一种复杂环境下纯电动乘用车能量流测试系统及测试方法与流程

1.本发明属于纯电动乘用车技术领域，具体涉及一种复杂环境下纯电动乘用车能量流测试系统及测试方法。


背景技术：

2.由于国际气候环境恶化，2020年9月22日，中国政府在75届联合大会上提出，二氧化碳在2030年前达到峰值，争取2060年实现碳中和。正因于此纯电动乘用车占整体汽车行业比重逐年增加，而纯电动汽车续航能力成为业界关注的核心。为了达到提升续航的目的，目前大多数企业采用能量流测试，分析核心零件效率、能耗水平，找出优化方案并进行优化。但目前存在测试环境条件单一、测试设备分散不系统、测试内容不完成等问题。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供了一种复杂环境下纯电动乘用车能量流测试系统及测试方法，本发明通过建立能量流模型及试验验证，提高部件的工作效率，降低能耗，进而提高纯电动乘用车的在复杂环境下的续航水平。
4.本发明通过以下技术方案来实现：
5.一种复杂环境下纯电动乘用车能量流测试系统，包括集成化数据采集处理系统、电流传感器、电压传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器及can传感器；集成化数据采集处理系统用于采集并处理上述传感器的信号；集成化数据采集处理系统通过以太网与外部上位机连接。
6.进一步的，所述集成化数据采集处理系统包括信号采集模块、信号处理模块及信号显示模块，所述信号采集模块将采集到的信号传输给信号处理模块进行处理，然后通过信号显示模块进行显示；所述信号采集模块包括电流采集模块、电压采集模块、温度采集模块、流量采集模块、压力采集模块及can采集模块。
7.进一步的，所述can传感器用于采集车端的can信号，所述can信号包括舒适can、ev can及pt can信号。
8.进一步的，所述的电流传感器的测量范围0～20a、0～500a，测量精度
±
0.3％rdg
±
0.01％；输出信号为0～5v或4～20ma；用于采集动力电池电流、电机控制器电流、电机电流、ptc电流、压缩机输出电流、dc
‑
dc输出电流。
9.进一步的，所述的电压传感器的测量范围0～20v、0～500v，测量精度
±
0.01v；输出信号为0～5v或4～20ma；用于采集动力电池电压、散热器风扇电压。
10.进一步的，所述的温度传感器的测量范围
‑
40～200℃，测量精度
±
0.1℃；用于采集空调出风口温度、车内头部温度、车内脚部温度、电池进出水温度、电机散热器进出水温度、ptc进出水温度、chiller进出水温度。
11.进一步的，所述的流量传感器的测量范围0～25l/min,测量精度
±
0.5％fs，输出信号为0～5v或4～20ma；用于采集动力电池进水流量、ptc进水流量。
12.本发明的另一目的在于提供了一种复杂环境下纯电动乘用车能量流测试方法，具体包括以下步骤：
13.步骤一：将集成化数据采集处理系统与电流传感器、电压传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器及can传感器连接，并通过以太网与外部上位机连接；
14.步骤二：建立整车能量流模型；
15.步骤三：在各种复杂环境下，利用底盘测功机加载道路滑行曲线，选择特定工况曲线，开展能量流测试；
16.步骤四：按照预定工况开展试验，同步采集试验信号，并基于步骤二中的整车能量流模型，对各个部件的效率、耗能进行分析处理。
17.进一步的，步骤二所述的整车能量流模型包括动力电池能量流模型、电机能量流模型、ptc能量流模型、压缩机能量流模型、电池换热量能量流模型及车内换热量能量流模型。
18.进一步的，所述动力电池能量流模型为：
19.定义动力电池e
batter
为动力电池净输出能量，单位为kwh，e
batter
‑
out
为动力电池的输出能量，单位为kwh，e
batter
‑
in
为动力电池的回收能量，单位为kwh，则动力电池净输出能量为：
20.e
batter
＝e
batter
‑
out
e
batter
‑
in
21.动力电池的输出能量e
batter
‑
out
通过以下公式计算可得：
[0022][0023]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，动力电池电压u
batter,
单位为v；动力电池电流i
batter
单位为a，定义电流输出方向为正；
[0024]
动力电池的回收能量e
batter
‑
in
通过以下公式计算可得：
[0025][0026]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，动力电池电压u
batter,
单位为v；动力电池电流i
batter
单位为a，定义电流输出方向为正；
[0027]
所述电机能量流模型为：
[0028]
定义电机emoto为电机净输出能量，单位为kwh，emoto
‑
out为电机的输出能量，单位为kwh，emotor
‑
in为电机的回收能量，单位为kwh，则电机净输出能量为：
[0029]
emoto＝emoto
‑
out emoto
‑
in
[0030]
电机的输出能量emoto
‑
out通过以下公式计算可得：
[0031][0032]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，电机电压umoto单位为v，电机电流imoto单位为a；定义电流输出方向为正；
[0033]
电机的回收能量emoto
‑
in通过以下公式计算可得：
