燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法与流程

allin2022-09-03  116



1.本发明属于燃料电池电动汽车技术领域,尤其是涉及一种短缩法测量燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法。


背景技术:

2.当今世界范围内,以煤炭和石油为代表的化石能源仍占据能源消费的主体地位。大量的传统化石能源在使用过程中会源源不断的向大气中排放温室气体,导致人类赖以生存的环境遭到了严重的破坏,近年来极端天气频发便是该问题的代表。为了一个更美好的明天,减缓全球气候变化进程,人类一直在寻求低碳甚至无碳的能源来替代传统化石能源的使用,而氢能可能就是这个问题的最优解。
3.燃料电池电动汽车在行驶过程不会排出污染物,尾排中只有水以及微量的未充分反应的氢气。采用燃料电池的电动汽车,氢气的消耗量及续驶里程是衡量燃料电池电动汽车性能的一项指标。
4.在以传统方法测量燃料电池电动汽车续驶里程及氢气消耗量时,具有时间长,难操作的问题。


技术实现要素:

5.有鉴于此,本发明旨在提出一种燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,以解决传统方法测量燃料电池电动汽车续驶里程及氢气消耗量时,具有时间长,难操作的问题。
6.为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
7.一种燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,包括以下步骤:
8.s1、将待测车辆固定在底盘测功机上,并设定待测车辆的滑行阻力系数;
9.s2、调整待测车辆的reess的soc状态,选择相应的循环工况,以纯电模式行驶,行驶设定数量的完整循环;
10.s3、调整待测车辆的reess的soc状态,选择相应的循环工况,以混动模式行驶,行驶设定数量的完整循环;
11.s4、实时采集在相应循环工况下行驶的试验数据;
12.s5、当达到试验结束条件时,控制待测车辆停车;
13.s6、处理采集的试验数据,以获得待测车辆在纯电模式下的百公里电耗,以及在混动模式下的百公里氢耗,基于在纯电模式下的百公里电耗,计算待测车辆在纯电模式下可行驶的总里程,基于在混动模式下的百公里氢耗,计算待测车辆在混动模式下燃料电池贡献的续驶里程,基于纯电模式下可行驶的总里程和在混动模式下燃料电池贡献的续驶里程,获得燃料电池汽车可行驶的总里程。
14.进一步的,在执行步骤s2时,如果待测车辆的reess在满电状态下不能行驶设定数量的完整循环,则行驶至达到步骤s5中的试验结束条件时,停止试验,进入步骤s3。
15.进一步的,步骤s4中的试验数据中需要采集的参数包括:reess电压u
reess
、reess电流i
reess
、车辆驶过的距离d,时间t。
16.进一步的,步骤s5中的试验结束条件包括:
17.1、当待测车载的仪表给出停车指示时;
18.2、在试验过程中,待测车辆在循环工况上的速度公差和时间公差不能满足设定的公差和基准曲线的要求时;
19.上述两个条件,满足其中一个时,试验结束。
20.进一步的,步骤s5中,当满足试验结束条件时,待测车辆挡位保持不变,使车辆滑行至最低稳定车速或5km/h时,再踩下制动踏板进行停车。
21.进一步的,步骤s6中,当待测车辆在纯电模式下能够行驶完设定数量的完整循环时,在纯电模式下的百公里电耗及续驶里程计算方法如下:
22.纯电模式下,循环行驶过程中reess的输出总能量e
reess
的计算公式如下:
[0023][0024]
其中,t为工况循环过程中的采样时间,u
reess
为reess电压、i
reess
为reess电流;
[0025]
纯电模式下,每100公里电耗c
reess
的计算公式如下:
[0026][0027]
其中,d
纯电
为纯电模式工况循环行驶的里程;
[0028]
纯电模式下,可行驶的总里程d
reess总
的计算公式如下:
[0029][0030]
其中,e
reess可用
为reess系统可用电量。
[0031]
进一步的,步骤s6中,当待测车辆reess的soc处于100%状态,在纯电模式下不能够行驶完设定数量的完整循环,只能行驶n个完整循环工况和剩余的1个非完整循环工况时,待测车辆的百公里电耗及纯电续驶里程计算方法如下:
[0032]
纯电模式工况循环过程中reess的输出总能量e
reess
,计算公式如下:
[0033][0034]
其中,t为前n个完整工况循环过程中的采样时间,单位为s
[0035]
纯电模式下每100公里电耗,c
reess
,计算公式如下:
[0036][0037]
其中,d
纯电
为前n个完整工况循环过程中行驶的里程,单位为km
[0038]
纯电模式下行驶的总里程为d
reess总
,d
reess总
的计算方法为行驶的n个完整循环工况和剩余的1个非完整循环工况条件下行驶的里程的总和。
[0039]
进一步的,步骤s6中,在混动模式下燃料电池贡献的续驶里程的计算方法如下:
[0040]
混动模式下,循环行驶过程中reess输出的总能量e
reess混动
的计算公式如下:
[0041][0042]
其中,t为总采样时间,u
reess
为reess电压、i
reess
为reess电流;总能量e
reess混动
结果如果为正值,则为输出电量,如果为负值,则为输入电量;
[0043]
混动模式下,循环行驶过程中燃料电池贡献的续驶里程d
fc
计算公式如:
[0044][0045]
其中,d
混动
为混动模式工况循环过程中行驶的里程,c
reess
为纯电模式下每100公里电耗;
[0046]
混动模式下,循环行驶过程中燃料电池的每100公里氢耗c
fc
的计算公式如下:
[0047][0048]
其中,m
h2
为混动模式工况循环过程中消耗的氢气质量;
[0049]
混动模式下,燃料电池能够贡献的总的续驶里程d
fc总
的计算公式如下:
[0050][0051]
其中,m
h2可用
为车载氢瓶可用氢气质量。
[0052]
进一步的,步骤s6中,燃料电池汽车可行驶的总里程d

