能耗測試
關注創建者：EDC電驅未來 創建時間：2023-10-20
能耗測試的實例教程
摘 要：增程式電動汽車采用與傳統混合動力電動汽車同樣的能耗測試標準，但二者在工作原理和系統構架等方面存在顯著差異。通過搭建增程式電動汽車仿真模型，采用全球統一的輕型車測試循環（WLTC）工況進行電量消耗模式（CD）和電量保持模式（CS）的能耗仿真試驗，再基于實車試驗室數據對仿真模型進行對比驗證。最后，開展采用中國輕型汽車行駛工況（CLTC）的能耗仿真試驗，分析增程式電動汽車在兩種不同工況下的能耗表現。結果表明：采用仿真手段能較好地實現對增程式電動汽車的能耗測試，且綜合結果與試驗室數據較為相符，采用CLTC工況的能耗測試表現要顯著優于WLTC工況的能耗測試表現。
關鍵詞：增程式電動汽車;能耗測試;仿真試驗;循環工況;純電利用系數;
引言
隨著能源和環境問題的日趨嚴峻，新能源汽車成為國家政策和汽車行業關注的重點[1,2]。作為傳統燃油車型和純電動汽車的過渡車型，混合動力電動汽車兼具長續航和低能耗等特點，并衍生出各種構架方案[3,4,5]。其中，增程式電動汽車將發動機和發電機結合為增程器，再匹配動力電池、驅動電機以及控制系統，具備短距離純電行駛模式和長距離增程行駛模式，保證發動機在工作時始終位于最高效率點，燃油經濟性達到最高，對整車的能耗和排放水平的降低尤為明顯[6,7]。同時，由于發動機不直接參與驅動系統，省去了變速箱等機械結構，由驅動電機直接驅動，整體結構更加簡單，故障率低，還具備了純電動汽車的高加速性能，成為現階段新能源汽車的重要發展方向之一[8]。
目前，針對增程式電動汽車的能耗研究，主要集中在增程器的匹配設計和優化、整車能量管理策略和智能算法，以及新型儲能系統的研究等方面，嘗試從不同的角度來降低增程式電動汽車的能耗水平[9,10,11]。但目前的這些研究內容，對能耗水平的評價方法不一，且多以單一的仿真手段開展。
展開 測得當加熱機構溫度由25℃提升至150℃時升溫段與恒溫段恒累計70分鐘總功，加熱機構輸入累積能耗16.799kwh，流體累積輸出熱功12.727kwh，由η=輸出功率(Pout)/輸入電能(Pin)，得平均熱效率為84.8%，其實驗結果如圖9所示，符合設計規范。
圖9：動態模溫設備加熱效率量測
能耗測試：
本實驗將進行能耗測試，其實驗分為對照組（定模溫機與水冷機）與實驗組（動態模溫設備）進行比較，分別進行100次模次射出，并以功率計與計時器記錄能耗與時間。其對照組生產時間為70分，累計能耗約為16.799kWh，實驗組100模次生產，生產時間為50分，累計能耗為12.727Wh，實驗組與對照組之比較，能耗節約24.2%。實驗結果如圖10。
并可看出傳統冷熱制程因冷熱媒體之管路連接復雜，能量損失高，鏡片易有光澤度不佳、產生留痕等問題，而動態模溫機因加熱與冷卻機構二機一體，且內建切換閥組，可有效縮短冷熱媒至模具的距離，有效減少能量損失，可有效消除因模溫損失所產生之缺陷。
圖10：對照組與實驗組之能耗測試
結果與討論
本研究依據射出成型產品的加熱冷卻需求，產出動態模溫設備。經過上述研究之后，本文可歸納下列結論：
采用改良型殼版式熱交換器可提升冷卻性能，并與水冷機進行比較，可節省設備成本。
動態模溫設備應用于3C產品之快速熱制程，模具升降溫時間比較傳統方式可縮短28.6%。
謝志
本研究計劃承蒙經濟部能源局提供經費補助（計劃編號112-E0204），特此致謝。
資料來源
[1]. 王祥安，“料管感應加熱線圈分析設計技術報告”，能專計劃成果資料，財團法人精密機械研究發展中心，民國104年。
[2].
