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新能源汽車面臨測評新挑戰
新能源汽車時代已經來臨。從表面上看,拋開動力系統的差別,新能源汽車與傳統汽車沒有太大的不同,恰恰是動力系統的區別帶來了一系列的挑戰。整車研發與測試即是新的挑戰之一。

如何應對新挑戰?新能源汽車研發測試不僅要改變方法和手段,更要建立全新的測試評價規則。

根本區別帶來新挑戰

傳統汽車的動力全部來源于發動機,新能源汽車的能量來自于電池。兩者最大的區別是內燃機本身高速運轉,而電池靜靜地進行電化學反應。這種不同注定了兩者的測試方法與手段有著根本區別。

內燃機通過差速裝置把動力分配給4個輪胎,而電動汽車沒有這個裝置,目前比較流行的電動汽車是前后分別安裝一個電機,有的安裝4個輪邊電機,未來3-5年可能還會出現量產的輪轂電機車輛。“傳統汽車與新能源汽車測試目標發生根本變化,給研發測試帶來一系列的新挑戰。”寶克中國公司總經理Schmidt說。

一般來說,電子產品的測量精度要求比較高,電動汽車最大的特點就是大量的電氣化,這就要求研發測試的精度必須大幅度提高,這是汽車界從來沒有經歷過的事情。家轎車內燃機的轉速一般不超過8000轉/分,而電機的轉速輕松超過10000轉/分,目前電動汽車的電機轉速普遍為16000-18000轉/分,但這個數字很快將成為歷史,20000轉/分的電機已在量產的路上。“高轉速給研發測試帶來巨大的挑戰。”Schmidt說。

高轉速伴隨著較小的慣量,以及極低的內阻力,這就要求研發測試技術及設備有極高的響應速度。這種響應速度要求對軟件和硬件都提出了很高的要求,用Windows操作系統已不能達到要求,必須采用專門為工業界開發的實時操作系統。

充電是新能源汽車最大的不同,這就涉及到通訊接口和充電數據交換的測試,充電又分為快充與慢充,不同場景對測試提出了很高的要求。傳統汽車加注汽柴油比較簡單,主要考慮VOC(蒸發排放)是否合格,而新能源汽車的充放電測試要復雜很多。

傳統汽車一直采用NEDC工況,隨著國六來臨,汽車測試工況發生了變化,采用WLTC測試方法,WLTC工法在NEDC工況的基礎上加以改進,本質上仍然是針對傳統汽車設計的測試工況。新能源汽車有自己的特征,這套工況體系并不完全適用新能源汽車。目前,我國新能源汽車還沒有一套完善的研發與測試系統,大家都在摸索前進,標準體系的不完善給研發測試帶來新的挑戰。

Schmidt說:“新能源汽車是新生事物,不像傳統汽車那樣基本定型,傳統汽車每年推出的新產品只是改良,沒有實質性變化,新能源汽車卻不同,僅僅純電動汽車每年都有很多新技術運用到量產車輛上。隨著技術和市場不斷變化,插電式混合動力、增程式汽車也受到大家的廣泛關注,未來還有固態電池汽車以及燃料電池汽車投入到大規模量產之中,這些新變化都對傳統的研發測試提出了新挑戰。”

Schmidt認為,傳統汽車的研發測試有一部分靠經驗積累,而新能源汽車變化太快,依靠傳統的經驗積累方式似乎太慢了,需要用到人工智能技術,通過人工智能系統自我學習能力提高研發測試水平。

“新變化帶來新挑戰,研發測試技術、設備都要朝著多功能化的方向發展,以應對 快速變化帶來的挑戰。” Schmidt說。
新能源汽車面臨測評新挑戰

分布式測試可能是方向

目前,電動汽車普遍采用前后二個電機,未來會有更多安裝4個電機的產品,這種變化趨勢召示著研發測試將向分布式發展。浙江大學動力機械及車輛工程研究所副所長朱紹鵬博士說:“分布式驅動是電動汽車未來發展趨勢,研發測試也將跟隨驅動方式轉變。”

