純電動汽車電能消耗和續駛里程測試標準對比分析

任山，張明君，王仁廣

(中國汽車技術研究中心，天津 300300)

純電動汽車電能消耗和續駛里程測試標準對比分析

任山，張明君，王仁廣

(中國汽車技術研究中心，天津 300300)

純電動汽車的能耗和續駛里程是生產商和消費者都很關注的兩個主要性能參數。對中國國家標準、國際標準ISO、美國SAE、歐盟UNECE、日本JIS、JEVS等主要標準針對純電動汽車電能消耗和續駛里程的具體測試要求進行對比分析，列出主要內容點，并對標準之間的主要相同點和不同點進行簡要分析，以期深入理解這兩個參數的測試方法。

電能消耗量；續駛里程；行駛循環

0 引言

純電動車的經濟性主要參數有電能消耗率和續駛里程。電能消耗又細分為電網的交流充電消耗率和動力電池的直流放電消耗率；續駛里程又分為等速法和工況法兩種測量情況。電動汽車的能量消耗率也有單位行駛距離的能量消耗量的能量消耗率和單位能量消耗量的行駛距離的行駛能量消耗率兩種不同方法。另外，電量的測量點也有所區別，即在充電器輸入端測量的電網輸入電量和在動力電池輸出端測量的電量的結果也不同。一般認為行駛能量消耗率計算電量取充電器輸入端消耗的電量比較合理，而能量消耗率計算則取電池輸出端的能量消耗量比較合理[1]。

目前世界上這方面的主要標準有GB/T 18386-2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程 試驗方法》[2]、ISO 8714-2002《適用于乘用車和輕型卡車的電動道路車輛-基準能耗和續駛里程-測試規程》[3]、SAE J1634 OCT2012《純電動汽車能耗和里程測試規程》[4]、ECE R101《關于就CO2和燃料消耗量的測量方面、和/或就電能消耗量和續駛里程的測量方面批準僅裝用內燃機的乘用車或混合動力電動乘用車，和就電能消耗量和續駛里程的測量方面批準僅裝用電驅動的M1和N1類車輛的統一規定》[5]、JIS D1301:2001《電動車輛 - 續駛距離和能耗率測量方法》[6]、JEVS Z 111:1995《電動車輛標準能量消耗量試驗方法》、JEVS Z 108:1994《電動車輛續駛里程和能量消耗量試驗方法》、JEVS Z 103:1987《電動汽車續駛里程試驗方法》等。

試驗流程基本大體可以分為4個主要步驟：(1) 電池初始充電；(2)試驗實施，測量里程和電池電耗；(3)電池充電和測量電網能耗E；(4)能耗計算。一般續駛里程就是達到試驗結束標準后停車所行駛的實際距離。試驗結束標準基本為當車輛不能滿足50 km/h以下的速度目標曲線，或者標準儀器指示駕駛者停車時，達到停止標準后釋放加速踏板讓車速自行降到5 km/h然后再踩下制動踏板停車。

1 ISO 8714-2002的相關規定分析

ISO 8714-2002規定的測試工況分為歐洲NEDC(New European Driving Cycle)行駛循環(可以只進行室內循環部分)、美國的UDDS(Urban Dynamometer Driving Schedule)+HFEDS(Highway Fuel Economy Driving Schedule)行駛工況、日本的10-15工況循環，三者都包括低速(城市)工況+高速(市郊)工況。

標準適用于最大質量不大于3.5 t和最高車速不小于70 km/h的純電動乘用車和輕卡的能耗和里程測量；試驗選擇上述歐洲、美國、日本3種行駛循環之一進行；能耗和里程必須使用同一個試驗完成。

2 GB/T 18386-2005的相關規定分析

GB/T 18386-2005基本是參照ISO 8714-2002標準制定的，但拓展了適應范圍，可以用于大于3.5 t的純電動汽車。并且中國國標規定了等速里程和能量消耗率，對于M1、N1類車，除了工況法以外，還采用了60 km/h的道路等速法,對于M1、N1類外的車輛采用40 km/h的道路等速法。

在GB/T 18386-2005中，對于純電動車的續駛里程分為等速法和工況法兩種情況測量，得出的結果數值上肯定是有差別的。GB/T 28382-2012《純電動汽車 技術條件》中明確規定了采用工況法測量續駛里程，但同時工況法中規定的工況又有差別；完整的NEDC工況包括市區和市郊工況兩個部分，如果只進行法規允許的市區循環，得出的續駛里程和能耗同采用完整循環得出的結果又有差別。如果廠家只籠統給出一個具體數值，而沒標明具體測試條件，就可能誤導消費者。