展開 備注：這份參考文件為《Comparison Of The Fast Charging Capability Of Different Electric Vehicles From An User Perspective》
第一部分 P3 Automotive 做的測試結果
這家公司涵蓋的車型主要包括，Taycan、EQS、E-tron、Tesla的Model 3、X、S，寶馬的iX3、奔馳的EQA和大眾的ID3&ID4，Polestar 2和福特的Mach E。在10%~80%的窗口里面，P3給出了他們的測試結果，主要典型的車型包括：
l保時捷Taycan 平均充電功率184kW，峰值270kW
l奔馳EQS 平均充電功率164kW，峰值207kW
l奧迪Etron 平均充電功率146kW，峰值150kW
lModel 3 平均充電功率146kW，峰值250kW
備注：這個峰值和平均的關系，各家都能做很多的測試，受環境溫度影響
圖1 P3 測試得到的國外車型的充電功率
P3順便做了一個能耗的測試
圖2 車輛的WLTP能耗和ADAC Ecotest的數據
因此把每個車根據充電的10分鐘和20分鐘的能量，再加上能耗考慮，就出來了一個充電10分鐘能跑多少公里，充電20分鐘能跑多少公里，這樣一個數據出來。P3的數據為，EQS的數據最高，這個108kWh的電池能夠接受一個相對持續和恒定的充電功率，10分鐘144公里，20分鐘266公里。
展開 定位測試：測試自動駕駛汽車的定位精度和準確性，如GPS、IMU、視覺定位等。
決策測試：測試自動駕駛汽車的決策系統是否能夠正確地分析和處理傳感器數據，做出準確的決策，如路徑規劃、障礙物避讓等。
控制測試：測試自動駕駛汽車的控制系統是否能夠正確地控制車輛，如轉向、加速、制動等。
性能測試
性能測試是評估自動駕駛汽車性能的測試類型。這種測試類型通常包括以下內容：
行駛測試：測試自動駕駛汽車在不同道路和環境下的行駛性能，如最高速度、加速度、制動距離等。
能耗測試：測試自動駕駛汽車的能耗情況，包括續航里程、能量利用率等。
通信測試：測試自動駕駛汽車的通信性能，如V2V、V2I通信等。
穩定性測試
穩定性測試是評估自動駕駛汽車穩定性的測試類型。通常包括以下內容：
路面測試：測試自動駕駛汽車在不同路面條件下的穩定性，如濕滑、崎嶇、高速公路等。
車輛負載測試：測試自動駕駛汽車在不同載荷下的穩定性，如人員、貨物、器材等。
車輛懸掛測試：測試自動駕駛汽車的懸掛系統是否能夠保持穩定性，如轉向時的懸掛抖動等。
安全性測試
安全性測試是評估自動駕駛汽車安全性的測試類型。通常包括以下內容：
駕駛員干預測試：測試自動駕駛汽車在必要時是否能夠及時通知駕駛員進行干預，如緊急制動、手動控制等。
展開 Vehicle Emission/Energy Test Lead Engineer
整車排放及能耗測試室測試主管工程師
Vehicle Propulsion
(Lead)Engineer e-Machine Developer
電機開發工程師
(Sr) Lead Engineer_Electric Drive SW Engineer
電驅軟件（高級）主管工程師
(Sr.)
能耗測試的最新內容
能量回饋與綠色節能技術
電機測試尤其是大功率電機測試時能耗巨大，能量回饋技術成為主流，大幅降低了測試成本。
四象限能量回饋：高和端平臺采用四象限變頻技術，將被測電機在發電狀態產生的電能回饋至電網，而非通過電阻消耗掉。在大功率測試中，這種方案節能效率可超過65%。
對拖測試結構：另一種方案是將兩臺電機機械耦合，一臺電動，一臺發電，讓能量在內部循環利用，特別適合批量出廠測試。
5.
四象限能量回饋，綠色節能
采用四象限變頻技術，可將測試過程中的電能凈化后回饋電網，節能效率高，顯著降低大功率電機測試的能耗與運行成本。
三、系統適配：靈活通用，一機多用
模塊化架構
采用功率、控制、采集、負載單元標準化組合設計，換型快、調試簡單，兼容寬電壓、寬功率范圍，覆蓋直流、交流、伺服、永磁同步等全類型電機。
、能耗優化、工藝優化和設備預測性維護等場景的數據建模和AI應用；通過Altair的Graph Studio的數據編制平臺幫助重慶三友構建數據中臺和知識圖譜應用，實現企業數據的快速融合和應用，打破數據孤島；還可以通過Altair的Graph Studio知識圖譜平臺結合第三大模型的本地化部署應用，構建“生產運營指揮大腦”，打造重慶三友的企業大模型。
結果表明：采用仿真手段能較好地實現對增程式電動汽車的能耗測試，且綜合結果與試驗室數據較為相符，采用CLTC工況的能耗測試表現要顯著優于WLTC工況的能耗測試表現。
關鍵詞：增程式電動汽車;能耗測試;仿真試驗;循環工況;純電利用系數;
引言
隨著能源和環境問題的日趨嚴峻，新能源汽車成為國家政策和汽車行業關注的重點[1,2]。
圖9：動態模溫設備加熱效率量測
能耗測試：
本實驗將進行能耗測試，其實驗分為對照組（定模溫機與水冷機）與實驗組（動態模溫設備）進行比較，分別進行100次模次射出，并以功率計與計時器記錄能耗與時間。其對照組生產時間為70分，累計能耗約為16.799kWh，實驗組100模次生產，生產時間為50分，累計能耗為12.727Wh，實驗組與對照組之比較，能耗節約24.2%。實驗結果如圖10。
能耗測試：測試自動駕駛汽車的能耗情況，包括續航里程、能量利用率等。
通信測試：測試自動駕駛汽車的通信性能，如V2V、V2I通信等。
穩定性測試
穩定性測試是評估自動駕駛汽車穩定性的測試類型。
高級主管工程師,全生命周期碳排放評估
Test Device Engineer
測試設備工程師
Vehicle Emission/Energy Test Lead Engineer
整車排放及能耗測試室測試主管工程師
CAE 仿真
ENV Verification Lead Engineer
環保屬性驗證工程師
Lead Engineer -Vehicle Emission/Energy Test
主管工程師- 整車排放及能耗測試室測試
平均充電功率164kW，峰值207kW
l奧迪Etron 平均充電功率146kW，峰值150kW
lModel 3 平均充電功率146kW，峰值250kW
備注：這個峰值和平均的關系，各家都能做很多的測試，受環境溫度影響
圖1 P3 測試得到的國外車型的充電功率
P3順便做了一個能耗的測試
加快中國汽車工況驗證及導入工作，并完善測試環境及附件能耗等測試標準及規程。從而能夠準確評估電動汽車能耗水平，為雙積分及其他財稅補貼政策提供準確依據，另外可以讓消費者更真實的了解不同汽車產品的真實能耗水平，從而準確評估電動汽車可達里程和使用過程中的費用。
三是加強儀表等相關標準測試及測試方法的研究，保證續駛里程的真實性與可靠性，減少由于顯示問題導致的拋錨及安全問題。
