电动汽车V2L功能电气性能测试方法概述

2024年1月22日发(作者：汽车租赁公司注册条件及流程)

信息化技术应用 TECHNOLOGY AND INFORMATION电动汽车V2L功能电气性能测试方法概述卢鹏1,2?樊金娜1,2?李岳1,2?马欢欢1,2?朱立爽1,21.?中国汽车技术研究中心有限公司?天津?300300；2.?中汽研软件测评（天津）有限公司?天津?300300摘?要?随着电动汽车动力电池容量的提高，具备对外放电功能的车型逐渐普及，对外放电安全问题逐渐引起了人们的关注。本文基于某车型对外放电功能对标测试，提出了一种对外放电功能电气性能测试方法。通过验证，得到了测试车型对外放电最大功率、对外放电转化效率。关键词?V2L功能；电气性能；测试方法引言纯电动汽车作为新能源汽车中的主推车型，近年来得到了国家的大力支持与鼓励。国家发改委《智能汽车创新发展战略》指出[1-2]，未来纯电动汽车，将不仅仅是一个交通工具，同时也将成为移动智能终端和分布式的储能装置。目前，电动汽车采用的动力电池容量越来越高，在解决用户续驶里程焦虑的同时，也使得电动汽车对外放电成为可能。基于众多潜在的用户需求，许多新能源汽车龙头企业纷纷推出了V2L（Vehicle to

Load）功能，即将电动车（或车载大容量电池）作为移动电源为第三方放电，在野外或特殊场景下，为用户提供220V交流电，实现一般生活场景中的电力供应。国内新能源汽车龙头企业比亚迪[3-4]，凭借其在三电方面得天独厚的优势，率先在纯电动汽车对外放电技术领域有了突破，并应用到了比亚迪E5之中。各大主机厂随之跟进，纷纷推出具有V2L功能的车型。目前，行业内对于V2L功能的研究文献较少。比亚迪、北汽、广汽、吉利等主机厂在电动汽车对外放电装置、电动汽车对外供电系统及控制方法等技术领域有较多的专利申请[5-7]。国外研究人员[8]采用线性回归分析(LRA)法研究了汽车驾驶模式、对负载供电模式(V2L)和对电网供电模式(V2G)三种模式下对电池寿命的影响。电动汽车在放电过程中，由于人员操作不当、负载过高等因素，可能会产生短路、过热燃烧等风险，严重危害人身安全和车辆安全。目前，国内外尚无电动汽车对外放电技术的相关标准[9]，行业内对于电动汽车V2L功能电气性能测试方法研究的公开报道较少。本文基于国内某车型V2L功能对标测试，提出了一种V2L功能电气性能测试方法，可用于不同车型V2L功能电气性能的对标分析。并对V2L功能的电压电流输出特性、RLC负载对电路功率因数、峰值系数的影响和车载用电器对V2L功能的转换效率的影响进行了分析。本研究可对电动汽车V2L功能电气性能测试提供技术支撑。1??试验及方法本文使用的V2L功能电气性能测试原理图如图1所示。试验时，将V2L取电枪连接至电动汽车交流电插口。电能质量分析仪连接取电枪的另一端放电插座，测试电路的电能质量。接触电阻测试仪连接取电枪的另一端放电插座，测试接触电阻。功率分析仪一端连接取电枪的另一端放电插座，另一端连接电子负载，测试电路的输出特性、V2L转换效率。具体测试方案如表1所示。表1?V2L功能电气性能测试方案测试项目试验方法工作电压/电流范围：在BOBC额定输入电压（高压）±5%内，负载CC或CR模式，调整电流或电阻值，测试放电插座的实测电流、电流误差、实测电压、电压误输出特性差、实测频率。记录两种模式下工作电压/电流范围。缓启动功能：设置交流负载工作模式为CR，输出功率为BOBC的额定输出功率，记录输出电压波形，并记录开始启动到电压平稳的时间。RLC负载下，V2L是否能正常工作。额定输入电压，放电额定输出功率，记录额定输入功率。BOBC额定输入电压（高压）±5%，CR模式下，调节功率，记录最大功率；调节功率为输出额定值120%，记录持续时间，最大测试时间30min。插枪空载情况下，记录5min输入、输出平均损耗功率。CR模式，电流峰值与有效值的比值。BOBC额定输入电压（高压）±5%，采集交流额定输出、DCDC输出功率（如果BOBC与DCDC集成）与BOBC直流输入功率，10s一次，18个采集点，记录每一点的功率，求平均值。RLC模式，调节负载功率因数。CR模式下，输出电压的上升时间、输出电压的上升峰间。BOBC额定输入电压（高压）±5%，电子负载CR，电压波形畸变率、直流分量。车辆插座对地电阻。上电冲击性负载模拟测试：RLC INRUSH CURRENT

