浙江工贸职业技术学院学报
JOURNAL OF ZHEJIANG INDUSTRY&TRADE VOCATIONAL COLLEGE
第21卷第1期2021年03月
V ol.21No.1Mar.2021
王晓慧，翁景坚
(浙江工贸职业技术学院，浙江温州325003)
摘要：本文利用中国典型城市公交循环工况（CCBC ）和中国汽车行驶工况(CHTC-B)来模拟起始地与目的地之
间驾驶特性和道路交通情况导致的工况车速差异，以8.5米的城市客车为研究对象，对于Cruise 仿真分析结果和底盘测功机试验结果进行比较，并基于数据进行曲线拟合，得到拟合曲线，研究分析车辆行驶时对纯电动城市客车的能耗影响因素，研究表明平均车速和加速度差异是影响纯电动客车能耗的主要影响
因素，最后基于CCBC 工况和CHTC-B 工况模拟下的驾驶行为差异，表明良好的驾驶行为对8.5米纯电动客车的能耗有15%左右的提升。
关键词：驾驶行为特性；拟合关系曲线；加速度；纯电动城市客车；降耗中图分类号：U463
文献标识码：A
文章编号：1672-0105（2021）01-0073-05
Research on Reducing Power Consumption of Electric Bus
Based on Driving Behavior Characteristics
WANG Xiao-hui,WENG Jing-jian
（Zhejiang Industry &Trade V ocational College,Wenzhou,325003,China ）
Abstract:In this paper,CCBC and CHTC-B are used to simulate the driving characteristics between the starting point and the destination and the driving speed difference caused by road traffic conditions.Taking 8.5m city bus as the research object,the cruise simulation analysis results and cha
ssis dynamometer test results are compared,and curve fitting is conducted based on the data.This paper studies and analyzes the influence factors of the energy consumption of pure electric city bus when the vehicle is running.The research shows that the average speed and acceleration difference are the main factors affecting the energy consumption of pure elec-tric bus.Finally,based on the driving behavior difference under CCBC and CHTC-B working conditions,it shows that good driving behavior can improve the energy consumption of 8.5m pure electric bus by about 15%.
Key Words:driving behavior characteristics;fitting relationship curve;acceleration;pure electric city bus;consumption reduc-tion
收稿日期：2021-02-17
作者简介：王晓慧（1983—），女，山东菏泽人，讲师，硕士，主要研究方向：汽车优化设计、汽车智能技术；翁景坚(1986—)，
男，浙江泰顺人，汽车维修高级技师/工程师，硕士，主要研究方向：新能源汽车技术。
新能源汽车相比于传统的燃油车具有节能环保的优势，在国内相关政策的推动下，我国的新能源汽车正处于高速发展阶段，尤其是纯电动汽车。而纯电动城市客车作为其中一员，身为城市中大众出行利