的计算公式如下:
[0053]d总
=d
fc总
+d
reess总
[0054]
其中,d
fc总
为混动模式下燃料电池能够贡献的总的续驶里程,d
reess总
为纯电模式下可行驶的总里程。
[0055]
相对于现有技术,本发明所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法具有以下优势:
[0056]
本发明所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法不仅大幅节省测试时间,有效提高了工作效率,还降低了试验成本。
附图说明
[0057]
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0058]
图1为本发明所述的基准曲线和速度公差、时间公差关系示意图。
具体实施方式
[0059]
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。
[0060]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0061]
本实施例提供了一种测量燃料电池电动汽车续驶里程及氢气消耗量的测试方法,用传统方法测量燃料电池电动汽车的续驶里程及氢气消耗量时,非常耗时费力,试验成本高,使用本发明中的试验方法,将大幅节省时间,降低试验成本,提高了工作效率。
[0062]
例如以一款续驶里程500km的城市客车为例,在满氢满电的情况下行驶,直至车辆的车载仪表给出停车指示,或者不能满足相关的公差要求为止,按照chtc-b工况循环进行行驶,该工况一个循环的平均车速为15.08km/h,完成一个续驶里程试验至少需要33.15小时(500(km)/15.08(km/h)),而如果按照本发明中的试验方法进行测试,则只需要大约2.5h左右,极大的节省了试验时间及试验成本。
[0063]
使用传统方法测量燃料电池电动汽车的续驶里程及氢气消耗量时,还需要首先将车辆充满电、加满氢,在充电过程中,需要消耗较长的时间。加满氢的过程是一个耗时,难操作的过程,加满氢的行业标准是车载氢瓶内部温度为15℃时压力达到额定压力。因为在给车载氢瓶加氢过程是一个升温的过程,车载氢瓶内部温度会迅速上升,虽然加至车载氢瓶的额定压力,但是由于内部温度高于15℃,所以会导致当车载氢瓶的内部温度降低至15℃时,氢瓶的内部压力也会相应回落,导致氢瓶实际存储氢气质量不足。通用做法是加压,等待温度降低,然后继续加压,如此反复进行,但是目前车载氢瓶的瓶身的散热能力较差,等待车载氢瓶内部温度降低至室温至少需要5个小时,甚至更多,因此加满氢的过程是一个非常耗时费力的过程。在使用传统方法进行续驶里程试验时,动力电池要求是满电状态,在给动力电池进行充电的过程也是一个比较耗时的过程。在使用本发明中的试验方法进行试验时,无需将燃料电池汽车的车载氢瓶充满氢,也无需对燃料电池汽车的动力电池充满电,因此节省了大量的给车载氢瓶充满氢气以及给动力电池充满电的时间,极大的提升了工作效率,降低了试验成本。
[0064]
具体包括以下步骤:
[0065]
1、将车辆固定在底盘测功机上,并进行滑行阻力系数的设定。
[0066]
2、按照企业要求调整车辆reess的soc状态,以纯电模式,选择相应的循环工况进行行驶,行驶6个完整循环(优选的,采用6个完整循环,循环的数量可以自行设定,不局限于6个);如果reess满电状态下不能行驶6个循环,则行驶至达到步骤5中两个条件中的1条时,则停止试验,进入下一步骤。
[0067]
3、按照企业要求调整车辆reess的soc状态,以混动模式,按照选择的循环工况行驶6个循环(优选的,采用6个完整循环,循环的数量可以自行设定,不局限于6个)。
[0068]
4、采集工况循环开始至结束过程中的试验数据;采集参数包括:reess电压u
reess
(v)、reess电流i
reess
(a)、车辆驶过的距离d(km),时间t(s)。
[0069]
5、结束试验循环的标准;
[0070]
达到试验结束条件时,挡位保持不变,使车辆滑行至最低稳定车速或5km/h,再踩下制动踏板进行停车。
[0071]

