新能源汽車是我國能源和環保戰略的重要方向之一,在政府各項政策的推動下,我國新能源汽車(純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(HEV)和燃料電池電動汽車(FCEV)等)產(chan) 業(ye) 取得了快速發展,並開始步入創新之路。
近幾年,汽車行業(ye) 加快“碳達峰、碳中和"的步伐,以能源低碳化、動力電動化和係統智能化為(wei) 主要發展方向,以加快新能源汽車推廣和替代燃油車,而新能源汽車研發和產(chan) 品定型過程中不但出現了很多新的試驗需求,汽車新技術的發展離不開試驗的支撐。
1、新能源汽車性能試驗發展趨勢
隨著法規、市場適應性和駕駛性能要求的不斷提高,新能源汽車試驗、評價(jia) 等工作發生了許多新的變化,以傳(chuan) 統的驗證性試驗為(wei) 主逐步過渡到以整車開發研究性試驗為(wei) 中心。
新能源汽車性能試驗的發展趨勢主要包括以下6個(ge) 方麵。
(1)動力性試驗
動力性是汽車的基本性能,動力性試驗是指汽車實際克服行駛阻力的能力測定,用以研究評價(jia) 汽車克服空氣阻力、滾動阻力、加速阻力、爬坡阻力的能力,主要測試項目有:最高車速、加速性能、爬坡性能、底盤輸出功率、zuidi穩定車速等。
新能源汽車動力性能主要根據GB/T 18385-2005《電動汽車動力性能試驗方法》進行試驗和評估,包括最高車速、加速性能、最大爬坡度等,用以汽車在各種條件和環境下使用的動力性能。
相對於(yu) 傳(chuan) 統汽車,新能源汽車在基本的動力性能試驗的速度區間和試驗時間規定更加具體(ti) 、測試精度要求更高。
(2)經濟性試驗
汽車經濟性試驗用以評價(jia) 研究汽車的燃料經濟性,測試在規定條件下以一定的工況運行時實際消耗的燃料量。主要試驗項目有:等速油耗試驗、多工況燃料經濟性試驗、加速燃料經濟性試驗、平均車速使用燃料經濟性試驗等。
整車能源優(you) 化管理依賴各種節能技術,需要關(guan) 注針對各種節油技術的整車瞬時能耗測試,以及用於(yu) 測試整車經濟性的測試工況。
新能源汽車經濟性性能主要根據GB/T 18386.1-2021《電動汽車能量消耗量和續駛裏程試驗方法第1部分:輕型汽車》進行試驗和評估。
目前,純電動汽車和混合動力汽車主要采用鯉離子動力電池,針對動力電池的性能測試、整車續駛裏程測試、能量消耗率測試、HEV的排放測試等是未來新能源汽車經濟性試驗的主要方向。
(3)製動性與(yu) 操縱穩定性試驗
整車製動性和操縱穩定性能的電子控製係統主要包括防抱死製動係統(Antilock Brake System,ABS)、電子製動力分配(Electronic Brake Force Distribution,EBD)係統、電子穩定性控製係統(Electronic Stability Control,ESC)等。
製動性與(yu) 操縱穩定性試驗可以判斷電子控製係統響應人的駕駛意圖、完成路麵識別的速度,及控製輪胎和路麵間的附著力的精度。其相關(guan) 的試驗傳(chuan) 感設備和執行機構包括慣性測量單元(IMU)/全球定位係統(GPS)組合係統等的測試精度及數據更新頻率逐步提升。
(4)駕乘舒適性試驗
汽車的駕乘舒適性主要包含噪聲、振動與(yu) 聲振粗糙度(NVH)性能、熱舒適性、人機工程等。
車輛振動由構成汽車所有部件的機械振動複雜地相互作用而引起,目前主要使用主成分分析法來測試分析振源及傳(chuan) 遞路徑。
舒適性主要是針對車輛使用者的指標,因此駕乘人員的承受振動能力是首要考慮因素。在消費者汽車駕乘評價(jia) 中,乘坐體(ti) 驗框架體(ti) 係主要包括安靜性、聲品質、汽車空調性能、異響性能、汽車平順性、座椅舒適性等。
汽車乘坐體(ti) 驗測試評價(jia) 規程
汽車人機工程涉及人的心理學、人體(ti) 測量學、生物力學等,研究的目的是改進駕乘人員的安全性和舒適性等。汽車人機工程試驗包括乘降性、視野及能見度、操作性(負荷)、乘坐空間、座椅性能等很多方麵,相關(guan) 試驗規範在逐步完善。
