CN116559576A - 一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法 - Google Patents

一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，属于汽车测试领域；能耗台架试验方法包括：先进行试验预处理；根据试验类型设置第一温箱、第二温箱和第三温箱内的环境参数；设置测功机的阻力数值；通过驾驶机器人控制油门踏板模拟信号输出，以使汽车机舱内部件中的前电驱动系统输出轴的输出转速乘以车轮周长，与车速循环曲线一致；采集不同试验类型下被测部件的测试数据，其中，测试数据包括：电流数值和电压数值；根据测试数据，计算纯电汽车在高温试验下和低温试验下的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比。申请利用台架试验代替实车试验，解决了目前车辆高低温能量消耗试验依赖实车，导致试验节点滞后及开发风险大的问题。

Description

一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法
技术领域
本公开一般涉及汽车测试技术领域，具体涉及一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法。
背景技术
在纯电动汽车迅猛发展的背景下，电池能量密度也得到了提升，电动汽车“续驶里程焦虑”问题得到解决，使得“高低温环境下能量消耗（车辆续驶里程衰减）”问题变得更加突出，其中低温环境下续航里程衰减可达35%~40%左右，直接制约着纯电动车的发展。如何评价高低温环境下电动汽车能量消耗愈加重要，我国在2001年就参照ISO8714发布了GB/T18386《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法》的第一版，而后又进行了四次修订，目前最新版本为GB/T18386-2021。
然而GB/T18386-2021面向的测试对象为实车，其测试节点位于车辆开发周期的末期，也造成了试验节点滞后、开发风险大等问题；同时通过实车进行测试试验时，由于需要进行多次的高低温试验，那么在环境温度需要多次调整的情况下，依赖实车进行测试也会出现试验效率低下的问题，为此，我们提出一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法用以解决上述问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种不依赖实车、可计算得到多种评价参数的用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法；
本发明提供一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，所述台架包括第一温箱、第二温箱和第三温箱；所述第一温箱内放置有汽车机舱内部件、所述第二温箱内放置有汽车空调箱体内芯体、所述第三温箱内放置有动力电池及后电驱动系统，集成有电控；
所述能耗台架试验方法包括如下步骤：
S100：进行试验预处理；
S200：根据试验类型设置所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱内的环境参数；所述环境参数包括：试验温度、湿度和供风量；所述试验类型包括：低温试验、常温试验和高温试验；
S300：设置测功机的阻力数值；
S400：通过驾驶机器人控制油门踏板模拟信号输出，以使所述汽车机舱内部件中的前电驱动系统输出轴的输出转速乘以车轮周长，与车速循环曲线一致；
S500：采集不同试验类型下被测部件的测试数据；所述测试数据包括：电流数值和电压数值；
S600：根据测试数据，计算所述纯电汽车在高温试验和低温试验下的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比。
根据本发明提供的技术方案，所述步骤S200：根据试验类型设置所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱内的环境参数中，所述试验温度与湿度的设置包括：
在常温试验下，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为23±2℃，湿度设置为60%；
在高温试验中的一组试验中，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为35±2℃，湿度设置为60%；
在高温试验中的另一组试验中，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为40±2℃，湿度设置为60%；
