Tiêu chuẩn TCVN 10469-1:2025 Phương tiện giao thông hybrid-điện - Đo khí thải và tiêu thụ nhiên liệu - Xe không sạc từ bên ngoài

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10469-1:2025

ISO 23274-1:2019

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ HYBRID-ĐIỆN - ĐO KHÍ THẢI VÀ TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU- PHẦN 1: XE KHÔNG SẠC TỪ BÊN NGOÀI

Hybrid-electric Road vehicles - Exhaust emissions and fuel consumption measurements - Part 1: Non-externally chargeable vehicles

Lời nói đầu

TCVN 10469-1:2025 thay thế TCVN 10469-1:2014.

TCVN 10469-1:2025 hoàn toàn tương đương với ISO 23274-1:2019.

TCVN 10469-1:2025 do Tiểu ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 22/SC 37 Xe điện biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 10469 (ISO 23274), Phương tiện giao thông đường bộ hybrid-điện

- Đo khí thải và tiêu thụ nhiên liệu gồm các phần sau:

- TCVN 10469-1:2025 (ISO 23274-1:2019), Phần 1: Xe không sạc từ bên ngoài.

- TCVN 10469-2:2025 (ISO 23274-2:2021), Phần 2: Xe sạc từ bên ngoài.

 

PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG ĐƯỜNG BỘ HYBRID-ĐIỆN - ĐO KHÍ THẢI VÀ TIÊU THỤ NHIÊN LIỆU PHẦN 1: XE KHÔNG SẠC TỪ BÊN NGOÀI

Hybrid-electric Road vehicles - Exhaust emissions and fuel consumption measurements - Part 1: Non-externally chargeable vehicles

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp thử trên băng thử động lực (sau đây gọi là ‘băng thử xe’) để đo khí thải, điện năng và tiêu thụ nhiên liệu của xe.

Tiêu chuẩn này áp dụng cho xe có các đặc điểm sau:

- Các xe được phân loại là ô tô con hoặc xe tải hạng nhẹ, như được quy định trong tiêu chuẩn chu trình thử thích hợp (chu trình thử thích hợp - ADT) cho các khu vực tương ứng;

- Năng lượng danh nghĩa của hệ thống lưu trữ năng lượng có thể sạc lại (RESS) ít nhất bằng 2 % tổng mức tiêu thụ năng lượng khi qua thử ADT;

- Động cơ đốt trong (ICE) chỉ sử dụng nhiên liệu lỏng (ví dụ nhiên liệu xăng và điêzen).

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp xe có ICE sử dụng loại nhiên liệu khác [ví dụ, khí thiên nhiên nén (CNG), khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG), hydro], tiêu chuẩn này vẫn có thể áp dụng ngoại trừ việc đo lượng nhiên liệu tiêu thụ; trong trường hợp đó, có thể áp dụng phương pháp đo tương ứng dành cho loại nhiên liệu được sử dụng.

Tiêu chuẩn đưa ra các quy trình hiệu chỉnh lượng khí thải và mức tiêu thụ nhiên liệu đo được của xe hybrid-điện (HEV), để thu được các giá trị khi trạng thái điện tích (SOC) của RESS không giữ nguyên giữa điểm bắt đầu và điểm kết thúc của ADT.

Tiêu chuẩn này cũng có thể được áp dụng cho các quy trình đo khí thải và mức tiêu thụ nhiên liệu của các HEV sạc từ bên ngoài khi xe không được sạc từ bên ngoài và chỉ vận hành ở trạng thái duy trì sự tích điện (CS), như mô tả trong TCVN 10469-2 (ISO 23274-2).

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

ISO 10521 (tất cả các phần), Road vehicles - Road load (Phương tiện giao thông đường bộ - Tải trọng đường bộ).

TCVN 9053 (ISO/TR 8713), Phương tiện giao thông đường bộ chạy bằng điện - Từ vựng.

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này áp dụng các thuật ngữ và định nghĩa trong TCVN 9053 (ISO/TR 8713) và các thuật ngữ và định nghĩa sau.

3.1

Chu trình thử thích hợp (applicable driving test)

ADT

Chu trình thử riêng biệt được quy định cho các khu vực tương ứng.

CHÚ THÍCH 1: Ví dụ, chu trình thử trên băng thử xe cho xe cho các khu vực tương ứng là chu trình thử xe hạng nhẹ hài hóa thế giới (WLTC) hoặc chu trình thử trên băng thử xe trong đô thị (UDDS).

3.2

Cân bằng điện tích của RESS (charge balance of RESS)

Sự thay đổi của điện tích trong RESS (3.10) trong quá trình đo mức tiêu thụ nhiên liệu.

CHÚ THÍCH 1: Thường được tính bằng đơn vị Am pe giờ (Ah).

3.3

Hiệu suất cu lông (coulomb efficiency)

Hiệu suất am pe giờ (Ah efficiency)

Hiệu suất của ắc quy, dựa trên điện năng được tính bằng cu lông cho một phương pháp sạc/ xả cụ thể, được tính bằng điện năng đầu ra chia cho điện năng đầu vào.

3.4

Sự cân bằng năng lượng của RESS (energy balance of RESS)

ΔE _RESS

Sự thay đổi trạng thái năng lượng RESS (3.10) trong quá trình áp dụng chu trình thử thích hợp (3.1).

CHÚ THÍCH 1: Thường được tính bằng đơn vị Oát giờ (Wh).

CHÚ THÍCH 2: Trong sử dụng thực tế, cân bằng năng lượng của RESS được tính xấp xỉ bằng cách nhân cân bằng điện tích của RESS (3.2) tính bằng đơn vị am pe giờ (Ah) với điện áp danh định tính bằng đơn vị vôn (V).