器的它，其性能备受市场关注。纯电动城市客车的性能主要可以分为动力性能和经济性能，目前关于纯电动城市客车经济性能的研究主要集中于驱动系统合理的选型匹配、驱动电机系统的效率优化、制动能量回馈策略的优化以及整车其他用电部件控制策略的优化等方面，但目前关于驾驶特性对纯电动城市客车经济性的影响研究相对较少，而驾驶特性的差异对纯电动城市客车经济性能的影响很大。
驾驶特性是指驾驶员在对路况信息处理过程中所表现出来的自身感知、判断及操作特性[3]。根据驾驶特性将驾驶员分为倾向于超速、超车行驶并保持较小车间距的激进驾驶员和较少超速超车行驶并保持较大车间距的谨慎驾驶员两类[4]。
一、基于Cruise 仿真的驾驶行为能耗影响分析
在相同的始发地和目的地之间，即使车辆在城市间的运营线路相同，但受行驶环境的影响所导致驾驶特性的差异会使得车辆的能耗有较大的差异。驾驶特性的差异主要体现在加速度的差异、减速度
Doi:10.3969/j.issn.1672-0105.2021.01.016
浙江工贸职业技术学院学报2021年03月
的差异、停车次数的差异、行驶车速的差异等。因此选用中国典型城市公交循环工况（CCBC ）[1]和中国城市客车行驶工况(CHTC-B)[2]，基于Cruise 仿真
比较两个工况不同加减速度强度下纯电动城市客车的能耗差异，从而影射为驾驶特性的差异对纯电动客车的能耗影响。
表1路谱基础差异对比
工况CCBC CHTC-B
持续时间/s 13141310
比亚迪新能源汽车销售4s店平均车速/km/h 15.8915.06
最高车速/km/h 6045.6
最大加速度/m/s 20.9141.361
最大减速度/m/s 21.0421.389
平均加速度/m/s 20.3000.428
平均减速度/
m/s 2
0.4310.464
续驶里程/km
5.805.49
为了进一步对比两个工况加减速度频次和差异，将加减速度进行分区分别并统计不同工况下不同加减速度的频次。由于行驶过程中受阻力的影响，即使在匀速行驶过程中车辆的车速也存在正常的波动。因此，本文按照以下方法定义车辆行驶状态：
（1）-0.2m/s 2＜a ＜0.2m/s 2认为纯电动客车处于匀速行驶状态；
（2）当0.2m/s 2＜a ＜0.5m/s 2认为纯电动城市客车处于弱加速状态；
（3）当0.5m/s 2＜a ＜0.8m/s 2认为纯电动客车处于正常加速状态；
（4）当0.8m/s 2＜a ＜1.0m/s 2认为纯电动客车处于较强加速状态；
（5）当1.0m/s 2＜a ＜1.5m/s 2认为纯电动客车处于强加速状态；
（6）当1.5m/s 2＜a 认为纯电动客车处于激烈加
速状态；
（7）当-0.5m/s 2＜a ＜-0.2m/s 2认为纯电动城市客车处于弱减速状态；
（8）当-0.8m/s 2＜a ＜-0.5m/s 2认为纯电动客车处于正常减速状态；
（9）当-1.0m/s 2＜a ＜-0.8m/s 2认为纯电动客车处于较强减速状态；
（10）当-1.5m/s 2＜a ＜-1.0m/s 2认为纯电动客车处于强减速状态；
（11）当-1.5m/s 2＞a 认为纯电动客车处于激烈减速状态。
根据以上描述的加减速度区间，对两个工况的加减速度差异进行统计对比；并选以一款8.5米城市公交仿真对比两个工况下的能耗差异，结果汇总于表2。
通过对比以上工况基础信息的差异以及Cruise
能耗仿真结果，可知纯电动客车的能耗与行驶工况
图1两个工况加速度区间频次统计表2工况加速度统计及仿真能耗结果
项目CCBC CHTC-B
＞0.5m/s 2
84次181次
＞0.8m/s 2
7次84次
＞1.0m/s 2
0次27次
＜-0.5m/s 2
143次170次
＜-0.8m/s 2
28次105次
＜-1.0m/s 2
16次61次
丰田supra多少钱仿真能耗/kwh/100km 4349基准+14%
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第21卷第1期呈强相关。认为同一线路行驶中，同时结合公式1[5]初步得出工况加速度的差异是导致能耗差异的主要原因，因为对比不同区间的加减速度统计频次可知，CHTC-B 工况相比于CCBC 工况存在频繁的强加速和强减速情况，而纯电动客车急加速会造成整车行驶时需求的电机输出功率增大，纯电动客车急减速会导致机械制动过早介入从而减少了制动能量回收量[6]。因为加减速度、平均车速的差异均属于驾驶特性，而这说明了驾驶特性尤其是加减速度差异对能耗的影响。
P =1ηT æèçöø
÷Gfu a
3600+Giu a 3600+C D Au a 3
76140+
