电动汽车的能耗分析系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种电动汽车的能耗分析系统和方法，系统包括：电量测量模块，用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量动力电池的输出总电量；轴功率测量模块，用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功；功率获取模块，用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取底盘测功机吸收的总功；分别与电量测量模块、轴功率测量模块和功率获取模块相连的计算模块，用于根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。由此，可在预设环境温度和预设车速下对电动汽车的整车能耗及效率进行有效分析。
【专利说明】
电动汽车的能耗分析系统和方法
技术领域
[0001]本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种电动汽车的能耗分析系统以及一种电动汽车的能耗分析方法。
【背景技术】
[0002]纯电动汽车的能耗可以反映纯电动汽车的综合性能，例如设计水平和制造水平等，而且还可以反映纯电动汽车内部的功率损失。但是，相关技术中还没有有效的能耗分析方法对纯电动汽车的整车能耗及效率进行试验。
[0003]因此，相关技术需要进行改进。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种电动汽车的能耗分析系统，该系统可在预设环境温度和预设车速下对电动汽车的整车能耗及效率进行有效分析。
[0005]本发明的另一个目的在于提出一种电动汽车的能耗分析方法。
[0006]为达到上述目的，根据本发明一方面实施例提出的一种电动汽车的能耗分析系统，包括:电量测量模块，用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量动力电池的输出总电量;轴功率测量模块，用于在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功;功率获取模块，用于在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取底盘测功机吸收的总功;计算模块，所述计算模块分别与所述电量测量模块、所述轴功率测量模块和所述功率获取模块相连，所述计算模块用于根据所述动力电池的输出总电量、所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及所述底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。
[0007]根据本发明实施例提出的电动汽车的能耗分析系统，通过电量测量模块在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量动力电池的输出总电量，并通过轴功率测量模块在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功，以及通过功率获取模块在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取底盘测功机吸收的总功，然后计算模块根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。由此，该系统可在预设环境温度和预设车速下对电动汽车的整车能耗及效率进行有效分析，极大的促进企业在新车开发和后期优化中问题的发现与解决，对提升自主设计研发能力和制造水平具有重大意义，并且，还具有通用性强、重复性高、对比性强、精度高、费用低、试验周期短等优势。
[0008]根据本发明的一个实施例，所述系统还包括里程获取模块，所述里程获取模块用于在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取所述试验汽车的行驶里程，所述电量测量模块还用于在所述试验汽车在所述预设环境温度下进行充电直至达到充满状态时测量电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量，其中，所述计算模块还与所述里程获取模块相连，所述计算模块还用于根据所述电网的输出总电量、所述车载充电机的输出总电量、所述试验汽车的行驶里程、所述底盘测功机吸收的总功、所述动力电池的输出总电量分别计算能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述计算模块进一步用于:根据所述电网的输出总电量和所述试验汽车的行驶里程计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的能量消耗率;根据所述底盘测功机吸收的总功和所述电网的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的整车效率;根据所述车载充电机的输出总电量和所述电网的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度下的车载充电机效率;根据所述动力电池的输出总电量和所述车载充电机的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的动力电池的充放电效;根据所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功和所述动力电池的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的传动系统总成效率;根据所述底盘测功机吸收的总功和所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的车轮效率。