[0034][0035]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，电机电压umoto单位为
v，电机电流imoto单位为a，定义电流输出方向为正；
[0036]
所述ptc能量流模型为：
[0037]
定义eptc为ptc净输出能量，单位为kwh；ptc的输出能量eptc通过以下公式计算可得：
[0038][0039]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，电机电压uptc单位为v，电机电流iptc单位为a，定义电流输出方向为正；
[0040]
所述电动压缩机能量流模型为：
[0041]
定义ecom为电动压缩机净输出能量，单位为kwh；电动压缩机的输出能量ecom通过以下公式计算可得：
[0042][0043]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，电机电压ucom单位为v，电机电流icom单位为a；定义电流输出方向为正。
[0044]
进一步的，所述复杂环境，分别是指高温30～40℃，光照强度≥700w/m2；常温20～26℃；低温
‑
4～
‑
10℃；超低温
‑
20～
‑
30℃。
[0045]
与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0046]
1、试验环境实现了高温、常温、低温、超低温的全覆盖，评价更全面；
[0047]
2、测试方法中实现了电能测试、空气侧换热量测试、液侧的换热量测试，更有利于问题分析；
[0048]
3、实现can信号、电能信号、温度、压力等信号在同一时域下测量。结合数据库实现了对试验结果评价。
附图说明
[0049]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
[0050]
图1为本发明实施例的纯电动汽车能量流测试系统结构框图。
[0051]
图2为本发明实施例的纯电动汽车能量流模型图。
具体实施方式
[0052]
为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：
[0053]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0054]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0055]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0056]
实施例1
[0057]
如图1所示，本实施例提供了一种复杂环境下纯电动乘用车能量流测试系统，包括集成化数据采集处理系统、电流传感器、电压传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器及can传感器；集成化数据采集处理系统用于采集并处理上述传感器的信号；集成化数据采集处理系统通过以太网与外部上位机连接。
[0058]
所述集成化数据采集处理系统包括信号采集模块、信号处理模块及信号显示模块，所述信号采集模块将采集到的信号传输给信号处理模块进行处理，然后通过信号显示模块进行显示；所述信号采集模块包括电流采集模块、电压采集模块、温度采集模块、流量采集模块、压力采集模块及can采集模块。
[0059]
所述集成化数据采集处理系统，工作温度
‑
30℃～40℃，防护等级ip65；具备4路can信号通道、1mb/s100％带宽，支持obd ii通信；具备4通道数字量模块：用于测量频率信号，采样率不低于100hz/秒/通道，频率测量范围不小于100khz，频率精度满量程
±
0.05％；具备12通道模拟量模块：用于测量电压电流信号，采样率不低于100hz/秒/通道，a/d转换不低于24位，电压通道最大量程不低于10v，电压精度满量程
±
0.1％，电流通道最大量程不低于25ma，电流精度满量程
±
0.1％；具备40通道温度模块：用于测量温度，采样率不低于100hz/秒/通道，a/d转换不低于24位，满足热电偶k类型,待测温度500℃以内，精度
±
0.5℃；待测温度500℃以上，精度满量程
±
0.1％；具备1套数据处理软件，可同时记录不同类型的输入数据，能够同步采集并分析处理，具备数据数学运算、可编程形成能量流工作模型，可导出e
×
cel类型文件。
[0060]
所述can传感器用于采集车端的can信号，所述can信号包括舒适can、ev can及pt can信号。
[0061]
所述的电流传感器的测量范围0～20a、0～500a，测量精度
±
0.3％rdg
±
0.01％；输出信号为0～5v或4～20ma；用于采集动力电池电流、电机控制器电流、电机电流、ptc电流、压缩机输出电流、dc
‑
dc输出电流。
[0062]
所述的电压传感器的测量范围0～20v、0～500v，测量精度
±
0.01v。输出信号为0～5v或4～20ma；用于采集动力电池电压、散热器风扇电压。
[0063]
所述的温度传感器的测量范围
‑
40～200℃，测量精度
±
0.1℃；用于采集空调出风
口温度、车内头部温度、车内脚部温度、电池进出水温度、电机散热器进出水温度、ptc进出水温度、chiller进出水温度。
[0064]
所述的流量传感器的测量范围0～25l/min,测量精度
±
0.5％fs，输出信号为0～5v或4～20ma；用于采集动力电池进水流量、ptc进水流量。
[0065]
实施例2
[0066]