在國外標準SAE-J227(已經廢止，但還有引用)、ETA-HTP004、JEVS Z 103:1987中也規定了等速法里程測試。

3 SAE J1634 OCT2012的相關規定分析

SAE J1634 OCT2012規定標準的測試規程，用來確定純電動汽車的能耗和續駛里程情況，標準中規定的試驗行駛工況可以采用EPA(Environment Protection Agency)和CARB(California Air Resources Board)要求的UDDS、HFEDS、US06、SC03、COLDUDDS等5種行駛工況，此外在這個規程中還有1種等速工況CSC。目前美國和加拿大只要求在UDDS和HFEDS兩種工況下進行BEV測試，這跟ISO 8714-2002中對測試工況的規定相一致。

SAE標準中具體試驗根據純電動汽車的續駛里程情況分為兩種：SCT單循環工況里程和能耗測試、MCT組合循環工況里程和能耗測試，組合循環工況由UDDS、HFEDS、CSC(等速工況)3種工況組成。SCT規程推薦用于里程低于97 km的BEV，試驗用于確定BEV總的城市和高速里程和能耗，分別采用UDDS和HFEDS循環在測功機上進行。這是一種全放電試驗，車輛行駛直到其電池的可用能量全部放出；SCT試驗以2個UDDS或者2個HFEDS循環的方式重復進行，直到滿足試驗結束條件。

標準中還給出續駛里程預判方法。MCT規程推薦用于續駛里程大于97 km的BEV，試驗用于確定組合循環工況的續駛里程和能耗值，采用單一連續的組合工況的試驗規程，車輛在測功機上重復行駛循環。組合MCT里程測試采用4個UDDS循環+2個HFEDS循環+2個CSC循環的流程進行，這個具體組合情況分為4個段：(1)S1，初始UDDS-HFEDS-UDDS；(2)CSCm，試驗中間CSC放電階段；(3)S2，第二個UDDS-HFEDS-UDDS；(4)CSCe，結束段CSC。

MCT試驗為全放電試驗，車輛一直行駛到其電池的可用能量耗盡為止。MCT用來確定城市和高速的續駛里程和能耗值，為采用單一連續的全放電試驗。MCT測試最終結果計算比較繁瑣，按照標準中給定的系列公式計算得到最終的城市工況和高速工況的續駛里程及能耗，并且最后試驗結果是按照高低速兩種情況分別給出。

4 歐盟標準ECE R101的相關規定分析

ECE R101是一個關于CO2排放、能耗里程方面測試的綜合標準。R101的附件7只規定了電動車的電耗率測量。附件7規定純電動汽車的電耗測試基本步驟：(1)車輛準備；(2)初始充電；(3)運行兩次NEDC循環工況，記錄兩個NEDC循環的實際行駛距離Dtest；(4)充電并記錄交流充電電能E，E為車輛運行兩次NEDC循環工況再充滿電得到的交流電耗(充電的電網電能)；(5)能耗計算，C=E/Dtest。

這個ECE標準和GB/T 18386、ISO 8714、SAE J1634中規定的電耗測試明顯不同之處是：ECE不是采用電池放電至達到試驗停止標準時測試能耗，只用了兩個NEDC循環就計算電能能耗，方法簡捷省時。

由于其電耗測試方法的特別，ECE R101的附錄9又專門規定了純電動汽車的純電續駛里程。續駛里程就是開始直到達到試驗停止標準后車輛停車所行駛的實際里程。對于純電動汽車，續駛里程的測試基本按照電耗測試規定條件進行，差別是續駛里程測試過程滿足試驗結束要求為止。根據具體測試規定分析，利用此ECE R101的附錄9測試續駛里程時，也完全可以測試得到跟其他標準一樣的交流電耗率，只不過需要在續駛里程測試完后再進行充電得到電網充電能量。

在ECE R101中，電耗測量方法跟里程測試規程規定是分開的。雖然標準中沒有明確說明電耗和里程是否分開測試，但從試驗描述來看純電動車的能耗和續駛里程可以在一次試驗中完成，也可以分開進行。但前提是電動車的續駛里程足夠大到兩個NEDC循環行駛里程(大約22 km)以上，實際上純電動車的續駛里程完全可以滿足兩個NEDC循環的測試。