模式（Rs=0.1Ω，L=1uh，C=100uf， RL=1000Ω，高压安全IP=50A），在0-360°，每30°进行10次冲击测试。如取电枪具备16A输出功能，对车辆采用GBT2018487.1-2015中规定的充电模式2方式充电。额定功率最大功率损耗功率峰值系数转换效率功率因数范围输出响应时间试验值以及稳定值；当取消V2L模式后，输出电流的下降时电能质量接触电阻2??结果与讨论2.1 测试结果图1?V2L测试原理图32??科学与信息化2021年2月中测试结果如表2所示。V2L功能最大功率为3398.05W。

TECHNOLOGY AND INFORMATION信息化技术应用表2?V2L功能电气性能测试结果测试项目工作电压范围：CC模式工作电压范围：216.7-223.0VCR模式工作电压范围：207.23-222.83V测试结果输出特性CR模式下调小电阻值，电流升高电压减小，不存在过压情况。工作电流范围：CC模式工作电流范围： 0-14.14ACR模式工作电流范围： 0.1-16.37ACR模式下减小电阻，电流升高至16.37A左右不再升高，电压下降，不存在过压情况。没有缓启动功能。负载RLC模式，测试电感范围为0-9999uH;电容范围为100-9999uH。在负载电感、电容范围内V2L均正常工作。额定输入功率：3.41kWCR模式下，电阻R设定值为12.7Ω，最大功率：3398.05W，但是跳变最大值能达到3403.17W。无法到达120%额定功率。以最大功率持续工作30min，整个过程负载可以正常工作。输出损耗功率：0。在CR模式下，峰值系数CF：1.461。转换效率：100%。CC模式下，调节电流设定值15A，功率因数范围：0.998-0.999。插枪所测（启动V2L）：电压上升时间：179ms；电压上升峰值：417.75V；电压稳定值：220.51V；CR模式下，设置电阻15.3Ω，启动充电：电压上升时间：353ms；电压上升峰值：298.23V；电压稳定值：215.54V；电流稳定值：14.14A；CR模式下，设置电阻15.3Ω，设置电阻变为12.7Ω。电压上升时间：20ms；电压上升峰值：293.58V；电压稳定值：206.28V；电流稳定值：16.37A；取消V2L模式（抛负载）：电流下降时间：4.7ms；电压上升峰值：366.83V。电压波形畸变率：1.56%；电压直流分量：4.7V；插座外壳对地电阻：无穷大；火线对地电阻：无穷大；车体外壳对地电阻：无穷大。可以耐受电流冲击，正常交流输出。无法给车辆启动充电。额定功率最大功率损耗功率峰值系数转换效率功率因数范围输出响应时间试验电能质量接触电阻高压安全2.2 结果分析（1）电压电流输出特性设置电子负载为恒流CC模式，设置负载电流分别为0、5、10、16A，测试放电插座的实测电流、电流误差、实测电压、电压误差、实测频率。电压电流输出特性如表3所示。实测电流、电压随负载电流变化如图2所示。定值(A)051016表3?CC模式下电压电流输出特性负载电流设实测电流值(A)051014.14电流误差(%)000-11.6实测电压值(V)223.0222.3221.2216.7电压误差(%)1.381.050.56-1.5实测频率值(Hz)50.0350.0149.9950.01图2?电流、电压随负载电流变化科学与信息化2021年2月中??33