3.5

Hiệu suất năng lượng (energy efficiency)

Hiệu suất oát giờ (Wh efficiency)

Hiệu suất của ắc quy, dựa trên năng lượng cho phương pháp sạc/ xả quy định, được tính bằng năng lượng đầu ra chia cho năng lượng đầu vào.

3.6

HEV có sạc bên ngoài (externally chargeable HEV)

HEV (3.7) với RESS được thiết kế để sạc nguồn điện năng bên ngoài.

CHÚ THÍCH 1: Không bao gồm sạc bên ngoài để điều hòa RESS.

CHÚ THÍCH 2: HEV có thể sạc từ bên ngoài được biết đến rộng rãi dưới dạng HEV plug-in (PHEV).

3.7

Xe hybrid-điện (HEV hybrid-electric vehicle)

HEV

Xe có cả RESS (3.10) và nguồn năng lượng do nhiên liệu để tạo ra lực đẩy xe.

VÍ DỤ: Động cơ đốt trong hoặc hệ thống ắc quy nhiên liệu là loại nguồn năng lượng nhiên liệu điển hình.

3.8

HEV không sạc từ bên ngoài (non- externally chargeable HEV)

HEV (3.7) với RESS (3.10) không được thiết kế để sạc từ nguồn năng lượng bên ngoài.

3.9

Dung lượng danh định (rated capacity)

Thông số kỹ thuật của nhà cung cấp về tổng số am pe giờ có thể rút ra khỏi bộ hoặc hệ thống ắc quy đã được sạc đầy đối với tập hợp các điều kiện thử nghiệm quy định như tốc độ phóng điện, nhiệt độ và điện áp cắt phóng điện.

3.10

Hệ thống lưu trữ năng lượng có thể sạc lại (rechargeable energy storage system)

RESS

Hệ thống có thể sạc lại và dự trữ năng lượng để cung cấp điện năng cho động cơ điện.

VÍ DỤ: Ắc quy hoặc tụ điện.

3.11

Phanh tái sinh (regenerative braking)

Phanh có chuyển đổi động năng thành điện năng để sạc RESS (3.10).

3.12

Trạng thái sạc (state of charge)

SOC

Dung lượng khả dụng của RESS (3.10) hoặc hệ thống con RESS được thể hiện bằng phần trăm của dung lượng danh định (3.9).

4 Điều kiện thử và thiết bị đo

4.1 Điều kiện thử

4.1.1 Quy định chung

Đối với các điều kiện thử, áp dụng từ 4.1.2 đến 4.1.4. Mặt khác, áp dụng các điều kiện thử nghiệm của các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng.

4.1.2 Nhiệt độ môi trường

Các thử nghiệm phải được tiến hành ở nhiệt độ môi trường xung quanh bằng (25 ± 5) °C.

4.1.3 Điều kiện xe

4.1.3.1 Thuần hóa xe

Trước khi thử nghiệm, xe thử nghiệm có trang bị RESS phải được ổn định theo quy định của nhà sản xuất hoặc quãng đường chạy tích lũy từ trên 3000 km đến dưới 15000 km.

4.1.3.2 Phụ kiện của xe

Xe phải được thử nghiệm với các phụ kiện thông thường (gương, thanh cản va (ba đờ xốc), ...). Khi xe ở trên băng thử xe, một số bộ phận nhất định (ví dụ như nắp trục bánh xe) phải được tháo ra vì lý do an toàn, khi cần thiết.

4.1.3.3 Khối lượng xe thử nghiệm

Khối lượng thử nghiệm của xe phải được lựa chọn phù hợp với các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng.

4.1.3.4 Lốp xe

4.1.3.4.1 Quy định chung

Phải sử dụng đúng loại lốp theo khuyến nghị của nhà sản xuất xe.

4.1.3.4.2 Áp suất lốp

Lốp xe phải được bơm căng tới áp suất do nhà sản xuất xe quy định phù hợp với phép thử đã chọn (đường thử hoặc băng thử xe).

4.1.3.4.3 Thuần hóa lốp

Lốp xe phải được thuần hóa theo khuyến nghị của nhà sản xuất xe.

4.1.3.5 Chất bôi trơn

Phải sử dụng chất bôi trơn cho xe do nhà sản xuất quy định.

4.1.3.6 Chuyển số

Nếu xe có hộp số dùng tay số thì các vị trí tay số phải tương ứng với các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng. Tuy nhiên, các vị trí tay số cần được lựa chọn và xác định theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất xe.

4.1.3.7 Phanh tái sinh

Nếu xe có phanh tái sinh thì hệ thống phanh tái sinh phải được kích hoạt cho tất cả các phép thử băng thử xe trừ khi được quy định trong 4.1.4.4 xác định hệ số tải của băng thử xe.

Nếu xe được thử nghiệm trên băng thử xe một trục và được trang bị các hệ thống như hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) hoặc hệ thống kiểm soát lực kéo (TCS), thì các hệ thống này có thể vô tình diễn giải sự không chuyển động của bộ bánh xe bên ngoài băng thử xe như một hệ thống bị lỗi chức năng. Trong trường hợp đó, các hệ thống này cần phải tạm thời bị vô hiệu hóa để điều chỉnh nhằm đảm bảo hoạt động bình thường của các hệ thống còn lại trên xe, bao gồm cả hệ thống phanh tái sinh.