在低温试验中的一组试验中，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为-7±2℃，湿度设置为40%；
在低温试验中的另一组试验中，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为-20±2℃；
其中，在所述高温试验下，根据进风温度曲线控制所述第二温箱的进风温度；在所述低温试验下，所述第二温箱的进风温度与所述第一温箱、所述第三温箱的试验温度一致。
根据本发明提供的技术方案，所述台架还包括对应于所述第一温箱设置的第一变频风机和对应于所述第二温箱设置的第二变频风机；
所述步骤S200：根据试验类型设置所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱内的环境参数中，所述供风量的设置包括：
将机舱区域代理模型置入所述台架的上位机，通过机舱区域代理模型计算得到各时刻所述第一温箱的换热器需求进风量，并将所述换热器需求进风量发送至所述第一变频风机控制器；
控制所述第二变频风机按照原车鼓风机最大档风量运行，在预设时长后，风量调整至原车鼓风机中档风量。
根据本发明提供的技术方案，所述能耗台架试验方法还包括：
在所述高温试验下，在蒸发器出风后方均匀布置多个温度传感器，以所述温度传感器所测得的平均温度值作为第一监测点，形成压缩机闭环控制；
在所述低温试验下，将所述蒸发器替换为暖风芯体，以所述温度传感器所测得的温度平均值作为第二监测点，形成热泵或者PTC闭环控制。
根据本发明提供的技术方案，所述步骤S400：通过驾驶机器人控制油门踏板模拟信号输出，以使所述汽车机舱内部件中的前电驱动系统输出轴的输出转速乘以车轮周长，与车速循环曲线一致，具体包括：
S401：获取所述车速循环曲线中各时刻的速度；
S402：根据各时刻的速度、所述纯电汽车的车轮直径，计算得到对应于所述前电驱动系统输出轴在各时刻的所述输出转速；
S403：通过驾驶机器人控制油门踏板，以控制所述前电驱动系统输出轴按照所述输出转速旋转，使所述输出转速乘以车轮周长与所述车速循环曲线一致。
根据本发明提供的技术方案，所述步骤S600：根据测试数据，计算所述纯电汽车在高温试验和低温试验下的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比，具体包括：
S601：获取测试数据，并根据如下公式（1）和公式（2）分别计算得到动力电池的电能变化量和基于该电能变化量的能量消耗量；
公式（1）
其中，表示为常规试验后，动力电池的电能变化量，单位为瓦时（Wh）；表示动力电池在t时刻的电压数值，单位为伏特（V）；/>表示为动力电池在t时刻的电流数值，单位为安培（A）；/>表示为试验开始时刻，/>表示为试验结束时刻，单位均为秒（S）；
公式（2）
其中，表示为基于该电能变化量的能量消耗量，单位为瓦时每千米（Wh/km）；表示为在试验开始到试验结束的时间内所述纯电汽车的行驶里程，单位为千米（km）；
S602：根据所述动力电池的电能变化量和基于该电能变化量的能量消耗量，并，通过如下公式（3）计算得到所述续驶里程；
公式（3）
其中，表示为续驶里程，单位为千米（km）；
S603：根据所述续驶里程，并，通过如下公式（4）计算得到所述能量消耗量；
公式（4）
其中，表示为每次试验结束后，外部向所述纯电汽车充入的电量，单位为瓦时（Wh）；/>表示为基于从外部获取的能量消耗量，单位为瓦时每千米（Wh/km）；
S604：将关键的被测部件的测试数据代入到所述公式（1），并结合如下公式（5），计算得到所述关键部件能耗占比；
公式（5）
其中，表示为关键部件能耗占比；/>表示为关键的被测部件的电能变化量。
根据本发明提供的技术方案，所述试验方法还包括：根据测试数据，计算所述纯电汽车的高温续驶里程下降率、低温续驶里程下降率、高压系统的能量消耗量占比和低压系统的能量消耗量占比；所述高压系统至少包括：所述压缩机和所述PTC；所述低压系统至少包括：电子风扇、原车鼓风机和水泵；
所述纯电汽车的高温续驶里程下降率根据如下公式（6）计算得到：
； 公式（6）
其中，表示为高温续驶里程下降率；/>表示为高温试验下的续驶里程；所述表示为常温试验下的续驶里程；
所述低温续驶里程下降率根据如下公式（7）计算得到：
公式（7）
其中，表示为低温续驶里程下降率；/>表示为低温试验下的续驶里程；
所述高压系统的能量消耗量占比根据如下公式（8）计算得到：
公式（8）
其中，表示为高压系统的能量消耗量占比；/>表示为高压系统在X试验环境下的电能变化量；/>表示为高压系统在X试验环境下的续驶里程；
所述低压系统的能量消耗量占比根据如下公式（9）计算得到：
所述公式（9）