信息化技术应用如图2所示，负载电流设定为16A时，电流误差最大，电压误差最大。负载电流设定为10A时，电压误差最小。由表3可知，负载电流设定为0A时，频率误差最大。最大电压误差为-1.5%，最大电流误差为-11.6%，最大频率误差为0.06%。设置电子负载为固定电阻CR模式，设置负载电阻值分别为2500、44.4、22.1、15.3、12.7Ω，测试放电插座的实测电流、实测功率、实测电压、实测频率。电压电流输出特性如表4所 TECHNOLOGY AND INFORMATION示。实测电流、电压随负载电阻变化如图3所示。表4?CR模式下电压电流输出特性负载电阻设定值(Ω)250044.422.115.312.7实测电流值(A)0.115.010.014.1316.37实测功率值(W)23.911111.292210.883060.023398.05实测电压值(V)222.83222.24220.79215.86207.23实测频率值(Hz)50.0050.0149.9649.9950.02图3?电流、电压随负载电阻变化如图2所示，CR模式下负载电阻设定值从2500Ω减小到44.4Ω时，电流逐渐升高，电压变化不大。负载电阻从44.4Ω减小为12.7Ω时，电流快速增加，电压快速降低。由表4可知，随着电阻减小，实测功率始终增加。最高实测功率3398.05W。最大频率误差为0.08%。编号22324Rs (Ω)888888000000Ls (uH)99999999000000RL Ω)5C (uF)10009000（2）RLC负载对电路功率因数和峰值系数的影响为了讨论RLC负载对电路功率因数和峰值系数的影响，改变电阻Rs、电感Ls，感性负载RL，电容C参数，设计正交试验如表5所示。表5?RLC负载变化对电路功率因数和峰值系数的影响电压 (V)221.86221.56221.33221.59220.88218.27223.28221.72221.78221.23221.68221.66221.4221.26221.89221.56221.82221.56221.26221.54221.41221.04221.66221.38电流(A)5.335.335.445.708.1712.537.0510.768.879.149.098.558.998.938.898.878.988.889.009.019.119.079.149.11有功功率 (W)1039.081040.371060.011128.881727.432696.711110.242006.541399.031447.911437.271340.691413.021409.921403.661396.481417.911397.151421.241420.971442.141432.761447.371440.35无功功率 (VAR)562.5559.76570.94567.76520.11454.211115.541288.581384.311410.251412.561340.401401.121384.221385.671382.871398.371385.331393.511401.011409.811402.031416.271410.09功率因数PF0.880.880.8790.8930.9580.9850.7080.8430.7110.7120.7140.7060.7090.7120.7120.7120.7110.7110.7100.7110.7150.7130.7150.714峰值系数CF1.7731.7701.8031.8561.6591.4702.3731.8402.1972.1102.1112.4242.2992.2352.2152.1802.1822.1542.1652.1292.1292.0892.1252.133如表5所示，负载RLC模式，电感范围设置为0~9999uH；34??科学与信息化2021年2月中电容范围，设置为100~9999uH。在负载电感、电容范围内V2L

TECHNOLOGY AND INFORMATION信息化技术应用如图5所示，随着感性负载增大，功率因数从0.985降至0.708，有功功率不断降低，峰值系数从1.470升至1.856。改变感性负载，电路功率因数和峰值系数变化趋势相反。3）电容对电路功率因数、峰值系数的影响为了讨论电容对电路功率因数、峰值系数的影响，在电阻Rs=8Ω，电感Ls=0uH，阻性负载RL=50Ω时，设置电容C=100-9000uF，测试电路的功率因数、峰值系数。功率因数、峰值系数随感性负载变化如图5所示。均正常工作。功率因数（Power Factor, PF）反映了交流电路中实际消耗的有用功在整个电源容量中所占的份额，代表了交流电路中电能有效利用的程度。功率因数的高低反映了电路效率的高低。峰值系数（Crest Factor, CF）是电流峰值与有效值的比值。通常用来说明一个交流电源能够在不失真的情况下输出峰值负载电流的能力。峰值因数越高，它所能承受的非线性负载能力愈强，电源抗冲击能力越强。1）电感对电路功率因数、峰值系数的影响为了讨论电感对电路功率因数、峰值系数的影响，在电阻Rs=8Ω，感性负载RL=50Ω，电容C=100uF时，设置电感Ls分别为0、100、2000、9999uH，测试电路的功率因数、峰值系数。功率因数、峰值系数随电感变化如图4所示。图6?功率因数、峰值系数随电感变化图4?功率因数、峰值系数随电感变化如图4所示，随着电感增大，电路有功功率不断增加，在0~2000uH时，功率因数保持在0.88左右，在9999uH时，功率因数增至0.893。峰值系数同样随着电感的增大逐步上升。在0~100uH时，峰值系数保持在1.772左右，在2000uH时，峰值系数增至1.803，在9999uH时，峰值系数增至1.856。在2000~9999uH时，增大电感能够显著增加电路的功率因数和峰值系数。2）感性负载对电路功率因数、峰值系数的影响为了讨论感性负载对电路功率因数、峰值系数的影响，在电阻Rs=8Ω，电感Ls=9999uH，电容C=100uF时，设置感性负载RL为10、25、50Ω，测试电路的功率因数、峰值系数。功率因数、峰值系数随感性负载变化如图5所示。如图6所示，随着电容增大，电路功率因数波动变化，有功功率同样波动变化，电路的功率因数变化范围为0.706-0.715，在电容为3000uF和6000uF时达到最大值0.715。随着电容的增大，峰值系数先达到峰值后快速降低。在电容为200uF时，电路的峰值因数达到最高值2.424。电容对电路的功率因数的影响不大，对电路峰值系数影响显著。（3）车载用电器对V2L转换效率的影响为了讨论车载用电器对V2L转换效率的影响，设计了以下4种工况，对比4种工况下V2L的理想化输出功率。①电池包加热和12V小电池同时工作。②空调和12V小电池同时工作。③空调和电池包加热同时工作。④空调和PTC同时工作。测试点位置如图7所示。分别测量电池包、电池包加热、压缩机、PTC、V2L输出、12V小电池的电流和电压。图7?测点位置图5?功率因数、峰值系数随感性负载变化由于功率分析仪测试通道只有4个，故每次测试时连接通道均有所不同。V2L的理想输出功率和转化效率计算公式如下。 P总=PBMS-PCH1-PCH3 （1）式中P总为车辆在该工况下可输出的理想化总功率（单位W），PBMS为电池包输出功率（单位W），PCH1、PCH3分别为功（下转第37页）科学与信息化2021年2月中??35