4.1.3.8 Thuần hóa RESS

RESS phải được thuần hóa bằng xe như quy định trong 4.1.3.1 hoặc bằng các điều kiện tương đương.

4.1.4 Điều kiện của băng thử xe

4.1.4.1 Quy định chung

Xe phải được thử nghiệm trên băng thử xe một trục. Xe dẫn động bốn bánh phải được thử nghiệm bằng cách thay đổi hệ dẫn động của xe. Khi xe được điều chỉnh, các chi tiết điều chỉnh phải được giải thích trong báo cáo thử nghiệm.

Việc thử nghiệm trên băng thử xe hai trục phải được thực hiện nếu việc sửa đổi thử nghiệm trên băng thử xe một trục là không thể thực hiện được đối với xe dẫn động bốn bánh cụ thể.

4.1.4.2 Hiệu chuẩn băng thử xe

Băng thử xe phải được hiệu chuẩn phù hợp với các thông số kỹ thuật được chỉ ra trong sổ tay bảo trì do nhà sản xuất băng thử xe cung cấp.

4.1.4.3 Khởi động băng thử xe

Băng thử xe phải được khởi động đủ trước khi thử nghiệm.

4.1.4.4 Xác định hệ số tải của băng thử xe

Việc xác định tải trên đường của xe và sự tái tạo trên băng thử xe phải phù hợp với bộ tiêu chuẩn ISO 10521. Xe được trang bị hệ thống phanh tái sinh được kích hoạt ít nhất một phần khi không nhấn bàn đạp phanh phải tắt chức năng phanh tái sinh trong phần thử chạy giảm tốc theo đà của xe trên cả đường thử nghiệm và băng thử xe.

4.2 Dụng cụ thử nghiệm

Dụng cụ thử nghiệm phải có độ chính xác như trong Bảng 1, trừ khi có quy định khác theo các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng.

Bảng 1 - Độ chính xác của giá trị đo được

5 Đo phát thải và mức tiêu thụ nhiên liệu

5.1 Quy định chung

Phương pháp ADT phải được lựa chọn theo các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng. Các yêu cầu chung, nếu không được mô tả trong các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng, được mô tả dưới đây.

5.2 Quy trình thử nghiệm

5.2.1 Thuần hóa sơ bộ xe

Thuần hóa sơ bộ xe phải được thực hiện theo các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng, nếu cần thiết.

Trong trường hợp cần thiết, RESS SOC có thể được điều chỉnh trước bằng cách sạc hoặc xả để đạt được sự cân bằng năng lượng thích hợp của RESS giữa thời điểm bắt đầu và kết thúc thử nghiệm.

5.2.2 Ngâm xe

Xe phải được ngâm theo các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng.

5.2.3 Di chuyển xe vào phòng thử nghiệm

Khi xe được đưa vào phòng thử nghiệm và di chuyển trong quá trình thử nghiệm nếu yêu cầu thì xe phải được đẩy hoặc kéo (không được dẫn động cũng như không được sạc lại năng lượng tái tạo). Xe thử nghiệm phải được đặt trên băng thử sau khi băng thử đã được khởi động ngay trước khi thử nghiệm. Xe không được kích hoạt trong quá trình thuần hóa cho đến ngay trước khi bắt đầu thử nghiệm.

5.2.4 Đo trong ADT

Cân bằng năng lượng của RESS, nhiên liệu tiêu thụ và khí thải phải được đo trong mỗi ADT. Các điều kiện của xe trong quá trình đo trong ADT phải tuân theo các tiêu chuẩn ADT cho các khu vực tương ứng.

5.3 Hiệu chỉnh kết quả thử nghiệm

5.3.1 Quy định chung

Mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải đo được phải được hiệu chỉnh nếu các kết quả thử nghiệm này bị ảnh hưởng bởi sự cân bằng năng lượng RESS trong quá trình thử nghiệm. Tuy nhiên, việc hiệu chỉnh là không cần thiết nếu cân bằng năng lượng RESS thỏa mãn các điều kiện trong 5.3.2. Hướng dẫn đo cân bằng điện tích được mô tả trong Phụ lục D.

5.3.2 Phạm vi cân bằng năng lượng RESS cho phép

Việc hiệu chỉnh là không cần thiết nếu cân bằng năng lượng RESS nằm trong phạm vi sau [xem công thức (1)]:

|ΔE _RESS | ≤ 0,01 × E _CF

Trong đó:

ΔE _RESS độ biến thiên năng lượng của RESS so với ADT tính bằng Wh

E _CF năng lượng của nhiên liệu tiêu thụ trên ADT tính bằng Wh.

Các phương pháp thực tế áp dụng cho ắc quy và tụ điện được mô tả trong Phụ lục B.

5.3.3 Phương pháp hiệu chỉnh bằng hệ số hiệu chỉnh

Nhà sản xuất xe phải cung cấp hệ số hiệu chỉnh để tính mức tiêu thụ nhiên liệu và khí thải ở ΔE _RESS = 0. Hệ số hiệu chỉnh có thể đạt được theo Phụ lục A. Khi giá trị đo được độc lập với ΔE _RESS thì không cần hiệu chỉnh. Xem thêm Phụ lục C về lý thuyết của phương pháp hồi quy tuyến tính (trong trường hợp ắc quy).

6 Tính toán và biểu thức

Để tính toán tổng lượng khí thải và mức tiêu thụ nhiên liệu cho ADT, cần xem xét các tiêu chuẩn cho các khu vực tương ứng.

