能耗測試的案例
增程式電動汽車能耗測試仿真試驗研究
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。
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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].
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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 自動駕駛測試方法和流程綜述！
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。
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電機性能的“終相當考官”：拆解試驗平臺背后的五大硬核細節
模塊化與柔性化架構
為解決傳統測試設備固定、難以適配多型號電機的痛點，現代平臺采用模塊化設計，顯著提升測試的靈活性和設備利用率。
標準化組合：平臺將功率單元、控制單元和數據采集單元進行標準化設計，能根據不同電機快速更換組件。例如，僅需更換工裝夾具和軟件配方，就可在同一平臺測試0.5kW的伺服電機和2MW的風力發電機。
兼容與擴展：一個工裝夾具通過可配置的接線盒和高低壓自動對接技術，能兼容多種型號產品，顯著降低設備改造成本。
2. 超和高速與高動態加載技術
為應對新能源汽車電機向“高轉速”發展的趨勢，頂和尖平臺已突破相當高的轉速和動態響應限制。
突破轉速相當限：比較新平臺峰值轉速可達32,000 rpm，是普通家用電機轉速的20倍以上。為實現這一目標，需解決振動、軸承傳動和穩定性三大核心挑戰。
高動態響應：采用直線電機或高性能伺服電機作為負載，可模擬0.1毫秒級的位置階躍信號，用于測試伺服電機在急加速、急減速等瞬態工況下的跟隨誤差。
3. 高精度測量與模擬技術
測試數據的準確性直接關系到電機性能評估的可靠性，這要求傳感器和模擬電源具備相當高的精度。
多參數精和密測量：系統能同步捕獲電壓、電流、扭矩、轉速、溫度、振動等多種參數。工業場景下，電流、電壓測量精度通常要求達到±0.1%FS（滿量程精度），轉速、扭矩精度優于±0.2%FS。伺服電機的編碼器反饋分辨率可達23位，用于分析微小誤差。
高保真環境模擬：為精和準評估電機實際表現，平臺會使用變頻電源、電池模擬器等高精度設備，模擬真實上電環境，避免電網波動干擾測試結果。
4. 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。
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Lead Engineer, Durability CAE
(高級)主管工程師-耐久 CAE 仿真
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Lead Engineer -Vehicle Emission/Energy Test
主管工程師- 整車排放及能耗測試室測試
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車輛動力學 CAE 工程師
展開 一機多用、節能高和效，這才是好用的電機試驗平臺
電機試驗平臺的核心優勢，在于高剛性穩定、高精度測量、靈活適配、智能高和效、安全可靠、節能經濟，能為電機研發、生產與質檢提供全流程、高可信度的測試保障，已從單純測試工具，升級為驅動產業創新、保障產品質量的關鍵基礎設施。
一、機械結構：穩如磐石，測試基準可靠
超和高剛性與抗振性
采用 HT300/400 高強度鑄鐵或鑄鋼，經充分時效處理消除內應力；加厚面板搭配密集井字 / 蜂窩加強筋結構，受力變形小、振幅低，可有效抑和制電機高速運轉、突變負載帶來的振動干擾，保證測試基準穩定。
精和密安裝基準
工作面平面度、T 型槽公差精度高，確保電機、測功機、傳感器安裝同軸度與定和位精度，大幅降低因安裝不對中產生的測量誤差。
強承載與長壽命
承載范圍廣，可適配從微型伺服電機到兆瓦級大型電機等各類機型；工作面耐磨防腐，結構穩定耐用，使用壽命長。
集成化設計
預留 T 型槽、地腳孔、電纜及冷卻管路通道，設備安裝、布線、調試一步到位，現場施工更簡潔高和效。
二、測試性能：精和準高和效，數據可信
高精度動態測量
配備高精度扭矩 / 轉速傳感器、高頻率寬頻采樣與高速并行采集模塊，可完整捕捉電機啟動、制動、階躍負載等瞬態特性，關鍵電氣與機械參數測量精度高，數據真實可信。
全參數覆蓋測試
可同步測量電壓、電流、功率、效率、溫升、振動、噪聲等指標，支持空載、負載、堵轉、耐久、效率 MAP 等全項性能測試，實現對電機的多方位 “體檢”。
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。
展開 電動汽車續駛里程波動原因分析及建議
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。
3.完善標識管理，正確引導消費者
一是完善標識管理，給與消費者更多參考信息。在綜合工況續駛里程基礎上，結合權威機構多種應用場景的測試，在產品標識中增加高溫空調制冷、低溫空調制暖、高速等典型場景的續駛里程，保障消費者能夠根據自身的駕駛環境及條件合理選擇產品，避免使用條件差異性導致的里程過大問題。
二是企業在宣傳時應正確引導消費者。企業及第三方平臺在產品宣傳時，要正確和積極的引導消費者，絕不能把60公里等速測試作為宣傳誤導消費者。
4.提升電動汽車儲能及節能核心技術
一是提高動力電池能量密度。提高磷酸鐵鋰、三元電池等當前規模化應用的動力電池能量密度，同時對固態電池、鋰硫電池等新型電池、材料和工藝進行研發和驗證，在不增加電池載重基礎上，提升電動汽車續駛里程。
二是提升電動汽車及關鍵部件的節能技術。提升整車造型、關鍵部件輕量化及高效率驅動和制動回饋系統等技術水平，減少電動汽車行駛能耗；加快低溫電池、熱泵空調及關鍵耗能附件技術及應用，提升電動汽車能耗利用率。提升動力電池循環壽命、生產一致性及系統管理水平（包括熱管理），降低電池容量衰減速度。
5.創新運營模式，建立維保體系
一是構建符合消費者工況的里程服務。
展開 行業分享丨應對AI浪潮，民營企業該如何精準接招？
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p>圖：重慶三友聯合Altair探索CAE+AI應用</p><p><strong>2024年8月，Altair專門組織了一期“AI 賦能，加速三友數字化升級”交流會，全面展示AI技術應用與仿真技術深度融合的潛力：</strong>譬如可以通過Altair的RapidMiner數據分析與人工智能工具，幫助重慶三友業務部門實現產品研發、質量管理、產品測試、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。</p><p><strong> ↓Altair Al嵌入式設計和仿真工作流程探索↓ </strong></p><p><br></p><p>沈文君非常篤定，重慶三友要發展成為一家受人尊敬的汽車底盤智能系統科技公司，<strong>對新技術一定需要海納百川、兼收并蓄，以創新的思維和務實的行動引領著企業不斷突破自我，實現逆勢增長。</strong></p><p><br></p><p><strong>03、聚焦可持續與智能化、共謀跨越式發展</strong></p><p><br></p><p>翻開沈文君的履歷，1984年起，沈文君在清華大學度過了10年的本科、研究生和助教生涯，為此后30年的汽車行業外企生涯奠定了堅實的技術基礎。從伊頓（Eaton）到德爾福（Delphi）派克電氣再到考泰斯（Kautex），沈文君任職的每一家企業都是細分領域全球頂尖公司，最高也做到了亞洲區總裁的職位。
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