其中，表示为低压系统的能量消耗量占比；/>表示为低压系统在X试验环境下的电能变化量；/>表示为低压系统在X试验环境下的续驶里程。
根据本发明提供的技术方案，所述步骤S100：进行试验预处理，包括：
S101：确认被测部件的状态以及冷却液、制冷剂和润滑油的加注；所述被测部件为设置于所述第一温箱、所述第二温箱或者所述第三温箱内的部件，所述部件至少包括：所述前电驱动系统、所述动力电池、散热器、冷凝器、PTC芯体、板式换热器、所述压缩机和水泵；
S102：确认所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱中各部件之间的位置关系与设计保持一致；
其中，所述前电驱动系统安装至测功机上；所述汽车空调箱体内芯体安装至供风风道中，且封堵住所述汽车空调箱体内芯体与风道壁之间的空隙；所述动力电池及后电驱动系统的离地高度为参考实车真实离地高度；
S103：在试验室温度为23±2℃下，将所述测功机设置为道路模拟模式，并将等速100km/h车速折算成所述前电驱动系统输出轴的输出转速，并以该输出转速运行，以使所述动力电池放电；
S104：当车速持续30分钟不能达到最高车速的65%时，结束动力电池放电；
S105：对所述动力电池进行充电，充电结束后的12h内，对所述动力电池进行浸件。
综上所述，本技术方案具体地公开了一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，具体包括：事先进行试验预处理，包括确定部件的自身状态以及安装位置、动力电池进行放电与充电以及对被测部件进行浸件等等；根据试验类型设置所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱内的环境参数；所述环境参数包括：试验温度、湿度和供风量；所述试验类型包括：低温试验、常温试验和高温试验，具体每个试验的次数可以根据需求进行设定与开展；设置测功机的阻力数值，模拟不同试验环境下的真实行车阻力；通过驾驶机器人控制油门踏板模拟信号输出，以使汽车机舱内部件中的前电驱动系统输出轴的输出转速乘以车轮周长，与车速循环曲线一致，进而模拟实车的行驶状态；最后在试验中，采集不同试验类型下被测部件的测试数据，再根据测试数据计算所述纯电汽车在高温试验和低温试验下的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比等。
针对行业内无纯电汽车系统集成能量消耗台架试验方法，无法开展台架实时测试的局限性这一问题，本发明通过将被测部件集成至台架上的各温箱中，通过上位机单独控制各温箱的测试参数进而控制温箱内的被测部件所处的测试环境接近真实实车测试环境，最后试验采集并计算得到的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比等整车性能参数指标，用于评价整车或者单个被测部件的各项性能，解决了系统集成试验依赖实车，导致的试验节点滞后以及开发风险大的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法的流程示意图。
图2为一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法中的台架结构示意图。
图3为一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法中的第一种进风温度曲线示意图。
图4为一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法中的第二种进风温度曲线示意图。
图5为一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法中的温湿度控制范围图。
图中标号：100、第一温箱；200、第二温箱；300、第三温箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
请参考图1所示的本实施例提供的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法的流程意图和图2所示的台架结构示意图，
所述台架包括第一温箱100、第二温箱200和第三温箱300；所述第一温箱100内放置有汽车机舱内部件、所述第二温箱200内放置有汽车空调箱体内芯体、所述第三温箱300内放置有动力电池及后电驱动系统，并集成有电控；其中，纯电汽车中的整个电驱动系统（包括电机、电控和减速器等）、电池被称之为三电；