本实施例提供了一种复杂环境下纯电动乘用车能量流测试方法，具体包括以下步骤：
[0067]
s1：试验准备，按照图1要求，试验前对can信号(获取dbc文件)、电压、电流、温度、流量及压力传感器进行计量及校准；
[0068]
s2：按照规定的试验方案，将can信号、电压、电流、温度、流量及压力传感器安装到试验样车上。
[0069]
s3：按照规定的试验方案，将can信号、电压、电流、温度、流量等传感器与集成化数据采集处理系统进行连接、命名、参数设置。
[0070]
s4：将试验车辆安装在四驱底盘测功机上、加载道路滑行曲线、设定环境温度，并进行试验预处理。
[0071]
s5：试验数据采集，按照预定工况开展试验，同步采集试验信号。
[0072]
s6：建立整车能量流模型；所述的整车能量流模型包括动力电池能量流模型、电机能量流模型、ptc能量流模型、压缩机能量流模型、电池换热量能量流模型及车内换热量能量流模型；
[0073]
s7：数据分析，基于步骤s6的能量流模型，对各个部件的效率、耗能进行分析，提出改进方案。
[0074]
s8：试验再验证，基于改进方案，再次进行试验验证，直到改进方案达成工作目标。
[0075]
实施例3
[0076]
本实施例提供了一种复杂环境下纯电动乘用车能量流测试方法，具体包括以下步骤：
[0077]
步骤一：将集成化数据采集处理系统与电流传感器、电压传感器、温度传感器、流量传感器、压力传感器及can传感器连接，并通过以太网与外部上位机连接；
[0078]
步骤二：建立整车能量流模型；所述的整车能量流模型包括动力电池能量流模型、电机能量流模型、ptc能量流模型、压缩机能量流模型、电池换热量能量流模型及车内换热量能量流模型；
[0079]
步骤三：在各种复杂环境下，利用底盘测功机加载道路滑行曲线，选择特定工况曲线，开展能量流测试；所述复杂环境温度包括高温30～40℃，光照强度≥700w/m2；常温20～26℃；低温
‑
4～
‑
10℃；超低温
‑
20～
‑
30℃；采用室内标准环境进行试验，试验用阻力采用道路滑行阻力；
[0080]
步骤四：按照预定工况开展试验，同步采集试验信号，并基于步骤二中的整车能量流模型，对各个部件的效率、耗能进行分析处理。
[0081]
所述动力电池能量流模型为：
[0082]
定义动力电池e
batter
为动力电池净输出能量，单位为kwh，e
batter
‑
out
为动力电池的输出能量，单位为kwh，e
batter
‑
in
为动力电池的回收能量，单位为kwh，则动力电池净输出能量
为：
[0083]
e
batter
＝e
batter
‑
out
e
batter
‑
in
[0084]
动力电池的输出能量e
batter
‑
out
通过以下公式计算可得：
[0085][0086]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，动力电池电压u
batter,
单位为v；动力电池电流i
batter
单位为a，定义电流输出方向为正；
[0087]
动力电池的回收能量e
batter
‑
in
通过以下公式计算可得：
[0088][0089]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，动力电池电压u
batter,
单位为v；动力电池电流i
batter
单位为a，定义电流输出方向为正；
[0090]
所述电机能量流模型为：
[0091]
定义电机emoto为电机净输出能量，单位为kwh，emoto
‑
out为电机的输出能量，单位为kwh，emotor
‑
in为电机的回收能量，单位为kwh，则电机净输出能量为：
[0092]
emoto＝emoto
‑
out emoto
‑
in
[0093]
电机的输出能量emoto
‑
out通过以下公式计算可得：
[0094][0095]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，电机电压umoto单位为v，电机电流imoto单位为a；定义电流输出方向为正；
[0096]
电机的回收能量emoto
‑
in通过以下公式计算可得：
[0097][0098]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，电机电压umoto单位为v，电机电流imoto单位为a，定义电流输出方向为正；
[0099]
所述ptc能量流模型为：
[0100]
定义eptc为ptc净输出能量，单位为kwh；ptc的输出能量eptc通过以下公式计算可得：
[0101][0102]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，电机电压uptc单位为v，电机电流iptc单位为a，定义电流输出方向为正；
[0103]
所述电动压缩机能量流模型为：
[0104]
定义ecom为电动压缩机净输出能量，单位为kwh；电动压缩机的输出能量ecom通过以下公式计算可得：
[0105][0106]
式中t0为试验初始时刻，单位为s，t为试验中的某个时刻，电机电压ucom单位为v，电机电流icom单位为a；定义电流输出方向为正。
[0107]
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0108]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0109]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。