(5)安全性能試驗
汽車新能源化帶來的若幹新能源安全問題,複雜的車輛應用環境、動力電池安全工況、熱失控風險等,使車輛安全需要考慮的問題範圍更加複雜。
汽車安全性能試驗主要包括碰撞安全性試驗、電磁兼容安全試驗、車內(nei) 空氣質量檢測等,相關(guan) 試驗規範也已建立。
伴隨新能源汽車高度智能化、網聯化帶來的功能安全與(yu) 預期功能安全要求,信息安全、網絡安全、多種新技術領域與(yu) 汽車的融合帶來的諸多安全問題引起了業(ye) 界的重視。
麵向未來的更高級別的自動駕駛新能源汽車,深入研究了不同安全技術領域的發展現狀及相互之間的融合關(guan) 係,將多重安全技術相融合發展汽車安全多領域融合技術才能保證汽車技術更好的發展。
多域融合安全框架圖
(6)整車可靠性試驗
汽車在使用過程中要承受各種各樣的負荷,評價(jia) 汽車及其零部件在這些負荷作用下在規定時間內(nei) 完成目標功能的能力,稱為(wei) 整車可靠性試驗。
目前,可靠性試驗的測試裝備已具有較高的水平,例如,實車行駛可靠性試驗中的輪胎六分力傳(chuan) 感器、綜合多通道數據采集係統、台架疲勞試驗中的軸耦合道路模擬試驗機等。
隨著汽車電動化、智能化的發展,整車可靠性試驗將不僅(jin) 關(guan) 注車輛本身的可靠性,還將關(guan) 注車輛與(yu) 周圍環境、其他車輛和行人之間的交互,未來的整車可靠性試驗將更加注重對電動汽車電池係統、驅動係統和充電係統等關(guan) 鍵部件的評估。
整車可靠性測試方案
2、新能源汽車硬件在環(HIL)測試技術發展趨勢
汽車電控係統開發、主要零部件性能試驗等需要做較多複雜的動力學試驗。一般道試驗對場地和車載測試設備要求比較苛刻,測試工況難以模擬,試驗具有一定的危險性試驗結果的重複性差,在研究開發初期采用硬件在環(Hardware-in-the-Loop,HIL)測可克服道路試驗的不足,對提高開發效率和節約試驗成本具有重要意義(yi) 。
HIL測試係統硬件主要由上位機(人機交互)、下位機(實時處理器)和控製器(ECU)等組成,以運行仿真模型來模擬受控對象的運行狀態,通過I/O接口與(yu) 被測的ECU連接,對被測ECU進行全方麵的、係統的測試。
電子駐車係統硬件在環仿真測試
未來HIL測試係統將融入更多的汽車零部件ECU及係統級ECU,其目標是實現整車在環測試(Vehicle-in-the-Loop Testing,VIL),VIL是一種基於(yu) 半實物仿真技術的測試方法,可以在封閉場地內(nei) 實現任意開放道路的集成測試,以滿足智能駕駛車輛在環測試係統的測試需求。
3、新能源汽車試驗&數據管理發展趨勢
在汽車電動化、智能化、網聯化發展趨勢之下,數字技術融合創新應用為(wei) 汽車企業(ye) 帶來新的發展機遇,開展數字化轉型已成為(wei) 其適應數字經濟、謀求生存發展的必然選擇。
汽車試驗作為(wei) 汽車研發的重要環節,承擔著汽車產(chan) 品研發驗證及性能檢驗的重要職責,其數字化轉型程度直接影響汽車企業(ye) 研發數字化水平,以數字化為(wei) 核心的“軟實力"建設也成為(wei) 未來各大試驗場投入的重點領域。
(1)試驗業(ye) 務管理數字化
汽車試驗場中涉及各類資源較多,對車輛、人員、設備及服務的協調工作要求高,通過數字化方法打通試驗場資源的流轉、提高試驗場運營效率、提高用戶滿意度,是未來汽車試驗場實現試驗業(ye) 務數字化的必然趨勢。
(2)試驗資源網聯化
汽車試驗資源網聯化是立足於(yu) 汽車試驗業(ye) 務場景,實現異構設備聯網,滿足跨部門、跨區域設備監測需求,可以為(wei) 智慧試驗室構建及高效智能的汽車試驗數據管理提供基礎數據支撐,是汽車研發試驗麵向數字化、智能化轉型的必然趨勢。
(3)試驗數據應用智能化
試驗數據應用智能化以大數據平台為(wei) 依托,聚焦安全性能開發等領域對汽車試驗大數據進行深度分析與(yu) 挖掘,實現麵向汽業(ye) 多業(ye) 務場景的試驗數據應用智能化,最終實現提高研發效率,提升汽車產(chan) 品力的目標。