具体地，台架为汽车机舱部件、汽车空调箱体内芯体和电池及后电驱系统提供的环境温度、环境湿度、空气流量、电驱动系统转速或扭矩等应符合测试要求，台架提供的环境温度、环境湿度、空气流量、电驱动系统转速或扭矩应满足测试工况精度要求。台架还可为前端冷却模块、电驱动系统、压缩机、水泵等汽车机舱部件提供类似于实车运行的温度、湿度、流场环境边界条件。台架为汽车空调箱体内芯体内的蒸发器、内置冷凝器、PTC芯体等提供类似于实车运行的温度、湿度、流场环境边界条件。台架为动力电池及后电驱动系统（如被测车型为四驱车型）提供温度及地面热辐射的环境边界条件（辐射板温度可设置50℃-75℃下的任一值），台架基本构型可参考图2。
所述能耗台架试验方法包括如下步骤：
S100：进行试验预处理，进行试验前的准备工作；
S200：根据试验类型设置所述第一温箱100、所述第二温箱200和所述第三温箱300内的环境参数；所述环境参数包括：试验温度、湿度和供风量；所述试验类型包括：低温试验、常温试验和高温试验；
具体地，在本次能量消耗率和续驶里程试验中分别进行了如下试验：常温试验、高温试验1、高温试验2、低温试验1、低温试验2；而环境参数的设定也是根据试验类型进行调整且最大程度的模拟实车驾驶环境。
S300：设置测功机的阻力数值，模拟被测部件在道路上的运行状况；
具体地，道路载荷测量与测功机设定参照GB/T 18386.1-2021中6.1.1要求，其中，对测功机的阻力数值的设定进行调整以模拟-7℃及-20℃下被测部件在道路上的运行状况。将常温试验下，续驶里程测试中的测功机阻力值的A、B、C乘以1.1倍，作为低温试验1的测功机阻力设定，将上述A、B、C乘以1.3倍，作为低温试验2的测功机阻力设定。
S400：通过驾驶机器人控制油门踏板模拟信号输出，以使所述汽车机舱内部件中的前电驱动系统输出轴转速乘以车轮周长，与车速循环曲线一致；此处，车速循环曲线可参见按照GB/T18386.1—2021中4.4的要求，由于本次试验不采用实车，所以通过将车速折算成前电驱动系统输出轴的转速模拟实车行驶。
S500：采集不同试验类型下被测部件的测试数据；所述测试数据包括：电流数值和电压数值，分别用于测试被测部件在常温试验、高温试验1、高温试验2、低温试验1、低温试验2中不同的性能表现。
S600：根据测试数据，计算所述纯电汽车在高温试验下和低温试验下的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比。
通过上述计算得到的性能数据，能够分析整车在高温和低温情况下的能量消耗量、续驶里程、以及关键部件在整车端的性能表现，所以在应用该方法时有如下效果：（1）可在车型开发初期通过系统集成后的性能表现，识别系统问题，降低开发风险及成本；（2）获得系统集成后能量消耗量、续驶里程、续驶里程下降率、高低温环境高低压电耗、关键部件能耗占比等；（3）在研发初期的样件选型中，通过置换被测部件，可明确不同部件对部件性能对整车的影响，高效准确的优选出最优匹配方案。
具体地，所述步骤S200：根据试验类型设置所述第一温箱100、所述第二温箱200和所述第三温箱300内的环境参数中，所述试验温度与湿度的设置包括：
在常温试验下，将所述第一温箱100内和所述第三温箱300内的试验温度设置为23±2℃，湿度设置为60%；
在高温试验中的一组试验中，将所述第一温箱100内和所述第三温箱300内的试验温度设置为35±2℃，湿度设置为60%；
在高温试验中的另一组试验中，将所述第一温箱100内和所述第三温箱300内的试验温度设置为40±2℃，湿度设置为60%；
在低温试验中的一组试验中，将所述第一温箱100内和所述第三温箱300内的试验温度设置为-7±2℃，湿度设置为40%；
在低温试验中的另一组试验中，将所述第一温箱100内和所述第三温箱300内的试验温度设置为-20±2℃，温度过低时不对湿度进行限定；
其中，在所述高温试验下，根据进风温度曲线控制所述第二温箱200的进风温度；在所述低温试验下，所述第二温箱200的进风温度与所述第一温箱100、所述第三温箱300的试验温度一致；而常温试验下，空调不开启，车舱内无供风需求。
由于不同的温箱中放置有不同的测试组件，以第二温箱200设有汽车空调箱体内芯体为例，根据高温试验1和高温试验2可知，在外界炎热的环境下，需要由汽车空调箱体内芯体制冷，以降低车舱内的温度；在本实验中高温工况通过设置为内循环，即蒸发器前进风来源于乘员舱，随着空调系统对乘员舱制冷，乘员舱温度逐渐下降，所以此时该温箱内进风温度会逐渐降低由高温下降至室温，遵循图3曲线和图4曲线的走向。
需要注意的是，图3与图4所示的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法中的第一种进风温度曲线示意图和第二种进风温度曲线示意图的横坐标均表示为时间，单位为秒；纵坐标均表示为温度，单位为摄氏度；同时两个进风温度曲线的确定是由实车真实试验采集得到并可由车企提供；此外，上述试验的环境参数也非固定值，在此不做特殊的限定，以能够模拟多种试验环境为目的即可；而图5所示的温湿度控制范围图，横坐标为露点温度，单位为℃；纵坐标为相对湿度，单位为RH%；在本试验中引入湿度作为环境参数，可以观察整车端热泵的结霜和除霜的效果。