[0010]其中，所述计算模块进一步用于:将所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功与所述动力电池的输出总电量之比作为所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的传动系统总成效率，并将所述底盘测功机吸收的总功与所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功之比作为所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的车轮效率。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述电量测量模块包括:第一电流传感器，所述第一电流传感器与所述动力电池的输出端相连以检测所述动力电池的输出电流;第一电压传感器，所述第一电压传感器与所述动力电池的输出端相连以检测所述动力电池的输出电压；第二电流传感器，所述第二电流传感器与所述车载充电机的输出端相连以检测所述车载充电机的输出电流;第二电压传感器，所述第二电压传感器与所述车载充电机的输出端相连以检测所述车载充电机的输出电压;第三电流传感器，所述第三电流传感器与所述电网的输出端相连以检测所述电网的输出电流;第三电压传感器，所述第三电压传感器与所述电网的输出端相连以检测所述电网的输出电压;功率分析仪，所述功率分析仪分别与所述第一电流传感器、所述第一电压传感器、所述第二电流传感器、所述第二电压传感器、所述第三电流传感器和所述第三电压传感器相连，所述功率分析仪用于根据所述动力电池的输出电流和所述动力电池的输出电压获取所述动力电池的输出总电量，并根据所述车载充电机的输出电流和所述车载充电机的输出电压获取所述车载充电机的输出总电量，以及根据所述电网的输出电流和所述电网的输出电压计算所述电网的输出总电量。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述传动系统总成的驱动轴包括第一驱动轴和第二驱动轴，所述轴功率测量模块包括:第一扭矩传感器，所述第一扭矩传感器与所述第一驱动轴相连以检测第一驱动轴的扭矩;第一转速传感器，所述第一转速传感器与所述第一驱动轴相连以检测第一驱动轴的转速;第二扭矩传感器，所述第二扭矩传感器与所述第二驱动轴相连以检测第二驱动轴的扭矩;第二转速传感器，所述第二转速传感器与所述第二驱动轴相连以检测第二驱动轴的转速;轴功率分析仪，所述轴功率分析仪分别与所述第一扭矩传感器、所述第一转速传感器、所述第二扭矩传感器和所述第二转速传感器相连，所述轴功率分析仪用于根据所述第一驱动轴的扭矩、所述第一驱动轴的转速、所述第二驱动轴的扭矩和所述第二驱动轴的转速获取所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功。
[0013]根据本发明的一个实施例，当所述预设环境温度保持不变时，多次调整所述预设车速以对应进行多次能耗分析；当所述预设车速保持不变时，多次调整所述预设环境温度以对应进行多次能耗分析。
[0014]为达到上述目的，根据本发明另一方面实施例提出的一种电动汽车的能耗分析方法，包括以下步骤:在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，测量动力电池的输出总电量，并测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功;在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，获取底盘测功机吸收的总功;根据所述动力电池的输出总电量、所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及所述底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。
[0015]根据本发明实施例提出的电动汽车的能耗分析方法，在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功，并在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取底盘测功机吸收的总功，然后根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。由此，该方法可在预设环境温度和预设车速下对电动汽车的整车能耗及效率进行有效分析，极大的促进企业在新车开发和后期优化中问题的发现与解决，对提升自主设计研发能力和制造水平具有重大意义，并且，还具有通用性强、重复性高、对比性强、精度高、费用低、试验周期短等优势。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述的电动汽车的能耗分析方法还包括:在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，获取所述试验汽车的行驶里程;在所述试验汽车在所述预设环境温度下进行充电直至达到充满状态时，测量电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量;根据所述电网的输出总电量、所述车载充电机的输出总电量、所述试验汽车的行驶里程、所述底盘测功机吸收的总功、所述动力电池的输出总电量分别计算能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率。
[0017]根据本发明的一个实施例，计算传动系统总成效率和车轮效率以及能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率，包括:根据所述电网的输出总电量和所述试验汽车的行驶里程计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的能量消耗率;根据所述底盘测功机吸收的总功和所述电网的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的整车效率;根据所述车载充电机的输出总电量和所述电网的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度下的车载充电机效率;根据所述动力电池的输出总电量和所述车载充电机的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的动力电池的充放电效;根据所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功和所述动力电池的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的传动系统总成效率;根据所述底盘测功机吸收的总功和所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的车轮效率。