δmu a 3600du dt （1）
式中：G 为作用在汽车上的重力（G =mg ，m 为汽车质量，g 为重力加速度）；f 为轮胎的滚动阻力系数；U a 为汽车行驶速度，km/h ；i 为道路坡度；C D 为空气阻力系数；A 为迎风面积，m 2
；δ为汽车旋转质量换算系数；du dt
为行驶加速度，m/s 2。
二、基于试验的驾驶行为能耗影响分析
（一）两种工况的试验
在底盘测功机上依据《GB/T 18386-2017电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法》中的相关测试要求，同一司机驾驶车辆进行两种工况分别进行三组试验，试验过程中时刻记录电池母线电流和电压以及底盘测功机数据，用以计算分析驾驶行为的
差异对纯电动客车的能耗影响[7]。
其中CCBC-65%为在中国城市典型循环公交工况下负荷为65%的情况；CCBC-100%为在中国城市典型循环公交工况下满负荷的情况；其中CHTC-B-65%为在中国汽车行驶工况下负荷为65%的情况；CHTC-B-100%为在中国汽车行驶工况下满负荷的情况。试验过程中记录得到的结果如表
3～5所示。
（二）试验数据分析
静止轮毂根据试验过程中记录的每一组工况试验下的车
速信息，为了研究实际试验过程中加速度对能耗的影响，对单位时间内的车速进行求导从而得到该时刻的加速度，再进一步对单位时间内的加速度进行求导从而得到该时刻的加速度变化率。综合可知加速度体现了车辆速度的变化情况，而加速度变化率体现的是车辆的加速度变化情况；结合纯电动客车的特性可知加速度变化率即代表了驾驶员驾驶时踩踏油门踏板和制动踏板的激烈程度；当加速度变化率绝对值越大时，说明驾驶踩踏油门踏板或制动踏板时越迅速，在实际运营中体现为驾驶员的急加速和急减速的驾驶行为。
由图2我们可以看出底盘测功机实际试验过程中的不同工况的加速度分布区间存在较大的差异，驾驶员在CHTC-B 工况的强加速和强减速动作相比CCBC 工况而言更多，其能耗更大，这与理论仿真
表3工况1对应三组试验数据
工况驱动能耗（轮端）制动能量（轮端）功率计能耗驱动能耗（功率计）制动回收能量（功率计）总里程百公里电耗驱动效率能量回收率加速度正斜率跟随占比加速度负斜率跟随占比每公里驱动能耗（
轮端）司机实际加速度正斜率平均值实际加速度负斜率平均值路谱加速度正斜率平均值路谱加速度负斜率平均值CCBC(1)-65%3.703-2.0632.4864.235-1.748
5.96941.65287.46%84.76%189.78%149.08%0.620
李XX
0.145-0.1040.076-0.070
CCBC(2)-65%
3.698-2.0392.497
4.251-1.754
5.91642.2068
6.98%86.02%209.54%172.13%0.625李XX 0.160-0.1200.076-0.070
f-paceCCBC(3)-65%
3.705-2.0642.478
4.273-1.795
5.93741.7458
6.71%86.96%191.30%172.30%0.624李XX 0.146-0.1200.076-0.070
CHTC(1)-65%
3.728-2.1642.627
4.300-1.674
5.54547.3738
东风风神s30论坛6.68%7
7.35%62.78%59.80%0.672李XX 0.211-0.2000.336-0.334
CHTC(2)-65%
3.644-2.1642.664
4.289-1.625
5.50748.37784.96%75.09%60.86%55.32%0.662李XX 0.205-0.1850.336-0.334
CHTC(3)-65%
3.667-2.1882.641
4.295-1.654
5.54447.63285.37%75.62%60.55%51.09%0.661李XX 0.204-0.1710.336-0.334
王晓慧，翁景坚：基于驾驶行为特性的纯电动客车降耗研究75
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2021年03月
结果相呼应。进一步对底盘测功机实际试验过程中单位时间内的加速度变化率进行计算分析，用以研究驾驶过程中加速度变化率的差异。
由表6和图3可知CCBC 工况和CHTC-B 工况的加速度变化率存在明显差异，这说明CHTC-B 工况需求的驾驶激烈程度更高；但实际的转毂测试中CCBC 工况的加速度变化率要高于理论需求；但实际的转毂测试中CHTC-B 工况的加速度变化率要低
