新能源汽車面臨測評新挑戰(zhàn)
新能源汽車時代已經(jīng)來臨。從表面上看,拋開動力系統(tǒng)的差別,新能源汽車與傳統(tǒng)汽車沒有太大的不同,恰恰是動力系統(tǒng)的區(qū)別帶來了一系列的挑戰(zhàn)。整車研發(fā)與測試即是新的挑戰(zhàn)之一。
如何應(yīng)對新挑戰(zhàn)?新能源汽車研發(fā)測試不僅要改變方法和手段,更要建立全新的測試評價規(guī)則。
根本區(qū)別帶來新挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)汽車的動力全部來源于發(fā)動機(jī),新能源汽車的能量來自于電池。兩者最大的區(qū)別是內(nèi)燃機(jī)本身高速運(yùn)轉(zhuǎn),而電池靜靜地進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。這種不同注定了兩者的測試方法與手段有著根本區(qū)別。
內(nèi)燃機(jī)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(jī),有的安裝4個輪邊電機(jī),未來3-5年可能還會出現(xiàn)量產(chǎn)的輪轂電機(jī)車輛。“傳統(tǒng)汽車與新能源汽車測試目標(biāo)發(fā)生根本變化,給研發(fā)測試帶來一系列的新挑戰(zhàn)。”寶克中國公司總經(jīng)理Schmidt說。
一般來說,電子產(chǎn)品的測量精度要求比較高,電動汽車最大的特點(diǎn)就是大量的電氣化,這就要求研發(fā)測試的精度必須大幅度提高,這是汽車界從來沒有經(jīng)歷過的事情。家轎車內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速一般不超過8000轉(zhuǎn)/分,而電機(jī)的轉(zhuǎn)速輕松超過10000轉(zhuǎn)/分,目前電動汽車的電機(jī)轉(zhuǎn)速普遍為16000-18000轉(zhuǎn)/分,但這個數(shù)字很快將成為歷史,20000轉(zhuǎn)/分的電機(jī)已在量產(chǎn)的路上。“高轉(zhuǎn)速給研發(fā)測試帶來巨大的挑戰(zhàn)。”Schmidt說。
高轉(zhuǎn)速伴隨著較小的慣量,以及極低的內(nèi)阻力,這就要求研發(fā)測試技術(shù)及設(shè)備有極高的響應(yīng)速度。這種響應(yīng)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(tǒng)已不能達(dá)到要求,必須采用專門為工業(yè)界開發(fā)的實時操作系統(tǒng)。
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(shù)據(jù)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(tǒng)汽車加注汽柴油比較簡單,主要考慮VOC(蒸發(fā)排放)是否合格,而新能源汽車的充放電測試要復(fù)雜很多。
傳統(tǒng)汽車一直采用NEDC工況,隨著國六來臨,汽車測試工況發(fā)生了變化,采用WLTC測試方法,WLTC工法在NEDC工況的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),本質(zhì)上仍然是針對傳統(tǒng)汽車設(shè)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(fā)與測試系統(tǒng),大家都在摸索前進(jìn),標(biāo)準(zhǔn)體系的不完善給研發(fā)測試帶來新的挑戰(zhàn)。
Schmidt說:“新能源汽車是新生事物,不像傳統(tǒng)汽車那樣基本定型,傳統(tǒng)汽車每年推出的新產(chǎn)品只是改良,沒有實質(zhì)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(shù)運(yùn)用到量產(chǎn)車輛上。隨著技術(shù)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(guān)注,未來還有固態(tài)電池汽車以及燃料電池汽車投入到大規(guī)模量產(chǎn)之中,這些新變化都對傳統(tǒng)的研發(fā)測試提出了新挑戰(zhàn)。”
Schmidt認(rèn)為,傳統(tǒng)汽車的研發(fā)測試有一部分靠經(jīng)驗積累,而新能源汽車變化太快,依靠傳統(tǒng)的經(jīng)驗積累方式似乎太慢了,需要用到人工智能技術(shù),通過人工智能系統(tǒng)自我學(xué)習(xí)能力提高研發(fā)測試水平。
“新變化帶來新挑戰(zhàn),研發(fā)測試技術(shù)、設(shè)備都要朝著多功能化的方向發(fā)展,以應(yīng)對 快速變化帶來的挑戰(zhàn)。” Schmidt說。
新能源汽車面臨測評新挑戰(zhàn)
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(jī),未來會有更多安裝4個電機(jī)的產(chǎn)品,這種變化趨勢召示著研發(fā)測試將向分布式發(fā)展。浙江大學(xué)動力機(jī)械及車輛工程研究所副所長朱紹鵬博士說:“分布式驅(qū)動是電動汽車未來發(fā)展趨勢,研發(fā)測試也將跟隨驅(qū)動方式轉(zhuǎn)變。”
電驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)歷過幾個發(fā)展階段。最初電動汽車采用分體式驅(qū)動單元,經(jīng)過物理集成形成了電機(jī)+電控+減速機(jī)的集成驅(qū)動單元,隨著電機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,輪轂電機(jī)已被運(yùn)用到汽車上,逐步形成了標(biāo)準(zhǔn)化的動力底盤。“分布式驅(qū)動控制可以更加節(jié)能、安全,智能化水平很高,是下一代電動汽車關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。”朱紹鵬說。
相比于傳統(tǒng)的集成方式,多驅(qū)動源分布式驅(qū)動的優(yōu)勢很明顯。多驅(qū)動源分布式驅(qū)動可以節(jié)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(qū)動源分布式驅(qū)動將解決這個問題。”
多驅(qū)動源分布式驅(qū)動可以提高傳動效率,減少傳動系統(tǒng)帶來的能量損耗。傳統(tǒng)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(tǒng)汽車使用復(fù)雜的動力分配裝置實現(xiàn)全時四驅(qū),而多驅(qū)動源分布式驅(qū)動并不需要那么復(fù)雜的裝置,可以輕松地實現(xiàn)全時四驅(qū)、前驅(qū)、后驅(qū)等多種形式的轉(zhuǎn)換。多驅(qū)動源分布式驅(qū)動的每個電機(jī)都可以單獨(dú)控制,并且電機(jī)響應(yīng)速度非傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)可比,這增強(qiáng)了電動汽車的操控性,通過協(xié)調(diào)控制各電機(jī)實現(xiàn)穩(wěn)定駕駛。
分布式驅(qū)動汽車已在公交車上運(yùn)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(jī),已在國內(nèi)外廣泛銷售。乘用車的工況比較復(fù)雜,分布式驅(qū)動電動汽車的動力學(xué)控制是乘用車能否量產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,這也對研發(fā)測試提出了很高的要求。”
分布式驅(qū)動在乘用車上技術(shù)要求更高,仍有部分汽車企業(yè)已在概念車上嘗試,特斯拉、寶馬等企業(yè)已在量產(chǎn)車上采用雙電機(jī)、三電機(jī)的分布式方案。
新能源汽車面臨測評新挑戰(zhàn)
研發(fā)檢測應(yīng)嚴(yán)要求
“無論哪種車輛研發(fā)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(yán)謹(jǐn),標(biāo)準(zhǔn)要求必須更嚴(yán)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(yīng)急制動測試標(biāo)準(zhǔn),這兩項標(biāo)準(zhǔn)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(tài)導(dǎo)致電動部件產(chǎn)生最大制動力。“這兩項測試可以檢驗電動汽車在緊急狀態(tài)下的制動能力。如果不檢測這兩項,如果發(fā)生意外情況就會很危險。在以往的檢測中發(fā)現(xiàn)有些車輛并不合格,一律沒有通過公告管理審批,責(zé)令全部重新完善這方面的功能。研發(fā)檢測就應(yīng)該嚴(yán)格要求,企業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求,主管部門壓力就會輕一點(diǎn),也能節(jié)省企業(yè)報送產(chǎn)品上公告的時間。” 逯海說。
新能源汽車的部分標(biāo)準(zhǔn)已制定,有標(biāo)準(zhǔn)就有研發(fā)檢測依據(jù)。逯海說:“有標(biāo)準(zhǔn)的測試工作相對容易,還沒有形成統(tǒng)一認(rèn)識的部分,可以參照傳統(tǒng)汽車以及其他方面的要求對照進(jìn)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(yè)內(nèi)有部分企業(yè)可能沒有嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)測試。不嚴(yán)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(chǎn)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(yōu)勢。北汽福田深刻明白這個道理,一直嚴(yán)格按照國家要求實施研發(fā)測試。據(jù)介紹,北汽福田組織了專門的團(tuán)隊利用測功機(jī)按照標(biāo)準(zhǔn)要求逐項測試。
新能源汽車才露“小荷尖尖角”,已給行業(yè)帶來巨大的挑戰(zhàn),隨著固態(tài)電池、燃料電池等新產(chǎn)品量產(chǎn),更大的挑戰(zhàn)還在后面。
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