当车载仪表给出停车指示时;
[0072]

在续驶里程试验中,车辆不能满足如下所规定的公差要求。
[0073]
试验循环工况上的速度公差和时间公差应该满足图1给出的公差和基准曲线的要求,具体的,试验循环工况上的速度公差和时间公差应该满足速度公差
±
2km/h,时间公差
±
1s,如果不能满足上述条件,则试验结束。
[0074]
图1中的每一个点给出的速度公差适用于m1、n1、最大设计总质量不超过3500kg的m2类车型为
±
2.0km/h,适用于其他车型为
±
3.0km/h,时间公差为
±
1.0s。
[0075]
上述条件满足其中一个使,则停止试验;
[0076]
6、试验数据处理;
[0077]
6.1纯电模式下,百公里电耗和续驶里程计算方法;
[0078]
6.1.1当待测车辆在纯电模式下能够行驶完成设定数量的完整循环时,纯电模式下,百公里电耗和续驶里程计算方法如下:
[0079]
纯电模式工况循环过程中reess的输出总能量为e
reess
,单位为kw
·
h:
[0080][0081]
其中,t为工况循环过程中的采样时间,单位为s,u
reess
为reess电压、i
reess
为reess电流;
[0082]
纯电模式下每100公里电耗,c
reess
,单位为(kw
·
h)/(100km):
[0083][0084]
其中,d
纯电
为纯电模式工况循环行驶的里程,单位为km;
[0085]
纯电模式下可行驶的总里程为d
reess总
,单位为km:
[0086][0087]
其中,e
reess可用
为reess系统可用电量,单位kw
·
h;
[0088]
6.1.2当待测车辆reess的soc处于100%状态,在纯电模式下不能够行驶完设定数量的完整循环,只能行驶n个完整循环工况和剩余的1个非完整循环工况时,待测车辆的百公里电耗及纯电续驶里程计算方法如下:
[0089]
纯电模式工况循环过程中reess的输出总能量e
reess
,计算公式如下:
[0090][0091]
其中,t为前n个完整工况循环过程中的采样时间,单位为s
[0092]
纯电模式下每100公里电耗,c
reess
,计算公式如下:
[0093][0094]
其中,d
纯电
为前n个完整工况循环过程中行驶的里程,单位为km
[0095]
纯电模式下行驶的总里程为d
reess总
,d
reess总
的计算方法为行驶的n个完整循环工况和剩余的1个非完整循环工况条件下行驶的里程的总和。
[0096]
6.2燃料电池贡献的续驶里程;
[0097]
6.2.1混动模式工况循环过程中,reess输出的总能量,e
reess混动
,单位(kw
·
h),正值为输出电量,负值为输入电量。
[0098][0099]
其中,u
reess
为reess电压,i
reess
为reess电流;
[0100]
6.2.2混动模式工况循环过程中,燃料电池电堆贡献的续驶里程d
fc

[0101][0102]
其中,d
混动
为混动模式工况循环过程中行驶的续驶里程,单位为km;c
reess
为纯电模式下每100公里电耗;
[0103]
6.2.3混动模式工况循环过程中,燃料电池电堆的每100公里氢耗c
fc
,单位为kg/(100km);
[0104][0105]
其中,m
h2
为混动模式工况循环过程中消耗的氢气质量,单位为kg;
[0106]
6.2.4燃料电池能够贡献的总的续驶里程,d
fc总
,单位km;
[0107][0108]
其中m
h2可用
为车载氢瓶可用氢气质量,单位为kg;
[0109]
6.3燃料电池汽车可以行驶的总里程d