電驅動系統經歷過幾個發展階段。最初電動汽車采用分體式驅動單元,經過物理集成形成了電機+電控+減速機的集成驅動單元,隨著電機技術的不斷發展,輪轂電機已被運用到汽車上,逐步形成了標準化的動力底盤。“分布式驅動控制可以更加節能、安全,智能化水平很高,是下一代電動汽車關鍵技術研發。”朱紹鵬說。

相比于傳統的集成方式,多驅動源分布式驅動的優勢很明顯。多驅動源分布式驅動可以節省空間。朱紹鵬說:“乘用車后排中間位置,大家都不太喜歡坐,因為中間有一個鼓包。多驅動源分布式驅動將解決這個問題。”

多驅動源分布式驅動可以提高傳動效率,減少傳動系統帶來的能量損耗。傳統汽車通過傳動軸輸送動力,這對傳動軸的加工和安裝要求極高,否則就會損失很多動力,降低傳輸效率。傳統汽車使用復雜的動力分配裝置實現全時四驅,而多驅動源分布式驅動并不需要那么復雜的裝置,可以輕松地實現全時四驅、前驅、后驅等多種形式的轉換。多驅動源分布式驅動的每個電機都可以單獨控制,并且電機響應速度非傳統內燃機可比,這增強了電動汽車的操控性,通過協調控制各電機實現穩定駕駛。

分布式驅動汽車已在公交車上運用。朱紹鵬說:“公交車的工況比較簡單,車速也不高,比亞迪K9電動車采用兩輪邊電機,已在國內外廣泛銷售。乘用車的工況比較復雜,分布式驅動電動汽車的動力學控制是乘用車能否量產的關鍵技術瓶頸,這也對研發測試提出了很高的要求。”

分布式驅動在乘用車上技術要求更高,仍有部分汽車企業已在概念車上嘗試,特斯拉、寶馬等企業已在量產車上采用雙電機、三電機的分布式方案。

新能源汽車面臨測評新挑戰

研發檢測應嚴要求

“無論哪種車輛研發測試都必須把安全放在第一位,尤其是新能源汽車還有很多我們不熟悉不了解的地方,更要嚴謹,標準要求必須更嚴格。”工信部原公告車輛管理專家逯海告訴記者。

GB21670-2008中專門為電動汽車增加應急制動測試標準,這兩項標準是行車制動系輸出的電動部件完全失效的情況下,測試電動汽車的制動性能如何,另外在失效狀態導致電動部件產生最大制動力。“這兩項測試可以檢驗電動汽車在緊急狀態下的制動能力。如果不檢測這兩項,如果發生意外情況就會很危險。在以往的檢測中發現有些車輛并不合格,一律沒有通過公告管理審批,責令全部重新完善這方面的功能。研發檢測就應該嚴格要求,企業高標準嚴要求,主管部門壓力就會輕一點,也能節省企業報送產品上公告的時間。” 逯海說。
新能源汽車的部分標準已制定,有標準就有研發檢測依據。逯海說:“有標準的測試工作相對容易,還沒有形成統一認識的部分,可以參照傳統汽車以及其他方面的要求對照進行。”

北汽福田工程研究總院整車性能試驗總工程師張憲說:“行業內有部分企業可能沒有嚴格按照標準進行研發測試。不嚴格要求自己,在公告審批時會給自己帶來麻煩,無法通過公告管理檢測,不但自己要重新測試,還耽誤產品上公告的時間。如今市場競爭激烈,如果晚一天上公告都可能失去市場競爭優勢。北汽福田深刻明白這個道理,一直嚴格按照國家要求實施研發測試。據介紹,北汽福田組織了專門的團隊利用測功機按照標準要求逐項測試。

新能源汽車才露“小荷尖尖角”,已給行業帶來巨大的挑戰,隨著固態電池、燃料電池等新產品量產,更大的挑戰還在后面。