[0018]其中，所述计算传动系统总成效率和车轮效率，包括:将所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功与所述动力电池的输出总电量之比作为所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的传动系统总成效率;将所述底盘测功机吸收的总功与所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功之比作为所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的车轮效率。
[0019]根据本发明的一个实施例，当所述预设环境温度保持不变时，多次调整所述预设车速以对应进行多次能耗分析；当所述预设车速保持不变时，多次调整所述预设环境温度以对应进行多次能耗分析。
【附图说明】
[0020]图1是根据本发明实施例的电动汽车的能耗分析系统的方框示意图；
[0021]图2是根据本发明一个实施例的电动汽车的能耗分析系统的方框示意图；
[0022]图3是根据本发明一个具体实施例的放电过程中电动汽车的能耗分析系统的工作原理示意图；
[0023]图4是根据本发明一个具体实施例的充电过程中电动汽车的能耗分析系统的工作原理示意图；
[0024]图5是根据本发明实施例的电动汽车的能耗分析方法的流程图；以及
[0025]图6是根据本发明一个实施例的电动汽车的能耗分析方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0027]下面参考附图来描述本发明实施例提出的电动汽车的能耗分析系统以及电动汽车的能耗分析方法。根据本发明的一个实施例，电动汽车可为纯电动汽车。
[0028]图1是根据本发明实施例的电动汽车的能耗分析系统的方框示意图。如图1所示，该电动汽车的能耗分析系统包括:电量测量模块10、轴功率测量模块20、功率获取模块30和计算模块40。
[0029]其中，电量测量模块10用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量动力电池的输出总电量;轴功率测量模块20用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功;功率获取模块30用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取底盘测功机吸收的总功;计算模块40分别与电量测量模块10、轴功率测量模块20和功率获取模块30相连，计算模块40用于根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。
[0030]进一步地，根据本发明的一个实施例，电动汽车的能耗分析系统还包括里程获取模块50，里程获取模块50用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取试验汽车的行驶里程，电量测量模块10还用于在试验汽车在预设环境温度下进行充电直至达到充满状态时测量电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量，其中，
[0031]计算模块40还与里程获取模块50相连，计算模块40还用于根据电网的输出总电量、车载充电机的输出总电量、试验汽车的行驶里程、底盘测功机吸收的总功、动力电池的输出总电量分别计算能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率。
[0032]需要说明的是，试验汽车需满足以下条件:I)在预设环境温度下，试验汽车的轮胎气压符合预设气压要求;2)试验汽车中的机械运动部件所使用的润滑油粘度符合预设粘度要求;3)试验汽车上的照明、信号装置以及辅助设备处于关闭状态，除非对前述装置另有要求;4)在试验汽车进行能耗分析之间，试验汽车使用安装在试验汽车上的动力电池至少行驶了预设距离例如300km。
[0033]具体来说，在对试验汽车进行能耗分析时，可首先启动环境舱，并将环境舱内的环境温度设置为预设环境温度，以确保试验过程中环境温度基本不变，并且，在预设环境温度下按照充电规程对动力电池充电，以使动力电池达到完全充满状态即电量达到100%。
[0034]其次，通过上转毂、对中和装夹来固定试验汽车，具体地，先将试验汽车推上转毂，并保证车轮在转鼓上的前、后、左、右位置合适，再用转毂盖板上的举升装置将试验汽车的轮胎抬起预设高度，以使试验汽车的轮胎与转毂表面、转毂盖板充分接触，然后触发转鼓对中按钮直至前轮和后轮在转毂上不再左右偏移，在转毂对中后拉起手制动，放下前、后转毂盖板;再用固定装置水平固定试验汽车，以保证试验汽车处于水平状态，抵消试验汽车运行过程中其余方向的分力，在试验汽车装夹完成后放下手制动；如图3所示，再设置底盘测功机600以模拟试验汽车在实际道路行驶时受到的阻力。
[0035]再次，控制测试汽车以预设车速匀速行驶，直至测试汽车的行驶速度小于预设车速的90%，并在行驶速度小于预设车速的90%时控制测试汽车停止，此过程即为放电过程，并且记录放电过程中试验汽车的行驶里程、动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功和底盘测功机吸收的总功。在放电结束后预设时间例如2h之内，将测试汽车与电网连接以使电网通过车载充电机给动力电池充电，并且在按照充电规程对动力电池进行充电直至动力电池达到完全充满状态，并且记录充电过程中电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量。
