杨 阳

（陕西工业职业技术学院，陕西 咸阳 712000）

纯电动汽车城市循环工况的研究

杨 阳

（陕西工业职业技术学院，陕西 咸阳 712000）

如果纯电动汽车设计时依据的循环行驶工况与车辆的实际循环行驶工况相差较大时，则纯电动汽车实际的行驶性能达不到预期的设计性能，对于车辆的动力性能与经济性有较大的影响，所以车辆实际行驶工况对纯电动汽车的整车参数选取时是具有指导性作用。目前相对缺少对于纯电动汽车的城市循环工况研究，文章就对构建纯电动汽车城市循环工况的方法进行一些研究。

传统汽车；电动汽车；性能评估；循环工况

车辆行驶工况是用来描述某一类型车辆在指定行驶道路网下的车速时间历程，又称为汽车运转循环。车辆行驶工况的重要意义是能够相对准确地反映车辆在道路上的实际行驶状况。由于中国幅员辽阔，不同地区行驶工况差距较大，纯电动汽车的驱动行驶特性与传统汽车有着很大的差别。目前，我国对于传统汽车行驶工况的研究较多，例如北京、武汉、上海等，但对于纯电动汽车的循环行驶工况研究相对较少。

1 城市循环工况的研究

实际循环行驶工况首先是对车辆原始试验数据的采集和分析调查，循环工况的构建利用统计方法。实际循环行驶工况表征一个特定区域的特定车辆的交通环境（如公共汽车，乘用车等车辆特征）速度时间历程。对于构建区域车辆循环行驶工况意义在于整车设计初期时提供车辆行驶工况主要参数，对于车辆的动力性和经济进行优化设计，并且同时作为在纯电动汽车能耗具体领域的研究。

目前根据工况的主要合成方法可以划分为两大形式：模态工况和瞬态工况。模态工况是在实际车辆行驶过程的基础上，从中提取相关联较大的主要成分进行工况构建，主要目的是对汽车的动力性与经济性进行评价与测算；瞬态工况是基于车辆在道路上完全真实行驶状况构建，代表实际工况。针对于某个国家或地区的标准工况主要是建立模态工况，对于需要研究车辆的整车动力性、经济性等的科研机构或企业则主要建立瞬态工况。

2 国外行驶工况的研究

目前，循环测试标准工况主要为欧洲（EDC）、美国（USDC）和日本（JDC）的三大体系，其他许多国家也直接使用这三个国家的标准循环工况。对于其他标准工况文章不做过多赘述，主要以美国行驶工况为例，描述循环测试标准工况的建立原则与方法。

美国工况最具代表性的是美国联邦认证程序（FTP）工况系列，FTP72工况系列是美国环保局根据美国的道路行驶交通法和经过对美国众多州的实际行驶工况综合研究考虑首次确定的，即很多国家和科研机构经常引用的UDDS工况。UDDS循环工况主要作用是对车辆行驶过程中的排放进行测量，其由两个循环行驶工况构成：0～505s的冷态行驶工况和506～1370s的稳态行驶工况。FTP72工况系列经过三年的试验验证，1975年美国环保局在原来的FTP72工况系列之上又加上了热浸车行驶工况（600s）和热态行驶工况（505s），由这四个循环行驶工况合成FTP75行驶工况。FTP75行驶工况主要是用于汽车热启动的排放认证。随着交通线路的不断完善和变化，美国环保局根据美国车辆的道路行驶数据发布了FTP修订，以适应不断变化的交通状况。在此基础上增加了一些具有能够更实际反映交通状况的循环行驶工况，例如在FTP行驶工况的基础上补充了SFPT（Supplement FTP）行驶工况，考虑到交通道路不断变化又补充US06行驶工况和在空调开启的满负荷行驶下的C03行驶工况等等。

3 高新城市循环工况构建实例

根据不同的行驶状况和交通条件，车辆的循环行驶工况构建目前主要基于以下4种方法：短行程分析法、定步长截取法、速度加速度矩阵分析法和马尔科夫方法。通过对以上行驶工况构建的方法研究，最终选取短行程分析法作为文章的循环行驶工况构建方法，如图1所示。

短行程主要是根据研究的行驶车辆不同进行不同的划分。乘用车短行程（或运动学片段）指的是汽车从一个怠速行程开始运动到下一个怠速行程的这段行驶里程，一般由一个怠速和一个行驶过程组成。根据公交车的行驶状况因素，因为公交车频繁启停，文章定义为从一个公交站点到下一个公交站点之间公交车的行驶过程，怠速行程和行驶过程通常在运行过程中是不确定的，受到道路交通状况和交通灯的影响。

短行程分析法的具体构建流程如下：①利用数据采集仪Race-Technology采集车辆行驶过程中的实时数据；②利用MATLAB编程进行站点运动区间的分割，获得短行程片段；③利用MATLAB编程计算提取短行程特征参数值；④采用统计分析软件SPSS对分割的众多短行程片段进行主成分分析和聚类分析，对短行程片段提取特征参数中的主成分及贡献率，实现降维处理；其次对具有代表性的低、中、高速行驶片段进行聚类；⑤根据不同短行程片段的数据、特征和各类片段在总体中所占比例，提取并重新合成满足目标工况长度要求的短行程片段，构建典型循环工况。

图1 短行程瞬态工况构建流程图

图2 循环工况速度-时间图

根据上述方法文章针对现实高新区运营的BYD-K9纯电动城市客车的循环工况构建如图2所示。将具有代表性的站点运动区间合成为完整的西安市高新区公交车辆实际循环工况。西安市高新区公交循环工况时间——速度曲线如图2所示。

4 结语

针对于目前对于纯电动汽车城市循环工况的研究相对缺乏的情况，文章以西安市高新区运营的BYD-K9纯电动城市客车作为研究对象，进行相应的实验数据采集分析、数据处理合成等，构建其循环行驶工况实例来研究关于纯电动汽车循环行驶工况的方法。

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杨阳（1989-），男，陕西武功人，硕士研究生，助教，主要研究方向：新能源汽车、汽车电控。