 

Phụ lục A

(Tham khảo)

Phương pháp hiệu chỉnh tuyến tính sử dụng hệ số hiệu chỉnh

A.1 Quy định chung

Phụ lục này mô tả phương pháp tính toán để xác định lượng khí thải và mức tiêu thụ nhiên liệu ở ΔE _RESS = 0.

A.2 Phương pháp hiệu chỉnh lượng khí thải và mức tiêu thụ nhiên liệu

A.2.1 Dữ liệu cần thiết cho hệ số hiệu chỉnh

A.2.1.1 Quy định chung

Phép thử khí thải và mức tiêu thụ nhiên liệu phải được lặp lại nhiều lần để xác định hệ số hiệu chính xác định trong A.2.1.2.1. Xem Hình A.1. ΔE _RESS phải được đo trong quá trình thử nghiệm, SOC và ΔE _RESS phải ở trong phạm vi bình thường do nhà sản xuất xe quy định.

CHÚ DẪN:

Hình A.1 - Ví dụ về dữ liệu được thu thập từ ADT

A.2.1.2 Hiệu chỉnh

A.2.1.2.1 Hệ số hiệu chỉnh khí thải và mức tiêu thụ nhiên liệu

Phải tính toán hệ số hiệu chỉnh phát thải, K _ME , tính bằng g/Wh đối với từng thành phần phát thải trong khí thải như CO, HC, NO _x và CO ₂ đối với ADT.

Các hệ số hiệu chỉnh được tính theo Công thức (A.1):

Trong đó:

Hệ số hiệu chỉnh khí thải phải là số có bốn chữ số có nghĩa bằng cách làm tròn chữ số có nghĩa thứ năm.

Phải tính hệ số hiệu chỉnh mức tiêu thụ nhiên liệu, K _MF , tính bằng l/Wh đối với một ADT.

Các hệ số hiệu chỉnh được tính theo Công thức (A.2):

Trong đó:

Hệ số hiệu chỉnh mức tiêu thụ nhiên liệu là số có bốn chữ số có nghĩa bằng cách làm tròn chữ số có nghĩa thứ năm.

A.2.1.2.2 Khí thải và mức tiêu thụ nhiên liệu ở ΔE _RESS = 0, M _EC

Giá trị của mỗi loại khí thải, M _EC , tại ΔE _RESS = 0, được lấy từ công thức (A.3):

Trong đó:

Giá trị tiêu thụ nhiên liệu M _FC , tại ΔE _RESS = 0, được lấy từ công thức (A.4):

Trong đó:

 

Phụ lục B

(Tham khảo)

Tính toán phạm vi thay đổi năng lượng RESS cho phép

B.1 Quy định chung

Sự thay đổi năng lượng cho phép trong RESS, được biểu thị bằng Công thức (1) trong 5.3.2, có thể được viết lại thành Công thức (B.1), sử dụng năng suất tỏa nhiệt thực (NHV) của nhiên liệu:

Trong đó:

Đối với ắc quy hoặc tụ điện, sự thay đổi năng lượng cho phép này có thể được biểu thị như trong các Công thức B.2 đến và B.5 dưới đây.

B.2 Ắc quy

Cân bằng năng lượng trong ắc quy trên ADT, ΔE _b , tính bằng Wh, có thể được tính từ cân bằng điện tích đo được, ΔQ, và được biểu thị như sau:

Trong đó:

CHÚ THÍCH: V _{hệ thống} có nghĩa giống như điện áp định mức.

Đối với ắc quy, công thức trên có thể được viết lại như sau:

B.3 Tụ điện

Sự thay đổi năng lượng tích trữ trong tụ điện trên ADT, ΔE _C , tính bằng Wh, được biểu thị như sau:

Trong đó:

Đối với tụ điện, công thức trên có thể viết lại như sau:

 

Phụ lục C

(Tham khảo)

Lý thuyết về phương pháp hồi quy tuyến tính

Phụ lục này cho thấy về mặt lý thuyết có thể áp dụng phương pháp hồi quy tuyến tính cho phương pháp hiệu chỉnh để xác định tiêu thụ nhiên liệu của HEV.

Năng lượng tiêu thụ của HEV bao gồm năng lượng nhiên liệu được tiêu thụ bởi hệ động lực ICE và điện năng được tiêu thụ bởi hệ động lực điện. Cần ước tính lượng nhiên liệu tiêu thụ trong quá trình thử nghiệm ở điều kiện cân bằng điện tích bằng 0 (ΔE _RESS = 0), nói cách khác là SOC của ắc quy sau thử nghiệm bằng SOC trước thử nghiệm. Giả sử rằng hiệu suất trung bình của hệ thống truyền lực ICE trong thời gian thử nghiệm bằng hiệu suất trong điều kiện cân bằng điện tích ước tính bằng 0 thì áp dụng Công thức (C.1).

Trong đó:

Bằng cách áp dụng các giá trị bổ sung được liệt kê bên dưới, Công thức (C.1) có thể được viết lại thành Công thức (C.2):

Trong đó:

Bằng cách chia các giá trị tiêu thụ từ Công thức (C.2) cho quãng đường đã di chuyển (L) và đưa ra các giá trị tiêu thụ tương ứng được liệt kê bên dưới, Công thức (C.2) có thể được viết lại thành Công thức (C.3):

Trong đó:

Do đó, mức tiêu thụ nhiên liệu đo được, trong điều kiện cân bằng điện tích nhất định, FC _m , có thể được biểu thị như sau:

Mức tiêu thụ điện năng, EC _m , có thể được biểu thị như sau:

Trong đó:

Công thức (C.4) và Công thức (C.5) dẫn đến Công thức (C.6) sau:

Công thức (C.6) cho thấy FC là hàm số cân bằng điện tích trên mỗi quãng đường (ΔQ/L). Tham khảo D.3.2 để biết thêm thông tin.