,单位km:
[0110]d总
=d
fc总
+d
reess总
[0111]
下面结合具体示例,对本发明的技术方案作进一步说明:
[0112]
1.确定试验条件
[0113]
1.1车辆条件
[0114]
车辆应满足以下要求:
[0115]
保持车辆出厂时的外形结构和技术参数;
[0116]
机械运动零部件润滑油的粘度和轮胎压力应符合车辆制造厂的规定;
[0117]
根据车辆制造厂说明书的要求对传动系统和轮胎进行磨合;
[0118]
试验前,试验车辆应至少用安装在试验车辆上的燃料电池动力系统行驶300km;
[0119]
车辆应使用符合gb/t 37244要求的燃料电池堆;
[0120]
试验过程中均使用内部供氢,使用车载燃料供应管路。
[0121]
1.2环境温度条件;
[0122]
在25
±
5℃室温下进行室内试验。
[0123]
1.3驾驶模式选择;
[0124]
驾驶模式应按照gb/t 18386.1-2021中附录c.2章节中驾驶模式的选择进行设定。
[0125]
1.4车辆道路负荷的设定;
[0126]
滑行阻力系数设定及在底盘测功机上的模拟:m1、n1、最大设计总质量不超过3500kg的m2类车辆按照gb 18352.6-2016中附录cc的规定;其他类型车辆的底盘测功机设定按照gb/t 27840-2011附录c的规定进行,其中城市客车的附加质量为最大设计装载质量
的65%。在进行道路和底盘测功机的滑行试验时,均应把制动能量回收系统功能关闭。
[0127]
1.5试验公差要求;
[0128]
试验循环工况上的速度公差和时间公差应该满足图1给出的公差和基准曲线的要求。
[0129]
2.试验方法;
[0130]
2.1.试验程序;
[0131]
车辆按照以下程序步骤进行试验:
[0132]
a)试验前,按照企业要求调整车辆reess的soc状态。
[0133]
b)浸车区域温度应设置为23℃,允许偏差为
±
5℃,浸车时间不少于2h。
[0134]
c)将车辆固定在底盘测功机上,进行滑行阻力系数设定,并进行滑行测试及设置。
[0135]
d)车辆在底盘测功机上行驶一个完整的循环,循环结束,关闭车辆。
[0136]
e)按照2.2进行循环工况试验。
[0137]
2.2续驶里程试验
[0138]
a)按照企业要求调整车辆reess的soc状态,以纯电模式,选择ccbc循环工况行驶6个循环;
[0139]
b)按照企业要求调整车辆reess的soc状态,以混动模式,选择ccbc循环工况行驶6个循环。
[0140]
c)采集工况循环开始至结束过程中的试验数据;采集参数包括:燃料电池电压u
fc
(v)、燃料电池电流i
fc
(a)、reess电压u
reess
(v)、reess电流i
reess
(a)、车辆驶过的距离d(km),时间t(s)。
[0141]
2.3当车载仪表给出停车指示时,或者不能满足图1给出的公差和基准曲线的要求时,停止试验
[0142]
3、试验数据的处理
[0143][0144]
[0145][0146][0147]
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
[0148]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征:
1.燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于,包括以下步骤:s1、将待测车辆固定在底盘测功机上,并设定待测车辆的滑行阻力系数;s2、调整待测车辆的reess的soc状态,选择相应的循环工况,以纯电模式行驶,行驶设定数量的完整循环;s3、调整待测车辆的reess的soc状态,选择相应的循环工况,以混动模式行驶,行驶设定数量的完整循环;s4、实时采集在相应循环工况下行驶的试验数据;s5、当达到试验结束条件时,控制待测车辆停车;s6、处理采集的试验数据,以获得待测车辆在纯电模式下的百公里电耗,以及在混动模式下的百公里氢耗,基于在纯电模式下的百公里电耗,计算待测车辆在纯电模式下可行驶的总里程,基于在混动模式下的百公里氢耗,计算待测车辆在混动模式下燃料电池贡献的续驶里程,基于纯电模式下可行驶的总里程和在混动模式下燃料电池贡献的续驶里程,获得燃料电池汽车可行驶的总里程。2.根据权利要求1所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于,在执行步骤s2时,如果待测车辆的reess在满电状态下不能行驶设定数量的完整循环,则行驶至达到步骤s5中的试验结束条件时,停止试验,进入步骤s3。3.根据权利要求1所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于,步骤s4中的试验数据中需要采集的参数包括:reess电压u
reess
、reess电流i
reess
、车辆驶过的距离d、时间t。4.根据权利要求1所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于,步骤s5中的试验结束条件包括:1、当待测车载的仪表给出停车指示时;2、在试验过程中,待测车辆在循环工况上的速度公差和时间公差不能满足设定的公差和基准曲线的要求时;上述两个条件,满足其中一个时,试验结束。5.根据权利要求4所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于:步骤s5中,当满足试验结束条件时,待测车辆挡位保持不变,使车辆滑行至最低稳定车速或5km/h时,再踩下制动踏板进行停车。6.根据权利要求1所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于,步骤s6中,当待测车辆在纯电模式下能够行驶完设定数量的完整循环时,在纯电模式下的百公里电耗及续驶里程计算方法如下:纯电模式下,循环行驶过程中reess的输出总能量e
reess
的计算公式如下:其中,t为工况循环过程中的采样时间,u
reess
为reess电压、i
reess
为reess电流;纯电模式下,每100公里电耗c
reess
的计算公式如下:
其中,d
纯电
为纯电模式工况循环行驶的里程;纯电模式下,可行驶的总里程d
reess总
的计算公式如下:其中,e
reess可用
为reess系统可用电量。7.根据权利要求1所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于,步骤s6中,当待测车辆reess的soc处于100%状态,在纯电模式下不能够行驶完设定数量的完整循环,只能行驶n个完整循环工况和剩余的1个非完整循环工况时,待测车辆的百公里电耗及纯电续驶里程计算方法如下:纯电模式工况循环过程中reess的输出总能量e
reess
,计算公式如下:其中,t为前n个完整工况循环过程中的采样时间,单位为s纯电模式下每100公里电耗,c
reess
,计算公式如下:其中,d
纯电
为前n个完整工况循环过程中行驶的里程,单位为km纯电模式下行驶的总里程为d
reess总
,d
reess总
的计算方法为行驶的n个完整循环工况和剩余的1个非完整循环工况条件下行驶的里程的总和。8.根据权利要求6所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于,步骤s6中,在混动模式下燃料电池贡献的续驶里程的计算方法如下:混动模式下,循环行驶过程中reess输出的总能量e
reess混动
的计算公式如下:其中,t为总采样时间,u
reess
为reess电压、i
reess
为reess电流;总能量e
reess混动
结果如果为正值,则为输出电量,如果为负值,则为输入电量;混动模式下,循环行驶过程中燃料电池贡献的续驶里程d
fc
计算公式如:其中,d
混动
为混动模式工况循环过程中行驶的里程,c
reess
为纯电模式下每100公里电耗;混动模式下,循环行驶过程中燃料电池的每100公里氢耗c
fc
的计算公式如下:其中,m
h2
为混动模式工况循环过程中消耗的氢气质量;混动模式下,燃料电池能够贡献的总的续驶里程d
fc总
的计算公式如下:
其中,m
h2可用
为车载氢瓶可用氢气质量。9.根据权利要求1所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法,其特征在于,步骤s6中,燃料电池汽车可行驶的总里程d