[0036]最后，在放电过程结束时，计算模块40通过电量测量模块10、轴功率测量模块20、功率获取模块30和里程获取模块50对应获取在预设环境温度和预设车速下动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功、底盘测功机吸收的总功以及试验汽车的行驶里程，并通过电量测量模块10获取在预设环境温度下电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量，以及根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功、底盘测功机吸收的总功、试验汽车的行驶里程、电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量分别计算能量消耗率、整车效率、车载充电机效率、动力电池的充放电效率、传动系统总成效率和车轮效率。
[0037]由此，通过将整车能耗及各系统效率的测试值与经验值进行对比或者与对标车型效率进行对比，从而发现问题并进行改善，对新品开发和现有部件进行升级具有相当重要的作用。
[0038]需要说明的是，在电动汽车进行能耗分析的过程中如果试验汽车需要移动，则不允许使用试验汽车上的动力将试验汽车移动到下一个试验地点。
[0039]进一步地，根据本发明的一个实施例，计算模块40进一步用于:根据电网的输出总电量和试验汽车的行驶里程计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的能量消耗率;根据底盘测功机吸收的总功和电网的输出总电量计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的整车效率;根据车载充电机的输出总电量和电网的输出总电量计算试验汽车在预设环境温度下的车载充电机效率;根据动力电池的输出总电量和车载充电机的输出总电量计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的动力电池的充放电效;根据传动系统总成的驱动轴吸收的总功和动力电池的输出总电量计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的传动系统总成效率;根据底盘测功机吸收的总功和传动系统总成的驱动轴吸收的总功计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的车轮效率。
[0040]具体来说，计算模块40具有数据处理功能，计算模块40可将充电过程中电网的输出总电量与放电过程中试验汽车的行驶里程之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的能量消耗率，单位为Wh/km;计算模块40可将放电过程中底盘测功机吸收的总功与充电过程中电网的输出总电量之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的整车效率，单位为％;计算模块40可将充电过程中车载充电机的输出总电量与电网的输出总电量之比作为试验汽车在预设环境温度下的车载充电机效率，单位为％;计算模块40可将放电过程中动力电池的输出总电量与充电过程中车载充电机的输出总电量之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的动力电池的充放电效率，单位为％ ;计算模块40可将放电过程中传动系统总成的驱动轴吸收的总功与动力电池的输出总电量之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的传动系统总成效率，单位为％;计算模块40可将放电过程中底盘测功机吸收的总功与传动系统总成的驱动轴吸收的总功之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的车轮效率，单位为％。
[0041]根据本发明的一个具体实施例，如图3和图4所示，电量测量模块10包括:第一电流传感器101、第一电压传感器102、第二电流传感器103、第二电压传感器104、第三电流传感器105、第三电压传感器106和功率分析仪107。
[0042]其中，第一电流传感器101与动力电池100的输出端相连以检测动力电池100的输出电流;第一电压传感器102与动力电池100的输出端相连以检测动力电池100的输出电压；第二电流传感器103与车载充电机200的输出端相连以检测车载充电机200的输出电流;第二电压传感器104与车载充电机200的输出端相连以检测车载充电机200的输出电压;第三电流传感器105与电网300的输出端相连以检测电网300的输出电流;第三电压传感器106与电网300的输出端相连以检测电网300的输出电压；功率分析仪107分别与第一电流传感器101、第一电压传感器102、第二电流传感器103、第二电压传感器104、第三电流传感器105和第三电压传感器106相连，功率分析仪107用于根据动力电池100的输出电流和动力电池100的输出电压获取动力电池100的输出总电量，并根据车载充电机200的输出电流和车载充电机200的输出电压获取车载充电机200的输出总电量，以及根据电网300的输出电流和电网300的输出电压计算电网300的输出总电量。
[0043]根据本发明的一个具体实施例，如图3所示，传动系统总成400的驱动轴包括第一驱动轴401和第二驱动轴402，传动系统总成400还包括驱动电机控制器403、驱动电机404和变速箱405，传动系统总成400用于驱动车轮500。应当理解的是，传动系统总成400及其子装置的具体结构、工作原理均为现有技术，为本领域普通技术人员所熟知，这里处于简洁的目的，不再赘述。
[0044]如图3所示，轴功率测量模块20包括:第一扭矩传感器201、第一转速传感器202、第二扭矩传感器203、第二转速传感器204和轴功率分析仪205。