Công thức (C.6) cũng thể hiện độ dốc của công thức này tỷ lệ với β/α, tức là tỷ lệ giữa hiệu suất của hệ thống lực kéo điện và ICE. Nó cũng cho thấy giá trị cắt ngang trục y biểu thị mức tiêu thụ nhiên liệu tổng hợp trong điều kiện cân bằng điện tích bằng không.

Trong phụ lục này, cực tính của ΔQ được đặt cộng khi năng lượng ắc quy tăng (sạc) theo cách sử dụng ắc quy.

 

Phụ lục D

(Tham khảo)

Hướng dẫn đo cân bằng điện tích

D.1 Quy định chung

Trong thử nghiệm mức tiêu thụ nhiên liệu của HEV, điều yêu cầu là phải đo cân bằng điện tích của hệ thống lưu trữ năng lượng có thể sạc lại (RESS) trong thời gian thử nghiệm để bù đắp cho ảnh hưởng của sự thay đổi năng lượng trong RESS đến mức tiêu thụ nhiên liệu. Phụ lục này xác định phương pháp thử nghiệm mức tiêu thụ nhiên liệu cơ bản cho HEV không sạc được từ bên ngoài, không xác định độ chính xác yêu cầu trên hệ thống đo dòng điện nhưng xác định độ chính xác yêu cầu về cân bằng điện tích như là độ chính xác yêu cầu cho tổng hệ thống đo dòng điện. Vì vậy, độ chính xác của cảm biến dòng điện hoặc hệ thống đo dòng điện cho từng thử nghiệm cần được giám sát riêng biệt.

Việc kiểm tra độ chính xác yêu cầu trên hệ thống đo dòng điện là một nhiệm vụ phức tạp, do ảnh hưởng của sai số đo dòng điện đến độ chính xác của phép thử mức tiêu thụ nhiên liệu phụ thuộc vào cả đặc tính của xe và chu trình thử nghiệm. Vì cân bằng điện tích thường đạt được bằng cách tích hợp dòng điện của ắc quy (phần còn lại của "giá trị tích lũy của dòng sạc" trừ đi "giá trị tích lũy của dòng phóng điện") và vì dòng điện của ắc quy bao gồm dòng sạc cao không liên tục, dòng xả cao không liên tục và dòng điện thấp với thời gian dài cần đặc biệt chú ý đến việc quản lý độ ổn định DC trong hệ thống đo dòng điện để duy trì độ chính xác yêu cầu.

Khi xem xét những nền tảng này, phụ lục này cung cấp hướng dẫn chi tiết về phương pháp đo cân bằng điện tích (bao gồm yêu cầu đối với hệ thống đo dòng điện) để đáp ứng độ chính xác tổng yêu cầu được quy định trong tiêu chuẩn này.

Phụ lục này mô tả các phương pháp đo cân bằng điện tích để đảm bảo độ chính xác cần và đủ của phép thử nghiệm mức tiêu thụ nhiên liệu trên xe HEV có ắc quy được thực hiện dựa trên tài liệu này.

D.2 Sơ lược về các sai số trong thử nghiệm tiêu thụ nhiên liệu HEV

Như được thể hiện trong Hình D.1, mối quan hệ giữa mức tiêu thụ nhiên liệu và cân bằng điện tích được tính bằng phương pháp hồi quy tuyến tính bằng việc sử dụng kết quả thử nghiệm trong chu trình thử nghiệm để thu được tổng mức tiêu thụ nhiên liệu. Đường hồi quy sẽ bị phân tán bởi các sai số do nhiều yếu tố khác nhau gây ra. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc kiểm tra mức tiêu thụ nhiên liệu được phân loại theo ba loại sau:

a) Các sai số trong phép đo mức tiêu thụ nhiên liệu;

b) Các sai số do mô phỏng tải trên băng thử;

c) Các sai số trong phép đo cân bằng điện tích.

Trong khi hai loại sai số đầu tiên phân tán đường hồi quy theo chiều dọc thì loại sai số thứ ba phân tán đường hồi quy theo chiều ngang như trong Hình D.1. Như vậy, sai số thứ ba gián tiếp ảnh hưởng đến mức tiêu thụ nhiên liệu, trong khi hai sai số đầu tiên ảnh hưởng trực tiếp đến mức tiêu thụ nhiên liệu.

Như đã đề cập ở trên, khi mức tiêu thụ nhiên liệu của HEV được biểu thị dưới dạng công thức tuyến tính trong cân bằng điện tích của ắc quy (ΔQ), độ dốc của đường hồi quy sẽ là hàm của quãng đường đi được và tỷ số trung bình của hiệu suất hệ động lực điện với hiệu suất hệ động lực ICE trong thời gian thử nghiệm. Do đó, ảnh hưởng của loại sai số thứ ba đến mức tiêu thụ nhiên liệu sẽ phụ thuộc rất nhiều vào xe thử nghiệm và chu trình thử nghiệm. Do đó, độ chính xác yêu cầu để đo cân bằng điện tích sẽ phụ thuộc nhiều vào chu trình thử nghiệm và đặc tính của xe thử nghiệm. Vì vậy, điều quan trọng là phải xác định độ chính xác yêu cầu cho phép đo cân bằng điện tích để đảm bảo kết quả thử nghiệm mức tiêu thụ nhiên liệu cho một chu trình thử nghiệm quy định và xe đáp ứng độ chính xác yêu cầu. Ngoài ra, điều quan trọng là xác định phương pháp đo dòng điện và xử lý dữ liệu để đảm bảo rằng kết quả cuối cùng đáp ứng độ chính xác yêu cầu.