结合前述内容可知，测功机为汽车机舱部件中的前电驱动系统提供阻力加载，在实际的应用中，测功机的转速范围为0r/min~3000r/min，扭矩范围-4000~4000N*m，其他要求应参考GB 18352.6-2016中CD.2.2、CD.2.3、CD.2.4中要求。试验温度也称干球温度，台架的试验温度可控范围应为-20℃~60℃，稳态供风工况下台架试验温度控制精度为±0.5℃，瞬态供风工况下台架试验温度控制精度为±2℃，温度测量位置位于被测部件前端150mm处；台架湿度控制精度为±5%RH，湿度测量位置位于被测部件前端150mm处。
其中，稳态供风和瞬态供风分别对应于模拟车辆以恒定的速度行驶和模拟车辆变速行驶的两种状态。具体地，针对到各个温箱中的具体部件而言，台架为前端冷却模块供风范围为0m3/h~10000m3/h，风速变化率为±2m/s，蒸发器、热泵内置换热器、PTC芯体供风量范围为0m3/h~600m3/h，风速变化率为±1m/s。供风速度稳定性范围为±3%、风速分布均匀度范围为±3%。0~1000m3/h风量，供风量精度要求±3%，1000~5000m3/h风量，供风量精度±2%，5000~10000m3/h风量，供风量精度±1%，风速的测量位置位于被测部件前50mm处。台架应为被测部件提供运行工况实时一致的进风量，结合下文可知，此处的进风量通过机舱区域代理模型计算得到。
进一步地，所述台架还包括对应于第一温箱100设置的第一变频风机和对应于第二温箱200设置的第二变频风机，第二变频风机用于代替原车上的鼓风机；
所述步骤S200：根据试验类型设置所述第一温箱100、所述第二温箱200和所述第三温箱300内的环境参数中，所述供风量的设置包括：
将机舱区域代理模型置入所述台架的上位机，通过机舱区域代理模型计算得到各时刻所述第一温箱100的换热器需求进风量，并将所述换热器需求进风量发送至第一变频风机控制器；
机舱区域代理模型根据换热器进风量与车速、AGS开度、风扇转速之间的关系建立得到，计算出各时刻的需求换热器进风量并发送给变频风机的控制器，该控制器根据计算出的需求换热器进风量控制变频风机转速，从而输出相应风量，进而模型车辆行驶时的外界环境进风，具体构建方式可参见本发明人的另一专利（ZL202110018783.6）内容。
控制所述第二变频风机按照原车鼓风机最大档风量运行，在预设时长后，风量调整至原车鼓风机中档风量；在实际应用过程中，试验开始时，进风量为原车鼓风机最大档风量，15min后风量调整为原车鼓风机中档位风量或由汽车生产企业提供设置方式，进而模拟向车舱内的吹风状态，例如，车辆在炎炎夏日中行驶，驾驶人员会在进入驾驶舱后将空调调至较高档位，此时出风量较大，随后伴随着驾驶舱内温度的下降，驾驶人员会适当的将空调调至相对较低的档位，该过程即为风量由最大档风量调至中间档位风量的过程。
进一步地，能耗台架试验方法还包括：
在所述高温试验下，在蒸发器出风后方均匀布置多个温度传感器，以所述温度传感器所测得的平均温度值作为第一监测点，形成压缩机闭环控制；
在所述低温试验下，将所述蒸发器替换为暖风芯体，以所述温度传感器所测得的温度平均值作为第二监测点，形成热泵或者PTC闭环控制。
根据上述两个监测点，对高低温试验下芯体的出风温度进行监测，保证空调箱体内芯体达到规定的出风温度。
具体地，在所述步骤S400：通过驾驶机器人控制油门踏板模拟信号输出，以使所述汽车机舱内部件中的前电驱动系统输出轴的输出转速乘以车轮周长，与车速循环曲线一致，具体包括：
S401：获取所述车速循环曲线中各时刻的速度，即为获取车速循环曲线各个速度区间中的各时刻速度；
S402：根据各时刻的速度、所述纯电汽车的车轮直径，计算得到对应于所述前电驱动系统输出轴在各时刻的输出转速，具体计算公式（10）如下：
公式（10）
其中，其中，为车速，单位为km/h；d*为纯电汽车的车轮直径，单位为m；Ni为输出转速，单位为r/min；0.06为常数。
S403：通过驾驶机器人控制油门踏板，以控制所述前电驱动系统输出轴按照所述输出转速旋转，使所述输出转速乘以车轮周长与所述车速循环曲线一致。当得到各时刻的输出转速后，以该输出转速驱动前电驱动系统的输出轴转动即可，不需要实车即可完成模拟车辆的行驶。
其中，在进行GB/T18386.1—2021中4.2规定的试验时，按照公式（10）将车速转换为输出转速后，需要按照GB/T18386.1—2021中6.2.1规定的情况时应停止试验。达到试验结束条件时，前电驱动系统输出轴的输出扭矩为0N.m，直至折算车速降至为0km/h。
具体地，所述步骤S600：根据测试数据，计算所述纯电汽车在高温试验下和低温试验下的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比，具体包括：