的计算公式如下:d

=d
fc总
+d
reess总
其中,d
fc总
为混动模式下燃料电池能够贡献的总的续驶里程,d
reess总
为纯电模式下可行驶的总里程。

技术总结
本发明提供了一种燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法包括以下步骤:S1、将待测车辆固定在底盘测功机上,并设定待测车辆的滑行阻力系数;S2、调整待测车辆的REESS的SOC状态,选择相应的循环工况,以纯电模式行驶,行驶设定数量的完整循环;S3、调整待测车辆的REESS的SOC状态,选择相应的循环工况,以混动模式行驶,行驶设定数量的完整循环;S4、实时采集在相应循环工况下行驶的试验数据;S5、当达到试验结束条件时,控制待测车辆停车;S6、处理采集的试验数据,以获得待测车辆在纯电模式下可行驶的总里程。本发明所述的燃料电池电动汽车氢气消耗量及续驶里程的测试方法不仅大幅节省测试时间,有效提高了工作效率,还降低了试验成本。还降低了试验成本。还降低了试验成本。


技术研发人员:王志军 梁荣亮 郭婷 张晓辉 聂振宇 吴诗雨 王国卓 逯艳博 李晶 丁京伟 李志国
受保护的技术使用者:中国汽车技术研究中心有限公司
技术研发日:2022.02.24
技术公布日:2022/7/5
转载请注明原文地址: https://www.8miu.com/read-2797.html

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