CHÚ DẪN:

Hình D.1 - Mối quan hệ của ba yếu tố sai số trong các thử nghiệm

D.3 Hướng dẫn đo

D.3.1 Quy định chung

Các khảo sát về độ chính xác yêu cầu đối với các hệ thống đo cân bằng điện tích và các phương pháp để duy trì độ chính xác yêu cầu được mô tả trong các điều khoản phụ sau đây.

D.3.2 Chuẩn hóa để giảm ảnh hưởng tới chu trình thử nghiệm

Hình D.2 thể hiện mức tiêu thụ nhiên liệu so với các đặc tính ΔQ của HEV trên thị trường trong chế độ thử 10-15 của Nhật Bản và chu trình thử nghiệm trong đô thị trên băng thử xe (UDDS) của Hoa Kỳ. Hai đường hồi quy tổng hợp thể hiện sự khác biệt đáng chú ý về độ dốc của chúng (tức là các hệ số bậc nhất của đường hồi quy tuyến tính). Thực tế này gây khó khăn cho việc so sánh kết quả kiểm tra của cùng một xe trong các chu kỳ kiểm tra khác nhau hoặc kiểm tra xem đường hồi quy của kết quả mới có hợp lý hay không bằng cách so sánh nó với đường hồi quy tiêu chuẩn cho một chu kỳ kiểm tra khác.

CHÚ DẪN:

Hình D.2 - Đặc tính ΔQ của mức tiêu thụ nhiên liệu ở hai chế độ thử nghiệm

CHÚ DẪN:

Hình D.3 - Tỷ lệ tiêu thụ nhiên liệu - Cân bằng điện tích trên mỗi quãng đường ở hai chế độ thử nghiệm

Hình D.3 thể hiện đặc tính tiêu thụ nhiên liệu theo cân bằng điện tích trên mỗi đơn vị quãng đường của HEV như trong Hình D.2. Hai đường hồi quy cho thấy không có sự khác biệt đáng kể về độ dốc của chúng, do đó có thể ước tính giá trị của kết quả mới thu được bằng cách so sánh nó với đường hồi quy tiêu chuẩn của một chu kỳ thử nghiệm khác đối với HEV.

Để thảo luận về độ chính xác của phép đo cân bằng điện tích bằng cách tham khảo độ chính xác của thử nghiệm mức tiêu thụ nhiên liệu, nên áp dụng phương pháp hồi quy tuyến tính cho mức tiêu thụ nhiên liệu như một hàm của cân bằng điện tích trên mỗi đơn vị quãng đường (ΔQ/L) thay vì như một hàm cân bằng điện tích (ΔQ).

Về mặt vật lý, nó chỉ ra rằng mức tiêu thụ nhiên liệu không phải là hàm số của cân bằng điện tích trên mỗi quãng đường [tức là. cân bằng điện tích trong ắc quy (Ah) / quãng đường đã đi (km)] mà đúng hơn đó là hàm của cân bằng năng lượng trên mỗi quãng đường [thay đổi năng lượng trong ắc quy (Wh)/ quãng đường đã đi (km)]. Nhưng hiệu suất năng lượng của ắc quy (hiệu suất Wh) phụ thuộc vào tải và nó thay đổi linh hoạt tương ứng với dòng sạc/xả và điều kiện ắc quy. Vì vậy, rất khó để áp dụng việc tích hợp năng lượng làm thang đo để làm rõ mức năng lượng trong ắc quy [tức là. trạng thái sạc của ắc quy (SOC)]. Ngược lại, hiệu suất Cu-lông của ắc quy thường gần bằng 1, làm cho cân bằng điện tích (giá trị tích phân của dòng điện) trở thành thông số phù hợp để làm rõ mức năng lượng của ắc quy.

Vì mục đích của việc sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính để tính mức tiêu thụ nhiên liệu trong điều kiện không có thay đổi năng lượng nên không nhất thiết phải áp dụng cân bằng năng lượng hoặc năng lượng làm thang đo để xác nhận không có thay đổi năng lượng. Tuy nhiên, khi nói đến lượng thay đổi năng lượng trong ắc quy trong quá trình thử nghiệm, năng lượng sạc/xả phải được đo bằng cách tính đến hiệu suất sạc/xả hoặc năng lượng gần đúng phải được tính như tích của "cân bằng điện tích" và điện áp định mức của ắc quy.

D.3.3 Hướng dẫn xác định độ chính xác của hệ thống đo dòng điện yêu cầu bằng chu trình thử nghiệm tương ứng

Như đã đề cập ở trên, ảnh hưởng của cân bằng điện tích trên mỗi quãng đường (tức là hệ số của số hạng bậc nhất của đường hồi quy tuyến tính) đến mức tiêu thụ nhiên liệu phụ thuộc vào đặc tính của HEV và gần như bằng nhau đối với các chu trình thử nghiệm khác nhau trên cùng một HEV. Vì vậy, ảnh hưởng của sai số đo cân bằng điện tích đến mức tiêu thụ nhiên liệu cũng phụ thuộc vào HEV được thử nghiệm. Nghĩa là, sai số cho phép đối với phép đo cân bằng điện tích hoặc độ chính xác yêu cầu của hệ thống đo dòng điện phải được thảo luận bằng cách tính đến các đặc tính HEV.