[0045]其中，第一扭矩传感器201与第一驱动轴401相连以检测第一驱动轴401的扭矩;第一转速传感器202与第一驱动轴401相连以检测第一驱动轴401的转速;第二扭矩传感器203与第二驱动轴相连以检测第二驱动轴402的扭矩;第二转速传感器204与第二驱动轴相连以检测第二驱动轴402的转速;轴功率分析仪205分别与第一扭矩传感器201、第一转速传感器202、第二扭矩传感器203和第二转速传感器204相连，轴功率分析仪205用于根据第一驱动轴401的扭矩、第一驱动轴401的转速、第二驱动轴402的扭矩和第二驱动轴402的转速获取传动系统总成400的驱动轴吸收的总功。
[0046]另外，根据本发明的一个实施例，当预设环境温度保持不变时，多次调整预设车速以对应进行多次能耗分析；当预设车速保持不变时，多次调整预设环境温度以对应进行多次能耗分析。
[0047]具体来说，选择第一次试验所采用的预设环境温度，并改变预设车速例如选择50km/h、60km/h、7 O km/h、80km/h、90km/h、lOOkm/h、11 Okm/h、120km/h，如此重复对试验汽车进行能耗分析，以分别获取多组能量消耗率、整车效率、车载充电机效率、动力电池的充放电效率、传动系统总成效率和车轮效率，从而对比分析同一环境温度且不同车速下各系统效率对整车能耗的影响。
[0048]然后，选择第一次试验所采用的预设车速，并改变预设环境温度例如选择-20°C、_10°C、O°C、10 °C、20 °C、30°C、40°C，如此重复对试验汽车进行能耗分析，以分别获取多组能量消耗率、整车效率、车载充电机效率、动力电池的充放电效率、传动系统总成效率和车轮效率，从而对比分析同一车速且不同环境温度下各系统效率对整车能耗的影响。
[0049]如上所述，本系统利用试验设备即环境舱、底盘测功机、电流电压传感器、(电)功率分析仪、扭矩转速传感器、轴功率分析仪等测量电动汽车在同一环境温度不同车速以及同一车速不同环境温度下的整车能耗和整车效率，并能分解到车载充电机200、动力电池100、传动系统总成400及车轮500上。由此，本发明不仅具有通用性强、重复性高、对比性强、精度高、费用低、试验周期短等优势，并且弥补了温度、车速对电动汽车整车效率及各系统效率影响的空白，极大的促进企业在新车开发和后期优化中问题的发现与解决，对提升自主设计研发能力和制造水平具有重大意义。此外，本发明实施例的能耗分析系统可以推广应用到基于整车工况的零部件性能研究、质量评估与提升上。
[0050]综上，根据本发明实施例提出的电动汽车的能耗分析系统，通过电量测量模块在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量动力电池的输出总电量，并通过轴功率测量模块在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功，以及通过功率获取模块在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取底盘测功机吸收的总功，然后计算模块根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。由此，该系统可在预设环境温度和预设车速下对电动汽车的整车能耗及效率进行有效分析，极大的促进企业在新车开发和后期优化中问题的发现与解决，对提升自主设计研发能力和制造水平具有重大意义，并且，还具有通用性强、重复性高、对比性强、精度高、费用低、试验周期短等优势。
[0051]图5是根据本发明实施例的电动汽车的能耗分析方法的流程图。如图5所示，该方法包括以下步骤:
[0052]S1:在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，测量动力电池的输出总电量，并测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功。
[0053]S2:在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，获取底盘测功机吸收的总功。
[0054]S3:根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。
[0055]进一步地，根据本发明的一个实施例，如图6所示，电动汽车的能耗分析方法还包括:
[0056]S4:在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，获取试验汽车的行驶里程。
[0057]S5:在试验汽车在预设环境温度下进行充电直至达到充满状态时，测量电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量。
[0058]S6:根据电网的输出总电量、车载充电机的输出总电量、试验汽车的行驶里程、底盘测功机吸收的总功、动力电池的输出总电量分别计算能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率。
[0059]需要说明的是，试验汽车需满足以下条件:I)在预设环境温度下，试验汽车的轮胎气压符合预设气压要求;2)试验汽车中的机械运动部件所使用的润滑油粘度符合预设粘度要求;3)试验汽车上的照明、信号装置以及辅助设备处于关闭状态，除非对前述装置另有要求;4)在试验汽车进行能耗分析之间，试验汽车使用安装在试验汽车上的动力电池至少行驶了预设距离例如300km。
[0060]具体来说，在对试验汽车进行能耗分析时，可首先启动环境舱，并将环境舱内的环境温度设置为预设环境温度，以确保试验过程中环境温度基本不变，并且，在预设环境温度下按照充电规程对动力电池充电，以使动力电池达到完全充满状态即电量达到100%。
[0061 ]其次，通过上转毂、对中和装夹来固定试验汽车，具体地，先将试验汽车推上转毂，并保证车轮在转鼓上的前、后、左、右位置合适，再用转毂盖板上的举升装置将试验汽车的轮胎抬起预设高度，以使试验汽车的轮胎与转毂表面、转毂盖板充分接触，然后触发转鼓对中按钮直至前轮和后轮在转毂上不再左右偏移，在转毂对中后拉起手制动，放下前、后转毂盖板;再用固定装置水平固定试验汽车，以保证试验汽车处于水平状态，抵消试验汽车运行过程中其余方向的分力，在试验汽车装夹完成后放下手制动;再设置底盘测功机以模拟试验汽车在实际道路行驶时受到的阻力。
