电动摩托车能耗试验
Real-drive test measurement is more correct
By Rupert Schwarz and Daren Bezuidenhout, AE Power & E-Mobility, Dewesoft Austria
实时驾驶试验测量更加准确
分析电动汽车的实际行驶工况是电动汽车测试的发展方向。来自 Dewesoft 的创新数据采集解决方案允许在实际驾驶测试测量和后期处理过程中进行所有分析。在这种情况下，效率测量的电动两轮车(如电动滑板车，电动自行车，或电动摩托车)的 Dewesoft 电力分析仪将会使用到。
▶ NEDC(新欧洲驾驶单车)
▶ WLTP(全球统一的轻型车辆测试程序)
▶ WMTC(世界摩托车测试循环)
以上不适合测量电动汽车的真实能源消耗。这些测试通常纯粹是面向台架的测试，这种测试并没有考虑影响电动汽车动力消耗的所有方面。
标准的测试驾驶循环
NEDC 测试标准从上世纪80年代开始就已经存在，并且近年来只经历了一些小的变化。这使得这个测试程序变得过时。这主要是由于汽车技术的快速发展。这些年来，汽车变得越来越轻，越来越快，因为这是标准的驾驶循环测试程序。
因此，决定整合一个新的测试程序，即 WLPT。它的目的是提供比 NEDC 更真实的数据，旨在更真实地重现在驱动测试台上。
这一测试程序已经讨论了很长时间，更具体地说是从2008年开始，预计将在2023年实施。但事实并非如此，因为柴油门事件使得整个过程加速了不少。由于这一丑闻，监管机构决定，从2018年欧盟9月1日开始，这一检测程序应该成为欧盟的强制性规定。
NEDC 和 WLPT 都是在预定条件下在实验室中进行的。然而 WLTP 与 NEDC 相比有一些不同的测试过程。它实现了提高了加速和减速水准，平均驾驶速度以及最高驾驶速度也得到了提高。
换档也从一个设定点换档程序改变为一个更随机的换档模式。驱动循环次数从 NEDC 的3次增加到 WLTP 的5次。
尽管在整个方程式中有一个小问题，这些标准化测试的目的是普及并在世界范围内实施，但事实并非如此。欧盟以外的一些国家仍然使用 NEDC 进行标准化的驱动循环测试，还有一些国家使用自己的标准化的驱动循环测试程序。
此外，不同国家的 WLPT 测试本身也存在差异，这些国家的测试适应了具体国家的需要。无论是较低的平均速度，还是由于每个国家在测试中或低或高的平均温度，测试计算的时候使用了不同的温度。
与上文所述的两项测试相似，世界摩托车技术中心对摩托车进行了测试。这些测试也是为了标准化摩托车的消耗量和范围而开发的。这些试验也只能在实验室的滚动试验台上进行。
这本质上意味着驾驶循环的设计是为了代表典型的驾驶条件，而不考虑在真实驾驶场景中发生的动态变化。在这些类型的测试中，还存在篡改结果的可能性。
此外，由于这项测试被视为一项全球标准，它没有考虑到环境条件的差异，例如:
▶ 温度
▶ 不同的路面,
▶ 海拔
▶ 司机的行为
▶ 一系列的其他方面，必须考虑到代表一个真正的驾驶测试
电动汽车的能源消耗取决于上面提到的一系列因素。在测试平台上模拟这些是非常困难的，因为现实世界的条件变化很大，而且变化很快。电动汽车的能源效率和能源消耗大大影响了电动汽车相对于其他推进类型的效益。当然，电动汽车最重要的一个方面就是汽车的真实行驶里程。
这个真实里程的问题是非常重要的，因为在一些国家的充电基础设施没有扩大到向其他一些发达国家一样。因此，要评估实际驾驶测试所需的所有参数，这些参数包含所有相关信息，以预测车辆能够提供的实际性能，是一项困难的任务。
要做到这一点，通常需要一系列的数据采集设备。具体到一个测试结果上来说就是需要一些必要的针对不同信号的测量设备。更多的设备意味着重量、电缆和空间需求的增加。这对于空间有限的摩托车来说尤其困难。这改变了对测量系统的要求。
在硬件方面，仪器必须适应高压环境，能够承受恶劣的环境，以及紧凑到足以进行真正的驱动测试。
在软件方面，同步采集的不同信号包括电子，机械，GPS，振动，或视频等。因此，在利用全谱原始数据进行测量和后期处理时，都需要进行强大的数据处理。
电动汽车在实际行驶工况下的测量越来越普遍，需要一个移动的、功能极其强大的测量系统。这主要是因为试验台模拟的驱动循环测试不能代替从实时驾驶驱动测试试验中接收到的综合数据。为了在电动两轮车上进行这些类型的测量，由于空间的限制，需要一个额外紧凑的测量系统。
测量系统还需要能够直接为测量传感器提供电力。dewesoft有完美的解决方案，这一应用，即dewesoft电力分析仪的产品线。
功率分析器模块支持测量任何类型的电动机(1-12相)以及逆变器测量(DC-AC，AC-AC，DC-DC，开关频率高达100 kHz)。
