朝氣蓬勃的CLTC迴圈工況,你可知“多少”

宣告:本文為作者臭皮匠試驗室(同微訊號)授權釋出,轉載請註明出處。

導語:花開花謝,潮起潮落,不經意間NEDC步入了垂垂暮年,他看著遠方陽光中奔跑的CLTC,未來令人關注而又憧憬,嘴裡同時唏噓著“WLTP你小子縱然再‘浪’,也逃脫不了我的佈局“,心裡也暗暗竊喜著即將到來的從容恬闊、悠哉遊哉的‘穩定’生活。

”什麼是CLTC?“

”CLTC迴圈工況到底‘牛’在哪裡?“

”面都這麼牛逼的CLTC,我們又要如何從三合一電驅動系統角度進行匹配開發,改善電動汽車續航里程,節約能源、降低排放呢?

關於上述這些問題,按如下邏輯,分四部分進行分析:

一、什麼是CLTC?

二、NEDC/CLTP/CLTC迴圈曲線的對比分析

三、基於某純電動乘用車的迴圈工況對比分析

四、展望:適配CLTC迴圈工況的EDS開發方向

一、什麼是CLTC?

隨著國六標準在上海乃至全國範圍內的陸續實施,身邊同行朋友關於汽車能耗和標準工況的議論、吐槽不絕於耳。

關於這一問題,政府也早有考慮。考慮到適合中國境內的能耗和排放標準的缺失,2015年3月,由工信部下達專案需求,中汽研牽頭,組織行業專家,展開了為期三年的中國工況調研開發,並於2018年8月完成了徵求意見稿,發稿公示; 於2019年10月25日釋出了正式標準:

《中國汽車行駛工況 第1部分:輕型汽車》(GBT38146。1-2019)

《中國汽車行駛工況 第2部分:重型商用車輛》(GBT38146。2-2019)

這裡多說一句, 標準正確的縮寫是CATC?還是CLTC? 可能不少人有這個困惑。一張圖清楚的解釋了這個問題:

朝氣蓬勃的CLTC迴圈工況,你可知“多少”

圖1 中國汽車行駛工況CATC

言歸正傳、簡而言之,CLTC-P (China light-duty vehicle test cycle-passenger)是CATC (ChinaAutomotiveTest Cycle)中乘用車部分,是基於41座城市、3832輛車,累積3278萬公里、20億條GIS交通低頻動態大資料定義的標準工況。(#還有誰?。。。#)

二、NEDC/WLTP/CLTC迴圈曲線的對比分析

2。1 迴圈工況曲線與特徵資料

圖2是NEDC/WLTP/CLTC迴圈曲線對比圖,表2所述是與迴圈工況對應的特徵資料。 從圖表可知,CLTC較NEDC而言,增加了範圍更廣的路況資訊: 城市工況、郊區工況和高速工況,迴圈時間仍與WLTP一致,為1800s;但是,相對於WLTP,缺少了超高速段的工況定義,並且最高車速、平均車速為三者最低,這與目前高速法規要求和交通GIS收集的大資料較匹配 。

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圖2 NEDC/WLTP/CLTC迴圈工況曲線

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表1NEDC/WLTP/CLTC迴圈工況特徵對資料

2。2 駕駛模式

圖3是NEDC/WLTP/CLTC在加速、減速、勻速和停車四種駕駛式下的分佈情況。由此可知,WLTP/CLTC較NEDC,加、減速比例明顯上升,高達35%~43%,這反映了兩種迴圈工況的嚴苛性的提高;同時,CLTC較WLTP,停車比例加大,為23。33%,這與交通GIS收集的大資料比較匹配,如頻繁的紅綠燈停車工況。

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圖3 NEDC/WLTP/CLTC 迴圈工況駕駛模式時間比例對比

2。3 加速度的分佈

圖4是NEDC/WLTP/CLTC 迴圈工況加速度分佈情況。由此可知,對於a=0的工作點,三工況佔比排序是: NEDC>CLTC>WLTP,其中NEDC在0點的比例高達約64%,且只包含了均勻的加、減速駕駛模式。

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圖4是NEDC/WLTP/CLTC 迴圈工況加速度分佈情況

圖5是NEDC/WLTP/CLTC 迴圈工況加速度在車速域上的散點分佈情況 。 可以定性看出,CLTC的加減速更多的發生在中低速區域(

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圖5 NEDC/WLTP/CLTC 迴圈工況加速度在車速域上的散點分佈

綜上,簡而言之,CLTC更真實反映了具有中國特色的工況要求,具體從以下幾方面:

更為合理的平均車速和最高車速定義

更為寬泛地駕駛工況

更為合理的停車模式比例

更為豐富的動態加減速工況

三、基於某純電動乘用車迴圈工況的對比分析

以下我們基於某純電動車用車整車引數和某EDS特性引數,從功率分佈、高效率區域分佈、平均效率、電耗、制動能量回收比重幾個維度,進一步分析CLTC迴圈工況在純電動乘用車應用上的特點。

以某 純電動乘用車整車引數 為例,其整車引數如表2所示:

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表2 某純電動乘用車整車引數

與其匹配的 電驅動總成系統特性 如圖6所示:

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圖6 電驅動系統外特性曲線

整車和電驅動系統的引數都有了,下面我們透過模擬,從功率分佈、高效區分佈、平均效率、電耗、制動能量回收等5個方面一一進行分析和解讀:

3。1 功率分佈

圖7是在NEDC/WLTP/CLTC迴圈工況中車輛電驅動系統對功率需求的分佈及其對比。可知, CLTC與NEDC在功率需求上,有相同的分佈趨勢 ;同時,CLTC與NEDC在0~5kW的工況分佈佔比約60%左右,即有約60%的時間在小負荷工作;不一樣的是,CLTC有1%的工況點分佈於40~50kW功率下。

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圖7 NEDC/WLTP/CLTC 迴圈中電驅動系統功率需求的分佈及其對比

3。2 工作點在效率譜的分佈和系統平均效率

圖8反映了在NEDC/WLTP/CLTC迴圈工況在電驅動系統效率譜下的分佈情況。由此可知,三者迴圈工況均 主要工作在中低轉速區域的低扭矩區 ; WLTP/CLTC較NEDC而言,工作點分佈面域大,即有 更多的點落在效率較高的區域 ;相比WLTP,CLTC工作點在高速區域分佈較少, 更多的分佈在能量回收區域 ,即遠離高效區。

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圖8 NEDC/WLTP/CLTC 迴圈中電驅動系統效率譜的分佈

根據上述現象,定量分析系統平均效率。圖9所示NEDC/WLTP/CLTC迴圈工作,在不同速比下,電驅動系統的平均效率。由此可知,系統平均效率表現優劣情況如下: η_wltp>η_cltc>η_nedc 。 此外, 速比的變化對電驅系統綜合效率影響並不大。圖9 NEDC/WLTP/CLTC 迴圈中不同速比下電驅動系統平均效率分佈

3。3 整車電耗

圖10所示為NEDC/WLTP/CLTC迴圈工況,在不同速比下的整車電耗表現。由此可知, 在不同速比段,CLTC較NEDC/WLTP均具有更優的電耗表現 ;僅從電耗角度考慮,可以實現速比的最佳化設計(針對該款車型,若以CLTC迴圈工況作為考核,速比10為較優解圖10 NEDC/WLTP/CLTC迴圈中不同速比下的整車電耗

結合2。2的分析結論可知,雖然WLTP較CLTC有更優的系統平均效率,但是其電耗表現並不佳,從圖2 可知,這主要是因為CLTC有較多的(約60%)時間分佈在0~5kW負荷中。這說明: 電驅系統的平均效率結果並不足以表徵最終整車的電耗情況。

3。4 制動能量回收

圖11 反映了NEDC/WLTP/CLTC迴圈工況制動能量回收在總能量中的貢獻比重。由此可知, CLTC較NEDC和WLTP表現出更優的制動能量回收效果 ,一個迴圈中約有33。46%的能量來自制動能量回收圖11 NEDC/WLTP/CLTC迴圈中能量回收在總能量中的貢獻比例

綜上,CLTC迴圈工況的推廣應用,會在EDS系統和整車層面表現出如下特性:

功率分佈:CLTC與NEDC有相似的分佈趨勢,即60%在小負荷區域工作

工作點分佈:CLTC主要集中在低功率、中低扭矩以及中低速區域;

系統平均效率: η_wltp>η_cltc>η_nedc,且速比的變化對電驅系統綜合效率影響並不大;

整車電耗表現:在不同速比段,CLTC較NEDC/WLTP更優;

電驅動系統的平均效率結果並不足以表徵最終整車的電耗情況;

能量回收:CLTC較NEDC和WLTP表現出更優的制動能量回收效果,換句話說——CLTC具有更高的能量回收需求。

四、展望:適配CLTC迴圈工況的EDS開發方向

根據上述分析,CLTC較NEDC/WLTP有更優的電耗表現,但是從圖8中可以看出CLTC工作點並未大量分佈於高效率區域。從經濟性角度,結合CLTC迴圈工況分佈特點,如何定義開發方向,以提高工作點和系統高效率區的重合度,從而最佳化整車的電耗表現呢?

下圖是基於上述整車引數和EDS引數,plot出的“CLTC迴圈中EDS的工作點的分佈圖”,可以看出: 驅動系統的工作點主要集中在低功率、中低扭矩以及中低速區域 。同時,結合CLTC表現出更優的制動能量回收效果。我們可以基於這兩點,從電機、電控、減速器的損耗機理出發,“搞點事情”出來!(#先留個懸念,我們2020繼續~#)

朝氣蓬勃的CLTC迴圈工況,你可知“多少”

圖12 CLTC迴圈中EDS的工作點的頻率分佈圖

寫在最後:

到此,對CLTC這條“妖嬈”的曲線的分析就基本結束了,多少個夜晚“頭懸樑、錐刺股”, 也算是從電驅動系統的視角把它看了個精光。。。

關於第(三)部分的展望,是想聊的重點,“如何從開發角度適配新生的CLTC”是值得我們深思的問題。這部分已有一些東西,但還不成系統,希望後面有機會能完整地呈現給大家。