表4工况2对应三组试验数据
工况驱动能耗（轮端）制动能量（轮端）功率计能耗驱动能耗（功率计）制动回收能量（功率计）总里程百公里电耗驱动效率能量回收率加速度正斜率跟随占比加速度负斜率跟随占比每公里驱动能耗（轮端）司机实际加速度正斜率平均值实际加速度负斜率平均值路谱加速度正斜率平均值路谱加速度负斜率平均值CCBC(1)-100%4.173-2.3803.1214.997-1.8765.86253.24483.50%78.82%178.31%165.16%0.712吴xx 0.136-0.1150.076-0.070CCBC(2)-100%4.187-2.3112.8924.805-1.9135.84749.45687.13%82.81%177.87%150.72%0.716吴xx 0.136-0.1050.076-0.070CCBC(3)-100%4.190-2.3632.8904.814-1.9245.84649.43487.04%81.43%166.04%139.37%0.717吴xx 0.127-0.0970.076-0.070CHTC(1)-100%4.460-2.7173.6185.331-1.7135.43866.54183.67%63.02%84.39%75.51%0.820吴xx 0.284-0.2520.336-0.334CHTC(2)-100%4.391-2.6693.5915.264-1.6735.44965.89583.42%62.70%81.18%70.68%0.806吴xx 0.273-0.2360.336-0.334CHTC(3)-100%4.342-2.7073.5225.203-1.682
5.44964.62883.45%62.13%72.97%68.96%0.797
吴xx
0.245-0.2310.336-0.334
表5两个工况的试验结果
工况CCBC CHTC-B
序号
123123
工况能耗/kwh/100km
41.6842.2441.7447.4348.2847.69
平均能耗/kwh/100km
41.89
47.80
差异百分比基准
+14%
图2两个工况试验加速度区间频次统计
表6两个工况加速度变化率差异
工况
路谱加速度正变化率均值
实际加速度正变化率均值路谱加速度负变化率均值
实际加速度负变化率均值CCBC 0.0760.15（+97%）0.070
0.12（+64%）CHTC-B 0.3360.21（-38%）0.334
0.19（-45%）差异百分比/%+342+37+377
+60
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第21卷第1期于理论需求；因此为了进一步探求工况能耗的具体差异原因，通过采集的电池端电流和电压以及底盘测功机记录的数据分析两个工况下驱动效率和制动能量回收效率的差异以及纯电动客车附件的能耗情况。
表7中空气压缩机能耗的大小体现了工况试验过程中空气压缩机的工作次数。通过上表我们可知两个工况的能耗差异主要体现在制动能量回收率且驱动效率的差异较小。
三、拟合关系曲线
结合工况仿真的数据和底盘测功机数据分析纯电动客车制动能量回收率与能耗的关系；分析加速度正变化率对驱动能耗的影响[8]；分析加速度负变化率对制动能量回收率的影响。由于实际测试存在外界因素的干扰，故上述因素的绝对影响因子来源于仿真结果，并将实际测试的结果与理论趋势结果进行比较，并基于数据进行曲线拟合，两者之前相互验证。制动能量回收率与能耗关系拟合曲线函数如式2，制动能量回收率与加速度负变化率之间的关系拟合曲线函数如式3：
y =203.86x 2-288.48x +225.21（2）
R 2=0.9755
式中：y 为能耗，x 为制动能量回收率。
y =8.2846x 2+3.7594x +1.1762（3）
R 2=0.8332
表7两个工况的效率差异
工况
空气压缩机能耗/kwh/100km 电池端能耗/kwh/100km 实际加速度正变化率均值每公里驱动能耗/kwh/km
东南v6驱动效率制动能量回收率
CCBC 0.741.870.150.6287%86%
CHTC-B 1.547.790.210.6785%
76%
图3
两个工况的加速度变化率差异
图4制动能量回收率与能耗的关系
王晓慧，翁景坚：基于驾驶行为特性的纯电动客车降耗研究77
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