蓄电池作为电动汽车动力总成的核心部件，对电动汽车的性能和行驶里程有着重要的影响。广泛的测试是必要的，开始从电池特性到完整的动力性能。
影响电动汽车能耗的因素还有很多。这些影响可能是周围的环境条件，如温度、天气、道路质量，或不同的驾驶情况(上坡、下坡、城市、陆路或联合驾驶) ，或个别驾驶员不同的驾驶风格。该 Dewesoft 功率分析仪可以在以上所有类型的实际驾驶测试中测量能量和做能量分析。
实时驾驶测量
选择 SIRIUS 高速数据采集(DAQ)器件进行测量，该器件具有1ms/s 的采样率和2mhz 的带宽。此外，一个完整的电池组与热交换电池被用来驱动所有的测量设备，包括传感器。这意味着不需要辅助动力从车辆本身，以确保测量是完全真实的。
SIRIUS 高速电力分析仪与电流夹连接
交变电流(AC)电压是用 Dewesoft Starpoint 适配器测量的，对于电流测量，选择了四个 DS-CLAMP-150DC。
DS-CLAMP-150DC 交直流电流钳
数据记录和记录数据主机
一个包括 GPS 接收器(DS-IMU1)和网络摄像头的惯性导航系统(IMU)被连接到 SBOX 上。三个 SIRIUS DAQ 设备通过同步电缆相互连接，确保了所有被测量信号的绝对同步测量和数据采集的同步。
图1: 测量设置的概述
测量设备和设置
整个机载数据采集系统包括以下设备和软件:
数据采集系统
▶ SIRIUSi - HS 4xHV, 4xLV (标准)
▶ SIRIUSi - ACC, ACC+ (自定义)
▶ SIRIUSi SBOXe
▶ 电池 DS BP2i
传感器和转换器
▶ 4x DS-CLAMP-150DC
▶ Starpoint适配器
▶ DS - IMU1
▶ 加速度计
▶ 转速传感器
▶ USB - Camera
▶ DEWESoft X3 数据采集软件
▶ POWER Analyzer Plugin
▶ DSA Upgrade
图2: 实际驱动器测试数据采集设置示意图。
测量结果
强大的软件功能的 Dewesoft 功率分析仪可以提供全面和详细的分析任何测量情况。多种工具的组合，例如:
▶ 功率分析器,
▶ 频谱分析仪
▶ 范围,
▶ 数字显示器
▶ 数据记录器
提供一个无与伦比的测试体验。下面的图片是测量过程中 Dewesoft x 测量软件。
图3: Dewesoft x DAQ 软件中的实际驱动测试屏幕。
▶ 记录器: 图像左上角的记录器窗口显示了测试驱动期间的功率流(橙色)和频率(红色)
▶ 示波器: 示波器可视化在右上角显示三个交流电动机电压(洋红，绿，绿松石)。进一步放大允许分析 PWM 调制信号的每个脉冲
▶ FFT: 图像右下角的 FFT 图表显示了电机电压和电流的 FFT。开关频率、谐波分量和基波频率的运动都可以很容易地看到
▶ 全球定位系统: 图像底部中间的图表描绘了测试驱动器的全球定位系统信息
▶ 矢量显示器: 在矢量显示器中，电压和电流取决于它们的相位角。此外，软件中的数学库允许在实际测量过程中计算效率因子、能量回收率等
▶ 数字电能表: 软件自动计算总能量、正能量或负能量，可以快速分析使用和回收的能量
▶ 视频: 视频的完全同步获取允许详细分析每个测量情况。软件的回放功能使得分析更加容易
从测量数据中，可以进行各种分析。下表显示了效率分析的一些典型结果。
能量流图
影响能源消耗的决定因素
与其他车辆的基准比较
充电过程(单次充电)
特殊情况的详细分析
不同驾驶员行为及试验轨迹的分析
阶次跟踪分析
总结
电动车辆的标准化驾驶循环测试表明了这种车辆的性能。但是它并没有提供真正的驱动器测试所能产生的真实性能的深层次信息。
另一方面，Dewesoft 提供了一个紧凑的功率分析器解决方案，能够同时测量一组不同的参数，并与彼此完全同步。这将提供所有必要的数据做一个全面的实际驾驶测试，将提供你期望的一个电动车辆的精确的性能。
Dewesoft 功率分析仪提供电机和逆变器组合测试解决方案，允许测量大量的电压和电流输入通道。由于 Dewesoft 硬件的模块化设计，信道的数量几乎是无限的。它可以测量多达八个三相系统，随着温度，振动，转速，扭矩，CAN，视频等与一个单一的设备完全同步。
Dewesoft DAQ 设备是独一无二的，由于其功能强大的软件，结合了多种设备的功能，打包成一个紧凑，灵活，坚固的硬件底盘。因此，它也可以用于有限的空间飞行器，如电动2轮车和其他小型电动车辆在实际行驶条件下进行测量。
所有这些功能只是用一个测量设备就提供了一个全面的功率分析系统。没有更复杂的数据同步，可视化，存储，或数据比较。Dewesoft 电源分析仪可以做到这一切。