S601：获取测试数据，并根据如下公式（1）和公式（2）分别计算得到动力电池的电能变化量和基于该电能变化量的能量消耗量；
公式（1）
其中，表示为常规试验后，动力电池的电能变化量，单位为瓦时（Wh）；表示动力电池在t时刻的电压数值，单位为伏特（V）；/>表示为动力电池在t时刻的电流数值，单位为安培（A）；/>表示为试验开始时刻，/>表示为试验结束时刻，单位均为秒（S）；
公式（2）
其中，表示为基于该电能变化量的能量消耗量，单位为瓦时每千米（Wh/km）；表示为在试验开始到试验结束的时间内所述纯电汽车的行驶里程，单位为千米（km）；
S602：根据所述动力电池的电能变化量和基于该电能变化量的能量消耗量，并，通过如下公式（3）计算得到所述续驶里程；
公式（3）
其中，表示为续驶里程，单位为千米（km）；
S603：根据所述续驶里程，并，通过如下公式（4）计算得到所述能量消耗量；
公式（4）
其中，表示为每次试验结束后，外部向所述纯电汽车充入的电量，单位为瓦时（Wh）；/>表示为基于从外部获取的能量消耗量，单位为瓦时每千米（Wh/km）；
S604：将关键的被测部件的测试数据代入到所述公式（1），并结合如下公式（5），计算得到所述关键部件能耗占比，关键被测部件可由技术人员自行选择，主要是观察该部件对整车性能的影响，也可通过置换关键部件进行对比，得到最为匹配部件；
公式（5）
其中，表示为关键部件能耗占比；/>表示为关键的被测部件的电能变化量。
根据测试数据，同时基于公式（1）、公式（2）和公式（3），还可计算纯电汽车的高温续驶里程下降率、低温续驶里程下降率、高压系统的能量消耗量占比和低压系统的能量消耗量占比；其中，高压系统至少包括：压缩机和PTC；低压系统至少包括：电子风扇、原车鼓风机和水泵，所测数据均用于评价整车性能以及指导后续对整车进行调整，相较于采用实车进行测试，该方法可以在车型开发初期就对整车进行综合性的测试，降低开发风险及成本。
所述纯电汽车的高温续驶里程下降率根据如下公式（6）计算得到：
； 公式（6）
其中，表示为高温续驶里程下降率；/>表示为高温试验下的续驶里程；所述表示为常温试验下的续驶里程；
所述低温续驶里程下降率根据如下公式（7）计算得到：
公式（7）
其中，表示为低温续驶里程下降率；/>表示为低温试验下的续驶里程；
所述高压系统的能量消耗量占比根据如下公式（8）计算得到：
公式（8）
其中，表示为高压系统的能量消耗量占比；/>表示为高压系统在X试验环境下的电能变化量；/>表示为高压系统在X试验环境下的续驶里程；
低压系统的能量消耗量占比根据如下公式（9）计算得到：
公式（9）
其中，表示为低压系统的能量消耗量占比；/>表示为低压系统在X试验环境下的电能变化量；/>表示为低压系统在X试验环境下的续驶里程。
此外，还可根据以上公式，并结合公式（11）计算得到整个电驱动系统综合效率；
基于制动能量回收系统，电驱动系统综合效率计算如下；
ηPwr=(|EDrv_output|+|ERev_output|)/(|EDrv_input|+|ERev_input|)×100%；公式（11）
其中，ηPwr表示为：电驱动系统综合效率；EDrv_output表示为：电驱动系统的驱动输出端能量；ERev_output表示为：电驱动系统的回馈输出端能量；EDrv_input表示为：电驱动系统的驱动输入端能量；ERev_input表示为电驱动系统的回馈输入端能量；同时，关于上述所涉及到的电驱动系统的驱动输出端能量、回馈输出端能量、驱动输入端能量和回馈输入端能量的数据均可通过本试验采集得到，通过计算后便可得到用于评价纯电汽车电驱动系统综合效率的性能指标。
具体地，关于步骤S100：进行试验预处理，包括如下步骤：
一、试验前准备
S101：确认被测部件的状态以及冷却液、制冷剂和润滑油的加注；所述被测部件为设置于所述第一温箱100、所述第二温箱200或者所述第三温箱300内的部件，所述部件至少包括：前电驱动系统、所述动力电池、散热器、冷凝器、PTC芯体、板式换热器、所述压缩机和水泵；
S102：确认所述第一温箱100、所述第二温箱200和所述第三温箱300中各部件之间的位置关系与设计保持一致；
其中，所述前电驱动系统安装至测功机上；所述汽车空调箱体内芯体和所述动力电池及后电驱动系统安装至供风风道中，且封堵住所述汽车空调箱体内芯体与风道壁之间的空隙；所述动力电池及后电驱动系统的离地高度为参考实车真实离地高度；
以上步骤S101和步骤S102是对部件安装时的试验前准备，此外，还包括如下内容：
（1）对冷却液、制冷剂及润滑油的要求：冷却液、制冷剂及润滑油必须满足汽车生产企业规定，并按照设计要求加注；
（2）动力蓄电池要求：试验前应按照部件使用说明书要求对部件进行技术检查和保养，确定冷却系统的控制标定程序为最新状态。
