基于电动汽车能量消耗量试验的车载REESS电流准确性验证方法研究及探讨

基于电动汽车能量消耗量试验的车载REESS电流准确性验证方法研究及探讨

作者 李世骏 张耀皎 张昊炜

作者单位 上海机动车检测技术研究中心有限公司-汽车整车与排放节能检测研究实验室

【摘要】随着我国新能源政策的推行，电动汽车能量消耗量试验（GB/T 18386.1-2021）的需求量不断增加。同时，车载数据也随着数字化技术发展复杂化、多样化。为准确实现标准附录E中“采用车载电流数据替代REESS电流测量”这一试验规程，进而提升试验效率。本文基于现有的国内外相关研究，以及已有的部分企业提供的数据，提出了一类车载数据有效性验证的方法。基于这个方法思路，结合更广泛的试验数据，对该评估方法进行了系统性的验证和总结。

【关键词】车载数据；REESS测量；电动汽车；能量消耗量试验；CAN数据

Abstract: With the implementation of China's new energy policy, the demand for energy consumption testing of electric vehicles (GB/T 18386.1-2021) is constantly increasing. At the same time, vehicle data has become more complex and perse with the development of digital technology. To accurately implement the test procedure of using on-board current data instead of REESS current measurement in Appendix E of the standard, and thereby improve the efficiency of the test. This article proposes a method for verifying the effectiveness of in vehicle data based on existing domestic and foreign research, as well as data provided by some automobile companies. Based on this approach and combined with broader experimental data, a systematic validation and summary of the evaluation method have been conducted.

Keywords: vehicle data, REESS measurement, electric vehicle, energy consumption test, CAN data

1引言

自我国提出“力争2030年前实现碳中和”（以下简称“双碳”）战略目标后，发展新能源汽车成为我国实现“双碳”目标的重要路径。《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》提出[1,2]，到2025年，纯电动乘用车新车平均电耗降至12.0千瓦时/百公里；到2035年，纯电动汽车成为新销售车辆的主流，公共领域用车全面电动化，有助于促进节能减排水平和社会运行效率的提升，纯电动车型必然是未来发展趋势。此外，随着现代汽车技术的飞速发展，汽车控制原件数量呈指数级增加，车载数据也随之复杂化、多样化。作为控制新能源汽车和智能网联汽车运行的“血液”，车载数据的重要性不言而喻，且随着CAN总线技术的发展，车载数据的准确性和实时性也在不断优化，其最终目的一是实现实时远程监控，二是实现车辆自身数据的准确记录。

本课题的出发点基于GB/T 18386.1-2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法 第1部分 轻型汽车》标准中提出的规范性内容，即附录E（规范性）“REESS电流及电压的确定”中规定“汽车生产企业可使用车载电流数据替代外部REESS电流测量，同时应向检测机构证明这些数据的精确性”。其目的为通过恰当的方式测量并记录车载数据中的电流变化，进而计算得到车辆在GB/T 18386续驶里程试验中消耗的总电能，以替代以往标准试验流程中的实测电能（通过功率分析仪测量得到），进而可以有效提高试验效率，且便于企业结合数据和试验结果对车辆性能进行进一步优化和完善。然而如何量化车载数据与实测数据的一致性和准确性仍是目前待解决的课题，尚未有企业针对此部分内容进行系统性研究。因此，该研究通过试验数据的精确性验证对比，拟最终形成试验方法草案，后续可简化部分试验流程，提高试验效率。未来在一定程度上可带来纯电动车型业务增长的正反馈。

2用于生产一致性的CAN数据有效性验证试验方法

根据相关理论原理研究[3-6]，结合标准GB/T 18386.1-2021附录E中的相关要求，经过多方讨论并咨询企业意见后形成了用于纯电动汽车生产一致性的CAN数据验证试验方法。具体内容如下：

环境要求

1) 试验室温度应设置为23℃，允许偏差为±5℃。

2)浸车区域温度应设置为23℃，允许偏差为±3℃。

3)以每5min移动算术平均值计，且与设定温度不存在系统偏差。温度应连续测量，取样时间间隔不应大于1min。

测试设备

1)试验用测试设备应满足GB18352.6-2016中CD.1、CD.2及CD.5的相关要求。

2)应采用符合GB/T 18386.1-2021附件E规定的外部采集设备进行电压和电流的采集。

3)应在外部仪器采集的同时通过企业提供的数据采集仪器（不能连接运行中的电脑）进行CAN数据的采集。

试验循环

1)针对于纯电动汽车采用完整的试验流程，根据GB/T 18386.1-2021标准要求进行缩短法或常规工况法的选择。

试验相关参数和精度

1)试验结果的相关参数应根据GB/T 18386.1-2021标准要求进行计算。

2)试验结果的精度应满足GB/T 18386.1-2021标准的相关要求。

企业提供的CAN数据的基本要求

1) CAN信号高压REESS的电流电压数据应满足GB/T 18386.1-2021中附录E的相关要求，测量频率不应低于20Hz，电压分别率不应低于0.1V，电流分别率不应低于0.1A。

2) CAN信号低压REESS的电流电压数据应满足GB/T 18386.1-2021中附录E的相关要求，测量频率不应低于20Hz，电压分辨率不应低于0.1V，电流分辨率不应低于0.1A。

3)对于企业无法提供足够测量频率的低压REESS的电流电压数据的情况，则至少要求测量频率不应低于1Hz，且采用1Hz数据积分计算得到的低压REESS的单个循环电能消耗量，应不大于验证试验时通过外部设备测量并积分得到的低压REESS的对应循环电能消耗量的平均值。