Hình D.4 thể hiện mối quan hệ giữa cân bằng năng lượng của ắc quy (ΔE _b ) và mức tiêu thụ nhiên liệu đo được [tỷ lệ biểu thị giữa mức tiêu thụ nhiên liệu đo được (FC _meas ) và mức tiêu thụ nhiên liệu thực tế (FC ₀ )]. Như được hiển thị trong Hình D.4, có thể tính toán sự thay đổi năng lượng cho phép trong ắc quy (ΔE _b ) đối với sai số tiêu thụ nhiên liệu nhỏ hơn k% mức tiêu thụ nhiên liệu bằng cách sử dụng mối quan hệ giữa điện năng và năng lượng nhiên liệu tiêu hao. Nhưng cuộc thảo luận dựa trên năng lượng như vậy sẽ có vấn đề, vì nó đòi hỏi sử dụng phép tính gần đúng để tính toán sự thay đổi năng lượng trong ắc quy và phép chuyển đổi để đánh giá hai nguồn năng lượng (điện năng và năng lượng nhiên liệu) trên cùng một bảng. Vì vậy, thảo luận dựa trên năng lượng không phù hợp cho một thử nghiệm thực tế vì hoạt động phức tạp và tính không chắc chắn trong quá trình hoạt động.

CHÚ DẪN:

Hình D.4 - Sai số cho phép trong cân bằng năng lượng của Ắc quy, ΔE _b

Trong khi đó, sai số cho phép trong cân bằng điện tích trên mỗi quãng đường, tính bằng Ah/km, có thể được ước tính trực tiếp bằng cách sử dụng thông tin trong Hình D.5. Hình D.5 thể hiện mức tiêu thụ nhiên liệu ước tính, tính bằng Ah/km, cho cân bằng điện tích khác nhau trên quãng đường, tính bằng Ah/km, thu được bằng phương pháp hồi quy tuyến tính. Đường hồi quy tuyến tính cho thấy mối quan hệ trực tiếp giữa mức tiêu thụ nhiên liệu và cân bằng điện tích trên quãng đường, nghĩa là ảnh hưởng của hiệu suất hệ thống nhiệt/điện và tỷ lệ chuyển đổi năng lượng đã được tính đến. Như vậy, có thể xác định sai số cho phép trong cân bằng điện tích trên mỗi quãng đường để đạt được sai số suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ hơn k %. Cần lưu ý rằng chỉ có thể xác định sai số cho phép đối với cân bằng điện tích trên mỗi quãng đường và không thể xác định sai số cho phép trong hệ thống đo dòng điện ở giai đoạn này.

CHÚ DẪN:

Hình D.5 - Sai số cho phép trong cân bằng điện tích trên quãng đường

Sai số cho phép đối với hệ thống đo dòng điện được xác định theo cách sau. Giả sử rằng chúng ta có thể thu được đường hồi quy tuyến tính như trong công thức (D.1) cho một số bộ dữ liệu về mối quan hệ giữa ΔQ và nhiên liệu tiêu thụ bằng cách thực hiện một số chu trình thử nghiệm đối với các SOC ban đầu khác nhau, thì:

Trong đó:

Độ chính xác yêu cầu cho việc thử nghiệm mức tiêu thụ nhiên liệu phải được đặt thành k % và sai số cho phép đối với cân bằng điện tích trên mỗi quãng đường là δX, tính bằng Ah/km). Sai số cho phép của cân bằng điện tích trên quãng đường có thể được biểu thị bằng Công thức D.2 và D.3.

Trong đó:

k sai số suất tiêu hao nhiên liệu cho phép, tính bằng %

δX sai số cho phép đối với cân bằng điện tích trên quãng đường, Ah/km

Giả sử sai số trung bình cho phép của dòng điện đo được là δI, δI có thể được biểu thị bằng Công thức D.4 và D.5.

Trong đó:

Công thức (D.3) và (D.5) dẫn đến Công thức (D.6) và Công thức (D.6) đưa ra sai số cho phép đối với phép đo dòng điện (δI) là tích của sai số cho phép trong cân bằng điện tích trên mỗi khoảng cách và vận tốc trung bình của chu trình thử nghiệm.

Do hệ số số hạng bậc nhất của đường hồi quy tuyến tính (mức tiêu thụ nhiên liệu/cân bằng điện tích trên quãng đường) chỉ có thể được xác định sau thử nghiệm nên không thể xác định được sai số cho phép đối với hệ thống đo dòng điện tương ứng trước khi thử nghiệm. Nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng phương pháp sau.

Do hệ số của đường hồi quy tuyến tính phụ thuộc vào đặc điểm của HEV nên hệ số của đường hồi quy tuyến tính có thể được ước tính bằng cách tham khảo hệ số chuẩn cho HEV tương tự. Sai số cho phép của hệ thống đo dòng điện có thể được tính toán bằng cách sử dụng giá trị ước tính này và vận tốc trung bình của xe trong chu trình thử nghiệm. Độ chính xác của hệ thống đo dòng điện phải được xác định bằng cách sử dụng giá trị tạm thời này và sai số thực tế cho phép trong hệ thống đo dòng điện phải được kiểm tra sau thử nghiệm bằng cách sử dụng hệ số tổng thu được để xác nhận độ chính xác của hệ thống.