5 JIS D1301:2001的相關規定分析

日本工業標準JIS D1301:2001《電動車輛-續駛距離和能耗率測量方法》給出10—15工況循環試驗循環由3個10模式循環(城市工況)加上1個15模式循環(市郊工況)組成，試驗重復10—15工況循環直到達到試驗停止要求，試驗停止后停車，測功機轉鼓表面經過的行駛距離就是續駛里程D(km)。

這個標準基于ISO8714:2000標準提出，適用范圍為3.5 t及以下車輛，沒有最高車速不小于70 km/h的限制(日本15工況的最高車速為70 km/h)，但排除了電動摩托和踏板車。

試驗停止標準是車輛電池容量不足提示停車，或者車輛不滿足速度曲線超差時間累計過4 s。試驗測試時重復10—15循環工況，直到試驗滿足停止標準后停車，測功機轉鼓行駛距離就是續駛里程D(km)，然后測試電池交流充電電能E(kW·h)。其能耗采用行駛能量消耗率方式計算，即能耗C=E×1 000/D(W·h/km)，當然也可以很容易轉換為單位行駛距離的能量消耗率。

該日本標準同JEVS Z 108:1994基本一致，但它采用的工況只是10—15循環一種，而JEVS Z 108:1994規定還可以根據實際情況使用10工況，這一點跟國標GB/T 18386-2005中的規定相類似。另外差別是JEVS Z 108:1994中的續駛里程是根據具體循環次數和理論循環里程計算出來的，而該標準中是實際里程數，兩者續駛里程的差別應該很小。另外日本電動車協會的幾個標準也規定電耗率和續駛里程的測試方法，主要有：JEVS Z 111:1995《電動車輛標準能量消耗量試驗方法》、JEVS Z 108:1994《電動車輛續駛里程和能量消耗量試驗方法》、JEVS Z 103:1987《電動汽車續駛里程試驗方法》，這些標準對電耗和里程的規定各有側重，詳細內容可以參考具體標準。

6 總結

從這些純電動車的電耗和續駛里程的標準規定來看，電耗和續駛里程的測量基本都是從充滿電到達到試驗結束標準為止，利用整個過程的實際行駛里程和后續的電網充電得到交流電耗來計算電耗率，但ECE R101中的電耗計算只采用了兩個NEDC循環，電耗和續駛里程分開測量。關于純電動汽車的能耗和里程測量，采用的行駛循環都有不同，都力求反映當地的實際道路使用情況。

【1】汽車能量消耗[EB/OL].http://ddc.greenwheel.com.cn/ddqchyxw.2017-02-10.

【2】GB/T 18363-2005電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法[S].

【3】ISO 8714-2002 Electric Road Vehicles-Reference Energy Consumption and Range-Test Procedures for Passenger Cars and Light Commercial Vehicles[S].

【4】SAE J1634 OCT2012 Battery Electric Vehicle Energy Consumption and Range Test Procedure[S].

【5】ECE R101 Uniform Provisions Concerning the Approval of Passenger Cars Powered by an Internal Combustion Engine Only,or Powered by a Hybrid Electric Power Train with Regard to the Measurement of the Emission of Carbon Dioxide and Fuel Consumption and/or the Measurement of Electric Energy Consumption and Electric Range,and of Categories M1 and N1 Vehicles Powered by an Electric Power Train Only with Regard to the measurement of Electric Energy Consumption and Electric Range[S].

【6】JIS D1301:2001 Electric Vehicle-Measurement for Driving Range and Energy Consumption[S].

Analysis on Standards for Electric Energy Consumption and Range Test

REN Shan,ZHANG Mingjun,WANG Renguang

(China Automotive Technology and Research Center,Tianjin 300300,China)

The electric energy consumption and rang are two key features for battery electric vehicle, which are concerned by vehicle producer and consumer. The concrete test requirements for energy consumption and rang of battery electric vehicle in standards of GB, ISO, SAE, UNECE, JIS and JEVS were compared and analyzed. Their similar and difference were briefly analyzed, which could benefit to understand the two main features.

Electric energy consumption; Travel range; Driving cycle

2017-03-15

任山(1970—)，男，碩士，高級工程師，現從事新能源汽車測試研究。E-mail：renshan@catarc.ac.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.06.023

U467.1

A

1674-1986(2017)06-084-03