[0062]再次，控制测试汽车以预设车速匀速行驶，直至测试汽车的行驶速度小于预设车速的90%，并在行驶速度小于预设车速的90%时控制测试汽车停止，此过程即为放电过程，并且记录放电过程中试验汽车的行驶里程、动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功和底盘测功机吸收的总功。在放电结束后预设时间例如2h之内，将测试汽车与电网连接以使电网通过车载充电机给动力电池充电，并且在按照充电规程对动力电池进行充电直至动力电池达到完全充满状态，并且记录充电过程中电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量。
[0063]最后，在放电过程结束时，获取在预设环境温度和预设车速下动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功、底盘测功机吸收的总功以及试验汽车的行驶里程，并获取在预设环境温度下电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量，以及根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功、底盘测功机吸收的总功、试验汽车的行驶里程、电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量分别计算能量消耗率、整车效率、车载充电机效率、动力电池的充放电效率、传动系统总成效率和车轮效率。
[0064]由此，通过将整车能耗及各系统效率的测试值与经验值进行对比或者与对标车型效率进行对比，从而发现问题并进行改善，对新品开发和现有部件进行升级具有相当重要的作用。
[0065]需要说明的是，在电动汽车进行能耗分析的过程中如果试验汽车需要移动，则不允许使用试验汽车上的动力将试验汽车移动到下一个试验地点。
[0066]进一步地，根据本发明的一个实施例，计算传动系统总成效率和车轮效率以及能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率，包括:根据电网的输出总电量和试验汽车的行驶里程计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的能量消耗率;根据底盘测功机吸收的总功和电网的输出总电量计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的整车效率;根据车载充电机的输出总电量和电网的输出总电量计算试验汽车在预设环境温度下的车载充电机效率;根据动力电池的输出总电量和车载充电机的输出总电量计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的动力电池的充放电效;根据传动系统总成的驱动轴吸收的总功和动力电池的输出总电量计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的传动系统总成效率;根据底盘测功机吸收的总功和传动系统总成的驱动轴吸收的总功计算试验汽车在预设环境温度和预设车速下的车轮效率。
[0067]具体来说，可将充电过程中电网的输出总电量与放电过程中试验汽车的行驶里程之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的能量消耗率，单位为Wh/km;可将放电过程中底盘测功机吸收的总功与充电过程中电网的输出总电量之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的整车效率，单位为％ ;可将充电过程中车载充电机的输出总电量与电网的输出总电量之比作为试验汽车在预设环境温度下的车载充电机效率，单位为％;可将放电过程中动力电池的输出总电量与充电过程中车载充电机的输出总电量之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的动力电池的充放电效率，单位为％;可将放电过程中传动系统总成的驱动轴吸收的总功与动力电池的输出总电量之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的传动系统总成效率，单位为％;可将放电过程中底盘测功机吸收的总功与传动系统总成的驱动轴吸收的总功之比作为试验汽车在预设环境温度和预设车速下的车轮效率，单位为％。
[0068]根据本发明的一个具体实施例，可根据动力电池的输出电流和动力电池的输出电压获取动力电池的输出总电量，并根据车载充电机的输出电流和车载充电机的输出电压获取车载充电机的输出总电量，以及根据电网的输出电流和电网的输出电压计算电网的输出总电量。
[0069]并且，可根据第一驱动轴的扭矩、第一驱动轴的转速、第二驱动轴的扭矩和第二驱动轴的转速获取传动系统总成的驱动轴吸收的总功。
[0070]另外，根据本发明的一个实施例，当预设环境温度保持不变时，多次调整预设车速以对应进行多次能耗分析；当预设车速保持不变时，多次调整预设环境温度以对应进行多次能耗分析。
[0071]具体来说，选择第一次试验所采用的预设环境温度，并改变预设车速例如选择50km/h、60km/h、7Okm/h、80km/h、90km/h、lOOkm/h、11 Okm/h、120km/h，如此重复对试验汽车进行能耗分析，以分别获取多组能量消耗率、整车效率、车载充电机效率、动力电池的充放电效率、传动系统总成效率和车轮效率，从而对比分析同一环境温度且不同车速下各系统效率对整车能耗的影响。
[0072]然后，选择第一次试验所采用的预设车速，并改变预设环境温度例如选择-20°C、_10°C、O°C、10 °C、20 °C、30°C、40°C，如此重复对试验汽车进行能耗分析，以分别获取多组能量消耗率、整车效率、车载充电机效率、动力电池的充放电效率、传动系统总成效率和车轮效率，从而对比分析同一车速且不同环境温度下各系统效率对整车能耗的影响。
[0073]如上所述，本系统利用试验设备即环境舱、底盘测功机、电流电压传感器、(电)功率分析仪、扭矩转速传感器、轴功率分析仪等测量电动汽车在同一环境温度不同车速以及同一车速不同环境温度下的整车能耗和整车效率，并能分解到车载充电机、动力电池、传动系统总成及车轮上。由此，本发明不仅具有通用性强、重复性高、对比性强、精度高、费用低、试验周期短等优势，并且弥补了温度、车速对电动汽车整车效率及各系统效率影响的空白，极大的促进企业在新车开发和后期优化中问题的发现与解决，对提升自主设计研发能力和制造水平具有重大意义。此外，本发明实施例的能耗分析系统可以推广应用到基于整车工况的零部件性能研究、质量评估与提升上。