TECHNOLOGY AND INFORMATION信息化技术应用理，可以最大化的进行缓存空间的利用。同时结合了网络缓存的特点，数据不可能无限制的存储在网络服务器中，这就需要技术人员结合气象数据的查询需要，自行调整缓存策略，从而实现对现有资源的更好利用。3??结束语本文目的是提高气象数据在网页端加载并显示的时效性，在存储端结合了缓存技术，在数据处理端采用了分布式的变成处理模型，对气象数据从查询到展示，如何做到提高实效性，保证系统的可用性做了相关的说明。通过预处理技术，将气象数据形成可用的数据集，并将原始数据以及解析之后的格点数据进行自主缓存。提高了缓存的文件命中率与字节命中率，增强了系统的时效性。参考文献[1] Singh D,Kumar S,Kapoor S. An Explore View of Web Caching

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（2）式中为V2L的转化效率。为V2L的输出功率。测试得到的4种工况下效率范围和功率如表6所示。其中工况1-3测试功率为CH1处测试功率，工况4测试功率为CH3处测试功率。表6?4种工况下效率范围和功率通道配置CH1：电池包加热CH2：V2L输出CH3：12V电池CH4：电池包CH1：空调CH2：V2L输出CH3：12V电池CH4：电池包CH1：空调CH2：V2L输出CH3：电池包加热CH4：电池包CH1：空调CH2：V2L输出CH3：PTCCH4：电池包100%350W91%353W88%273W效率范围功率3??结束语本文提供一种V2L功能电气性能测试方法，并基于某款测试车型进行了验证。测试车型V2L最大功率3398.05W,可以耐受冲击性负载，最高放电转换效率为100%（扣减空调和PTC加热的功率）。测试方法可用于同类车型V2L功能电气性能对标测试。参考文献[1] 张凯,黄愉文,孙超,等. 科技革命背景下智能汽车发展战略解读及城市交通影响思考:第十五届中国智能交通年会科技论文集[C].深圳:中国智能交通协会,2020:415-425.[2] 万雄,彭忆强,邓鹏毅,等.电动汽车V2G关键技术研究综述[J].汽车实用技术,2020(2):9-12.[3] 潘建,何智锋,梁群,等.电动汽车及其充放电控制方法、装置[P].

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Energy,2019,44(56):29648-29657.[9] 徐枭.电动汽车对外放电要求标准启动会议在深圳召开[J].中国汽车,2019(10):20-22.科学与信息化2021年2月中??3785.5%271W如表6所示，工况4得到的V2L转换效率最高，即空调和PTC同时工作时，V2L转换效率达到最高值。