D.3.4 Xác nhận độ ổn định DC và vô hiệu hóa bù DC

Như đã đề cập trong các phần trước, ΔQ cho hoạt động hồi quy tuyến tính được tính bằng cách tích phân dòng điện liên tiếp của ắc quy trong suốt thời gian thử nghiệm. HEV có dòng điện không liên tục trong ắc quy, có cường độ lớn nhất cao và thời gian sử dụng ngắn. Tỷ lệ làm việc của dòng điện ắc quy rất nhỏ so với dòng điện trong xe điện, tức là khoản thời gian trong điều kiện dòng điện xấp xỉ bằng 0 là đáng kể, mặc dù làm việc có lưu lượng cao trong điều kiện hỗ trợ năng lượng cao nhất. Vì ΔQ là giá trị tích hợp cho dòng sạc không liên tục và dòng phóng không liên tục, đồng thời có thời gian tích hợp dài đối với dòng điện nhỏ, độ lệch DC trong hệ thống đo dòng điện có khả năng là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến sai số.

Do dòng điện đỉnh - cao có thời gian ngắn, dòng điện thấp có thời gian dài và thời gian tích phân dài, nên, một cách chính xác hơn, chủ yếu phải xác nhận độ ổn định về mức DC của hệ thống đo dòng điện và hủy bỏ giá trị bù DC còn lại trong hệ thống đo dòng điện. Việc xác nhận độ ổn định của mức DC và vô hiệu hóa bù DC bằng các bước sau là phù hợp:

Bước 1. Trước khi bắt đầu thử nghiệm, hệ thống đo dòng điện phải khởi động trong khoảng thời gian được nhà sản xuất hệ thống đo khuyến nghị.

Bước 2. Có thể đo giá trị bù DC cho hệ thống đo dòng điện ngay trước khi thử nghiệm (I _OB ) và giá trị ngay sau khi thử nghiệm (I _OE ) khi tắt phím chính [xem Hình D.6 a)].

Bước 3. Có thể kiểm tra chênh lệch của độ lệch DC trước và sau thử nghiệm (|I _OB - I _OE |) để xem nó có nhỏ hơn sai số cho phép đối với hệ thống đo dòng điện hay không [tham khảo Công thức (D.6)]. Nếu hệ thống đủ ổn định (tức là |I _OB - I _OE | << sai số cho phép đối với hệ thống đo dòng điện), có thể thực hiện bước 4 để hủy giá trị bù DC cho hệ thống đo dòng điện. Nếu nó không đủ ổn định thì có thể kiểm tra liên tục sự thay đổi của giá trị bù DC trong khoảng thời gian dài hơn khoảng thời gian thử nghiệm để thu được lịch sử thời gian của giá trị trôi. Tùy thuộc vào dữ liệu trôi tổng hợp thu được, có thể thực hiện một trong hai thao tác sau.

a) Nếu giá trị bù di chuyển dần dần theo một hướng (độ lệch đơn giản) và tốc độ trôi của nó gần như không đổi [tham khảo Hình D.6 b)], thì việc loại bỏ (bước 4) có thể được thực hiện mà không cần thực hiện bất kỳ thao tác bổ sung nào.

b) Nếu giá trị độ lệch DC dao động không đều và sự biến thiên vượt quá sai số cho phép đối với hệ thống đo dòng điện [tham khảo Hình D.6 c)] thì rõ ràng là hệ thống không thể đạt được đủ độ chính xác. Hệ thống đo dòng điện phải được điều chỉnh lại hoặc xây dựng lại để có thể đạt được độ ổn định thích hợp.

Bước 4. Vô hiệu hóa giá trị bù của hệ thống đo dòng điện: Trước khi thực hiện thao tác tích phân dòng điện đo được của ắc quy để thu được sự thay đổi điện tích, ΔQ, giá trị bù của dữ liệu dòng điện đo được trong ắc quy có thể được bù bằng cách hủy giá trị trung bình bù lại. Dữ liệu dòng điện được bù thứ n, i _{n 0} , được biểu thị dưới dạng Công thức (D.7), sử dụng dữ liệu dòng điện đo được thứ n, i _n :

Trong đó:

N tổng số điểm lấy mẫu trong quá trình thử nghiệm

Đối với điều kiện đủ ổn định (|I _OB - I _OE | << sai số cho phép trong dòng điện đo được), việc hủy bỏ toàn bộ dữ liệu hiện tại với giá trị bù trung bình là đủ. Cụ thể, ino được biểu thị cho tất cả "n" như trong Công thức (D.8).

Quá trình triệt tiêu này là yêu cầu để đạt được giá trị bù tổng hợp đủ nhỏ so với sai số cho phép của hệ thống đo dòng điện nếu hệ thống đo dòng điện có giá trị bù.

a) Điều kiện hoạt động bình thường

b) Trôi dạt nghiêm trọng

c) Tình trạng không ổn định

CHÚ DẪN:

Hình D.6 - Điều kiện của mô hình bù DC

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 10469-2 (ISO 23274-2), (Xe Hybrid-điện - Đo khí thải và tiêu thụ nhiên liệu - Phần 2: Xe sạc từ bên ngoài)

[2] SHIMIZU K., NIHEI M., OKAMOTO T., Guidelines for Measurement of Quantity-of-Electricity in Fuel Consumption Test for HEVS, WEVA Journal, Vol. 1, pp. 286-293, 2007.

 

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4 Điều kiện thử và thiết bị đo

5 Đo phát thải và mức tiêu thụ nhiên liệu

6 Tính toán và biểu thức

Phụ lục A (Tham khảo) Phương pháp hiệu chỉnh tuyến tính sử dụng hệ số hiệu chỉnh

Phụ lục B (Tham khảo) Tính toán phạm vi thay đổi năng lượng RESS cho phép

Phụ lục C (Tham khảo) Lý thuyết về phương pháp hồi quy tuyến tính

Phụ lục D (Tham khảo) Hướng dẫn đo cân bằng điện tích

Thư mục tài liệu tham khảo