[0074]综上，根据本发明实施例提出的电动汽车的能耗分析方法，在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功，并在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取底盘测功机吸收的总功，然后根据动力电池的输出总电量、传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。由此，该方法可在预设环境温度和预设车速下对电动汽车的整车能耗及效率进行有效分析，极大的促进企业在新车开发和后期优化中问题的发现与解决，对提升自主设计研发能力和制造水平具有重大意义，并且，还具有通用性强、重复性高、对比性强、精度高、费用低、试验周期短等优势。
[0075]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0076]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0077]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。
[0078]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。
[0079]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。
[0080]尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
【主权项】
1.一种电动汽车的能耗分析系统，其特征在于，包括: 电量测量模块，用于在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量动力电池的输出总电量； 轴功率测量模块，用于在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功； 功率获取模块，用于在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取底盘测功机吸收的总功； 计算模块，所述计算模块分别与所述电量测量模块、所述轴功率测量模块和所述功率获取模块相连，所述计算模块用于根据所述动力电池的输出总电量、所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及所述底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。2.根据权利要求1所述的电动汽车的能耗分析系统，其特征在于，所述系统还包括里程获取模块，所述里程获取模块用于在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时获取所述试验汽车的行驶里程，所述电量测量模块还用于在所述试验汽车在所述预设环境温度下进行充电直至达到充满状态时测量电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量，其中， 所述计算模块还与所述里程获取模块相连，所述计算模块还用于根据所述电网的输出总电量、所述车载充电机的输出总电量、所述试验汽车的行驶里程、所述底盘测功机吸收的总功、所述动力电池的输出总电量分别计算能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率。3.根据权利要求2所述的电动汽车的能耗分析系统，其特征在于，所述计算模块进一步用于: 根据所述电网的输出总电量和所述试验汽车的行驶里程计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的能量消耗率； 根据所述底盘测功机吸收的总功和所述电网的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的整车效率； 根据所述车载充电机的输出总电量和所述电网的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度下的车载充电机效率； 根据所述动力电池的输出总电量和所述车载充电机的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的动力电池的充放电效； 根据所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功和所述动力电池的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的传动系统总成效率； 根据所述底盘测功机吸收的总功和所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的车轮效率。4.根据权利要求3所述的电动汽车的能耗分析系统，其特征在于，所述计算模块进一步用于: 将所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功与所述动力电池的输出总电量之比作为所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的传动系统总成效率，并将所述底盘测功机吸收的总功与所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功之比作为所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的车轮效率。5.