此外，试验系统应至少用安装在试验车辆上的动力电池行驶1000/km的磨合里程，动力电池应充到制造厂规定的最大值。
二、试验规程：对动力电池的充放电与浸件
S103：在试验室温度为23±2℃下，将测功机设置为道路模拟模式，并将等速100km/h车速根据公式（10）折算成所述前电驱动系统输出轴的输出转速，并以该输出转速运行，以使所述动力电池放电；
S104：当车速持续30分钟不能达到最高车速的65%时，结束动力电池放电；
S105：对所述动力电池按照GB T 18386.1-2021中6.3.2.3要求进行充电，充电结束后的12h内，对所述动力电池进行浸件，具体浸件要求如表1所示。
以上步骤S103、步骤S104和步骤S105是对动力电池的试验前处理，为保证动力电池在进行实验时电量充足且符合试验要求。
表1 浸件要求
以上描述仅为本发明的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本发明中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本发明中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，其特征在于，所述台架包括第一温箱、第二温箱和第三温箱；所述第一温箱内放置有汽车机舱内部件、所述第二温箱内放置有汽车空调箱体内芯体、所述第三温箱内放置有动力电池及后电驱动系统，集成有电控；
所述能耗台架试验方法包括如下步骤：
S100：进行试验预处理；
S200：根据试验类型设置所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱内的环境参数；所述环境参数包括：试验温度、湿度和供风量；所述试验类型包括：低温试验、常温试验和高温试验；
S300：设置测功机的阻力数值；
S400：通过驾驶机器人控制油门踏板模拟信号输出，以使所述汽车机舱内部件中的前电驱动系统输出轴的输出转速乘以车轮周长，与车速循环曲线一致；
S500：采集不同试验类型下被测部件的测试数据；所述测试数据包括：电流数值和电压数值；
S600：根据测试数据，计算所述纯电汽车在高温试验和低温试验下的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比。
2.根据权利要求1所述的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，其特征在于，
所述步骤S200：根据试验类型设置所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱内的环境参数中，所述试验温度与湿度的设置包括：
在常温试验下，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为23±2℃，湿度设置为60%；
在高温试验中的一组试验中，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为35±2℃，湿度设置为60%；
在高温试验中的另一组试验中，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为40±2℃，湿度设置为60%；
在低温试验中的一组试验中，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为-7±2℃，湿度设置为40%；
在低温试验中的另一组试验中，将所述第一温箱内和所述第三温箱内的试验温度设置为-20±2℃；
其中，在所述高温试验下，根据进风温度曲线控制所述第二温箱的进风温度；在所述低温试验下，所述第二温箱的进风温度与所述第一温箱、所述第三温箱的试验温度一致。
3.根据权利要求2所述的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，其特征在于，所述台架还包括对应于所述第一温箱设置的第一变频风机和对应于所述第二温箱设置的第二变频风机；
所述步骤S200：根据试验类型设置所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱内的环境参数中，所述供风量的设置包括：
将机舱区域代理模型置入所述台架的上位机，通过机舱区域代理模型计算得到各时刻所述第一温箱的换热器需求进风量，并将所述换热器需求进风量发送至所述第一变频风机控制器；
控制所述第二变频风机按照原车鼓风机最大档风量运行，在预设时长后，风量调整至原车鼓风机中档风量。
4.根据权利要求3所述的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，其特征在于，所述能耗台架试验方法还包括：
