对最高车速小于120km/h的试验车，在工况目标车速大于最高车速时，进行市郊循环相应速度基准最高速度曲线调整为试验车最高车速，使加速踏板完全被踩下进行试验。

使预设工况进行循环行驶期间的停车次数不超过3次，总的停车时间累计不超过15min，停车应发生在一个完整循环结束后，停车期间样车启动开关应处于“关闭”状态，还需要关闭引擎盖试验台风扇，释放制动踏板，而且不能使用外接电源充电。

S8、将试验车在室温20～30℃条件下放置至少6h，直到试验车主要总成部件的润滑油、冷却液与室温之差在±2℃之内。

S9、将试验车调整至“纯电驱动”模式，在底盘测功机上按照预设工况进行循环行驶试验，试验循环分由4个市区循环和1个市郊循环组成，行驶速度公差为±2km/h，时间公差为±1s。在每个完整循环中，允许超出公差范围的累计时间不超过4s。

本实施例中，在进行循环行驶时：

a)对最高车速大于等于120km/h的试验车，进行市郊循环部分速度基准最高速度曲线时采用120km/h进行试验；

b)对最高车速小于120km/h的试验车，在工况目标车速大于最高车速时，进行市郊循环相应速度基准最高速度曲线调整为试验车最高车速，使加速踏板完全被踩下进行试验。

使预设工况进行循环行驶的停车次数不超过3次，总的停车时间累计不超过15min，停车应发生在一个完整循环结束后，停车期间样车启动开关应处于“关闭”状态，还关闭引擎盖试验台风扇，释放制动踏板，而且不能使用外接电源充电。

S10、当满足以下两个条件中的一条即停止试验：

当车载电量及功率指示仪器给出驾驶员停车指示时，或当车载氢瓶压力低于最低允许气压，引发车载气压指示报警时，停止试验；

在循环行驶中，试验车速度或者速度偏差及时间偏差不能满足规定要求时停止试验。

S11、使试验过程中，速度、时间和里程的采样频率不低于5Hz，每30min记录一次环境温度、相对湿度和大气压，在试验结束后记录试验车驶过的距离D，本实施例中用km表示，测量值按四舍五入圆整到整数，该距离即为预设工况测量的续驶里程。同时记录试验车行驶时间，本实施例中，需精确到分钟。

S12、按照预设方法计算纯电驱动模式下的能量消耗率，本实施例中，按照GB/T18386-2017中4.5.1的方法计算能量消耗率。

S13、计算自动驱动模式下的能量消耗量，具体为：

如图1所示，当燃料电池汽车动力系统结构为串联式，按照如下公式处理试验结果：

DC/DC变换器输出功率P

P

动力电池包输出功率P

P

燃料电池系统功率P

P

DC/DC变换器输出端的总能量E

动力电池包放电的电能E

制动回馈的能量E

燃料电池系统输出的能量E

消耗的氢气所具有的能量

用于试验车驱动的总能量E

E

DC/DC变换器输出能量占总驱动能量的比例η

动力电池放电能量占总驱动能量的比例η

纯电行驶里程D

D

燃料电池系统提供的能量行驶里程D

D

百公里氢气消耗量

消耗的总能量E

能量消耗率C(kJ/km)：

C＝E

如图2所示，如果燃料电池汽车动力系统结构为并联式，按照如下公式处理试验结果：

DC/DC变换器输出功率P

P

动力电池包输出功率P

P

燃料电池系统功率P

P

DC/DC变换器输出端的总能量E

动力电池包放电的电能E

制动回馈的能量E

燃料电池系统输出的能量E

消耗的氢气所具有的能量

用于试验车驱动的总能量E

E

DC/DC变换器输出能量占总驱动能量的比例η

动力电池放电能量占总驱动能量的比例η

纯电行驶里程D

D

燃料电池系统提供的能量行驶里程D

D

百公里氢气消耗量

消耗的总能量E

能量消耗率C(kJ/km)：

C＝E

本实施例的试验方法科学规范，符合当前国内实际情况，可以有效提高氢燃料电池乘用车经济性能测试效率，而且能够为后续开发提供重要的技术支持。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，还包括S14，基于车载氢瓶的余量计算剩余行驶里程，将剩余行驶里程与预存的其他测试的需求里程进行匹配，确定下一项测试。车载氢瓶内还有氢气剩余时，还可以继续行驶，本实施中根据剩余行驶里程为车辆匹配下一项测试，能够达到氢气充分利用的目的，可以有效避免能源浪费。其他测试为若干预先录入的需要车辆行驶的测试项目。

以上的仅是本发明的实施例，该发明不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。