4)企业应提供与电流电压数据同步的车速数据，测量频率不应低于1Hz。

5)企业应在试验结束后的24h内提供解析后、直接可读的上述CAN数据。

数据的比对及验证方法

1)数据的处理方法

应通过GB/T 18386.1-2021中规定的计算方法分别对外部仪器测量的电流电压数据和CAN信号采集的电流电压数据进行积分，得到所有REESS的每一时刻放电量的总和累积值。

若企业提供的关于低压REESS的CAN数据无法满足“企业提供的CAN数据的基本要求”中2) 的要求，但是能够满足3)中要求的时，应采用复制的方式将小于20Hz的数据扩张至20Hz，并进行累积。（例如，将某一秒的1Hz的数据复制成20个相同数据点，形成20Hz的数据。）

2)数据的比对方式

采用外部仪器测量的电流电压数据的积分结果作为目标值。对两种采集方式，在单个循环内，所有REESS的每一时刻放电量的累积值进行对比。计算最大偏差绝对值相对于目标值的比值作为偏差比例。

CAN数据有效性判定条件

对于单一循环内的数据，按照“数据的比对及验证方法”进行计算对比，要求单一循环内放电量的累积值的最大差值与循环累积总放电量的偏差比例应不大于1%。

对于每个车型的不同样车的每次验证试验，均应满足上述要求。

满足上述要求的CAN数据，可被认定为有效的。

3试验结果及数据分析

根据理论原理研究，结合标准GB/T 18386.1-2021附录E中的相关要求，以及讨论形成的电动汽车生产一致性的CAN数据验证试验方法，分别进行了三家汽车生产企业、多种纯电车型的试验数据验证。每辆试验样车均在检测机构以及企业两家实验室中进行了实验室内、实验室间比对，以确认车辆状态稳定以及实验室条件符合要求。

3.1 某进口品牌汽车车型试验结果及数据分析

该企业车型包括2款（样车分别为3辆、4辆）纯电车型（EV），在检测机构实验室分别进行了8次（其中一辆样车2次，其余样车各1次）试验，结果分析维度如下：

功率分析仪电量数据与CAN信号电量数据的比对（总电量）

两款车型总电量结果汇总分析

基于企业提供的20Hz CAN信号电流电压数据，相较于检测机构通过外部仪器记录的电流电压数据，对比试验车辆各个阶段的数据。试验以对电流电压乘积取积分的方式求得循环累积电量进行比对，电量结果单位均为Wh，偏差比例单位为%，此外基于在双方发送数据前未对试验结果进行任何交流的前提下进行，满足黑盒比对的要求。

需要说明的是，戴姆勒中国说明了其CAN信号电流电压数据的采集点为电池母线干路，通过BMS及DBC文件进行编译及计算后输出。但是此方法中存在有部分风险，例如电流电压数据的采样误差在计算过程中存在有被放大的风险，且计算方法的可溯源性相对较低。

3.3.1 功率分析仪电量数据与CAN信号电量数据的比对（总电量）

表3.3.1.1 样车1结果（型号EQS）

表3.3.1.2 样车2结果（型号EQS）

表3.3.1.3 样车3结果（型号EQS）

从型号为EQS的三辆样车的试验CAN信号比对结果来看，三次试验的综合电能变化量相对误差均控制在1%以内，满足细则要求。

表3.3.1.4 样车4结果（型号EQE）

表3.3.1.5-1 样车5，试验1结果（型号EQE）

表3.3.1.5-2 样车5，试验2结果（型号EQE）

表3.3.1.6 样车6结果（型号EQE）

表3.3.1.7 样车7结果（型号EQE）

从型号为EQE的四辆样车的试验CAN信号比对结果来看，五次试验的综合电能变化量相对误差均控制在1%以内，满足细则要求。

3.3.2 两款车型总电量结果汇总分析

从型号为EQS的3辆样车的试验CAN信号比对结果来看，如图3.3.2.1、表3.3.2.1，3次试验的综合电能变化量相对误差均控制在

1%以内，满足细则要求。各试验车辆的CAN信号累积相对误差结果如下：样车1为0.42%，V样车2为0.58%，样车3为0.58%。

图3.3.2.1 EQS车型CAN信号比对数据汇总

表3.3.2.1 EQS车型CAN信号比对数据汇总

EQE车型的试验结果表明，如图3.3.2.2、表3.3.2.2，该车型在续驶里程试验中CAN信号的综合电能变化量累积相对误差均控制在1%以内，满足细则要求。各试验车辆的CAN信号累积相对误差结果如下：VIN: W1KEG5DB1PF000662的样车4为0.33%，VIN: W1KEG5DB3PF000663的样车5为0.64%，VIN: W1KEG5DB3PF000663的样车6为0.41%，VIN: W1NGM5DB9PA000815的样车7为0.41%，VIN: W1NGM5DBXPA000810的样车8为0.27%，均小于1%。

图3.3.2.2 EQE车型CAN信号比对数据汇总

表3.3.2.2 EQE车型CAN信号比对数据汇总

两个车型八次试验的综合电能变化量CAN信号相对误差均小于1%，满足细则要求。CAN信号高压部分的累积相对误差小于1%，满足细则要求。

4总结

本文基于GB/T 18386.1-2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法 第1部分 轻型汽车》标准中提出的规范性内容，研究了通过恰当的方式测量并记录车载数据中的电流变化，进而计算得到车辆在GB/T 18386续驶里程试验中消耗的总电能，以替代以往标准试验流程中的实测电能。形成了《用于生产一致性的CAN数据有效性验证试验方法》实施细则，并通过多企业、多车型的大量试验数据验证了该实施细则的准确性和普适性。后续可通过该替代法简化试验流程，提高试验效率，为相应的替代试验提供了系统、全面的数据参考。

【参考文献】

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