在所述高温试验下，在蒸发器出风后方均匀布置多个温度传感器，以所述温度传感器所测得的平均温度值作为第一监测点，形成压缩机闭环控制；
在所述低温试验下，将所述蒸发器替换为暖风芯体，以所述温度传感器所测得的温度平均值作为第二监测点，形成热泵或者PTC闭环控制。
5.根据权利要求1所述的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，其特征在于，
所述步骤S400：通过驾驶机器人控制油门踏板模拟信号输出，以使所述汽车机舱内部件中的前电驱动系统输出轴的输出转速乘以车轮周长，与车速循环曲线一致，具体包括：
S401：获取所述车速循环曲线中各时刻的速度；
S402：根据各时刻的速度、所述纯电汽车的车轮直径，计算得到对应于所述前电驱动系统输出轴在各时刻的所述输出转速；
S403：通过驾驶机器人控制油门踏板，以控制所述前电驱动系统输出轴按照所述输出转速旋转，使所述输出转速乘以车轮周长与所述车速循环曲线一致。
6.根据权利要求4所述的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，其特征在于，
所述步骤S600：根据测试数据，计算所述纯电汽车在高温试验和低温试验下的能量消耗量、续驶里程和关键部件能耗占比，具体包括：
S601：获取测试数据，并根据如下公式（1）和公式（2）分别计算得到动力电池的电能变化量和基于该电能变化量的能量消耗量；
公式（1）
其中，表示为常规试验后，动力电池的电能变化量，单位为瓦时（Wh）；/>表示动力电池在t时刻的电压数值，单位为伏特（V）；/>表示为动力电池在t时刻的电流数值，单位为安培（A）；/>表示为试验开始时刻，/>表示为试验结束时刻，单位均为秒（S）；
公式（2）
其中，表示为基于该电能变化量的能量消耗量，单位为瓦时每千米（Wh/km）；/>表示为在试验开始到试验结束的时间内所述纯电汽车的行驶里程，单位为千米（km）；
S602：根据所述动力电池的电能变化量和基于该电能变化量的能量消耗量，并，通过如下公式（3）计算得到所述续驶里程；
公式（3）
其中，表示为续驶里程，单位为千米（km）；
S603：根据所述续驶里程，并，通过如下公式（4）计算得到所述能量消耗量；
公式（4）
其中，表示为每次试验结束后，外部向所述纯电汽车充入的电量，单位为瓦时（Wh）；表示为基于从外部获取的能量消耗量，单位为瓦时每千米（Wh/km）；
S604：将关键的被测部件的测试数据代入到所述公式（1），并结合如下公式（5），计算得到所述关键部件能耗占比；
公式（5）
其中，表示为关键部件能耗占比；/>表示为关键的被测部件的电能变化量。
7.根据权利要求6所述的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，其特征在于，
所述试验方法还包括：根据测试数据，计算所述纯电汽车的高温续驶里程下降率、低温续驶里程下降率、高压系统的能量消耗量占比和低压系统的能量消耗量占比；所述高压系统至少包括：所述压缩机和所述PTC；所述低压系统至少包括：电子风扇、原车鼓风机和水泵；
所述纯电汽车的高温续驶里程下降率根据如下公式（6）计算得到：
； 公式（6）
其中，表示为高温续驶里程下降率；/>表示为高温试验下的续驶里程；所述/>表示为常温试验下的续驶里程；
所述低温续驶里程下降率根据如下公式（7）计算得到：
公式（7）
其中，表示为低温续驶里程下降率；/>表示为低温试验下的续驶里程；
所述高压系统的能量消耗量占比根据如下公式（8）计算得到：
公式（8）
其中，表示为高压系统的能量消耗量占比；/>表示为高压系统在X试验环境下的电能变化量；/>表示为高压系统在X试验环境下的续驶里程；
所述低压系统的能量消耗量占比根据如下公式（9）计算得到：
所述 公式（9）
其中，表示为低压系统的能量消耗量占比；/>表示为低压系统在X试验环境下的电能变化量；/>表示为低压系统在X试验环境下的续驶里程。
8.根据权利要求7所述的一种用于纯电汽车三电及热系统的能耗台架试验方法，其特征在于，
所述步骤S100：进行试验预处理，包括：
S101：确认被测部件的状态以及冷却液、制冷剂和润滑油的加注；所述被测部件为设置于所述第一温箱、所述第二温箱或者所述第三温箱内的部件，所述部件至少包括：所述前电驱动系统、所述动力电池、散热器、冷凝器、PTC芯体、板式换热器、所述压缩机和水泵；
S102：确认所述第一温箱、所述第二温箱和所述第三温箱中各部件之间的位置关系与设计保持一致；
其中，所述前电驱动系统安装至测功机上；所述汽车空调箱体内芯体安装至供风风道中，且封堵住所述汽车空调箱体内芯体与风道壁之间的空隙；所述动力电池及后电驱动系统的离地高度为参考实车真实离地高度；
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