根据权利要求2所述的电动汽车的能耗分析系统，其特征在于，所述电量测量模块包括: 第一电流传感器，所述第一电流传感器与所述动力电池的输出端相连以检测所述动力电池的输出电流； 第一电压传感器，所述第一电压传感器与所述动力电池的输出端相连以检测所述动力电池的输出电压； 第二电流传感器，所述第二电流传感器与所述车载充电机的输出端相连以检测所述车载充电机的输出电流； 第二电压传感器，所述第二电压传感器与所述车载充电机的输出端相连以检测所述车载充电机的输出电压； 第三电流传感器，所述第三电流传感器与所述电网的输出端相连以检测所述电网的输出电流； 第三电压传感器，所述第三电压传感器与所述电网的输出端相连以检测所述电网的输出电压； 功率分析仪，所述功率分析仪分别与所述第一电流传感器、所述第一电压传感器、所述第二电流传感器、所述第二电压传感器、所述第三电流传感器和所述第三电压传感器相连，所述功率分析仪用于根据所述动力电池的输出电流和所述动力电池的输出电压获取所述动力电池的输出总电量，并根据所述车载充电机的输出电流和所述车载充电机的输出电压获取所述车载充电机的输出总电量，以及根据所述电网的输出电流和所述电网的输出电压计算所述电网的输出总电量。6.根据权利要求1所述的电动汽车的能耗分析系统，其特征在于，所述传动系统总成的驱动轴包括第一驱动轴和第二驱动轴，所述轴功率测量模块包括: 第一扭矩传感器，所述第一扭矩传感器与所述第一驱动轴相连以检测第一驱动轴的扭矩； 第一转速传感器，所述第一转速传感器与所述第一驱动轴相连以检测第一驱动轴的转速； 第二扭矩传感器，所述第二扭矩传感器与所述第二驱动轴相连以检测第二驱动轴的扭矩； 第二转速传感器，所述第二转速传感器与所述第二驱动轴相连以检测第二驱动轴的转速； 轴功率分析仪，所述轴功率分析仪分别与所述第一扭矩传感器、所述第一转速传感器、所述第二扭矩传感器和所述第二转速传感器相连，所述轴功率分析仪用于根据所述第一驱动轴的扭矩、所述第一驱动轴的转速、所述第二驱动轴的扭矩和所述第二驱动轴的转速获取所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功。7.根据权利要求1-6中任一项所述的电动汽车的能耗分析系统，其特征在于， 当所述预设环境温度保持不变时，多次调整所述预设车速以对应进行多次能耗分析； 当所述预设车速保持不变时，多次调整所述预设环境温度以对应进行多次能耗分析。8.—种电动汽车的能耗分析方法，其特征在于，包括以下步骤: 在试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，测量动力电池的输出总电量，并测量传动系统总成的驱动轴吸收的总功； 在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，获取底盘测功机吸收的总功； 根据所述动力电池的输出总电量、所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功以及所述底盘测功机吸收的总功分别计算传动系统总成效率和车轮效率。9.根据权利要求8所述的电动汽车的能耗分析方法，其特征在于，还包括: 在所述试验汽车在预设环境温度下以预设车速进行行驶时，获取所述试验汽车的行驶里程； 在所述试验汽车在所述预设环境温度下进行充电直至达到充满状态时，测量电网的输出总电量和车载充电机的输出总电量； 根据所述电网的输出总电量、所述车载充电机的输出总电量、所述试验汽车的行驶里程、所述底盘测功机吸收的总功、所述动力电池的输出总电量分别计算能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率。10.根据权利要求9所述的电动汽车的能耗分析方法，其特征在于，所述计算传动系统总成效率和车轮效率以及能量消耗率、整车效率、车载充电机效率和动力电池的充放电效率，包括: 根据所述电网的输出总电量和所述试验汽车的行驶里程计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的能量消耗率； 根据所述底盘测功机吸收的总功和所述电网的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的整车效率； 根据所述车载充电机的输出总电量和所述电网的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度下的车载充电机效率； 根据所述动力电池的输出总电量和所述车载充电机的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的动力电池的充放电效； 根据所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功和所述动力电池的输出总电量计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的传动系统总成效率； 根据所述底盘测功机吸收的总功和所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功计算所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的车轮效率。11.根据权利要求10所述的电动汽车的能耗分析方法，其特征在于，所述计算传动系统总成效率和车轮效率，包括: 将所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功与所述动力电池的输出总电量之比作为所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的传动系统总成效率； 将所述底盘测功机吸收的总功与所述传动系统总成的驱动轴吸收的总功之比作为所述试验汽车在所述预设环境温度和所述预设车速下的车轮效率。12.根据权利要求8-11中任一项所述的电动汽车的能耗分析方法，其特征在于， 当所述预设环境温度保持不变时，多次调整所述预设车速以对应进行多次能耗分析； 当所述预设车速保持不变时，多次调整所述预设环境温度以对应进行多次能耗分析。
【文档编号】G01M17/007GK105890908SQ201610221399
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】桂朋, 田博士, 岳巍, 李毅, 菅永斌, 肖彭森
【申请人】北京新能源汽车股份有限公司