電動汽車能耗和續駛里程試驗方法新變化解析

張亞

（中國汽車工程研究院股份有限公司）

從2005年開始，國家陸續制定和發布了一系列標準，在推動新能源汽車技術進步方面發揮了積極的作用。而被視為中國汽車工業“彎道超車”機會的純電動汽車，其財政補貼所依據的重要能耗標準GB/T 18386—2005《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》由于制定年代較早，技術內容較為陳舊，且大量采用等速法，已不能適應當前純電動汽車技術發展的需要。因此，國家制定了GB/T 18386—2017《電動汽車能量消耗率和續駛里程試驗方法》，將于2018年5月1日起正式實施。由于標準方法變化較大，尚未實施，且臺架試驗費用昂貴，目前從事該項試驗的車型還不多。文章在研究新能源汽車系列標準的基礎上，對試驗方法的變化進行了總結，并根據技術現狀分析了變化對不同類別車型可能產生的影響。

1　儀器設備變化

新標準根據適用于中國典型城市公交循環及C-WTVC循環的車輛在移動階段能耗計算的需要，增加了電壓及電流實時測量設備及精度要求；能量測量設備精度由原來的等級要求修改為±1%，更加直觀。

2　試驗條件的變化

2.1　試驗質量

新標準修訂了試驗附加質量。M1、N1和總質量不超過3 500 kg的M2類車輛，按100 kg加載；城市客車按65%最大設計裝載質量加載；其他車輛按100%最大設計裝載質量加載。相較于原來不同車型均根據最大設計裝載質量分段附加質量的單一判據，新標準的規定更符合不同類別車輛（除N1類車輛外）的實際使用情況。

2.2　環境條件

新標準要求在20～30℃室溫下進行測功機試驗。相較于原標準可進行5～32℃室外等速道路試驗和（或）20～30℃室溫下測功機試驗，試驗環境條件控制歸一化，有利于橫向比較。

3　試驗程序的變化

3.1　車輛移動的規定

新標準考慮了試驗設備與充電設備不在一起，需要移動車輛的實際情況，增加了“除M1、N1和總質量不超過3 500 kg的M2類外的其他類型車輛允許使用車上動力，以≤30 km/h的速度勻速移動≤3 km”的規定。同時要求車輛移動過程中使用功率分析儀實時測量記錄電池端的電壓和電流，累積移動階段消耗的電能，參與后續能量消耗率計算。

3.2　試驗循環公差

M1、N1和總質量不超過3 500 kg的M2類車輛的工況循環速度、時間公差和超出時間的規定沿襲原標準規定，即為±2 km/h，±1 s，4 s；增加其他類型車輛±3 km/h，±1 s，10 s的要求。

3.3　動力電池初次充電

將初次充電前的放電結束條件修訂為車速不能達到30min最高車速的65%或行駛100 km。

3.4　續駛里程試驗變化

3.4.1充電后間隔時間

初次充電后進行續駛里程試驗的時間間隔，由原來的4 h延長到12 h，但要求在20～30℃環境放置。

⑤對探孔時發現涌滲水量大的情況，壓力注漿結束達到初凝狀態后，可在涌滲水量大的孔位附近布設一個或多個效果檢測孔，確定防治水效果達到預期效果后，再進行掘進施工，否則，應增加壓力注漿孔數量。

3.4.2試驗方法選擇

新標準中不同類別車型適用的測試方法有較大調整，明確采用工況法的試驗結果作為標準的輸出結果。等速法僅為滿足其他標準引用而保留。具體變化，如表1所示。

表1　不同類別車型測試方法的變化km/h

3.4.3道路負荷設定

M1、N1和總質量不超過3 500 kg的M2類車輛工況試驗，道路負荷設定按GB 18352.5—2013附件CH進行測量和模擬；其他類型車輛工況試驗，新標準給出推薦系數（附錄A）或按GB/T27840—2011附件C進行測量。明確滑行試驗時應屏蔽制動能量回收系統。

3.4.4NEDC工況法

原標準NEDC工況試驗允許用市區循環取代市郊循環，默許企業選擇對試驗結果有利的循環。新標準不允許用市區循環替代，但允許最高車速小于120 km/h的車輛將目標工況的速度基準調整為最高車速，增加了衡量尺度的公平性和試驗結果的橫向可比性。

另外，從試驗實際角度出發，停車時間由原來的最多3次累計不超過15min，調整為每6個循環（約2 h，行駛66 km）允許停車（10±1）min，規定更加人性化。

3.4.5中國典型城市公交循環

新標準為城市客車引入了中國典型城市公交循環。中國典型城市公交循環最早出現在GB/T 19754—2015《重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》，其數據統計特征[1]為：運行時間為1 314 s，怠速時間為381 s，運行距離為11.6 km，最高車速為60 km/h，平均車速為15.9 km/h，最大加速度為0.914 m/s2，最大減速度為1.543 m/s2，怠速時間比例為29%。

3.4.6C-WTVC工況

新標準為大于3 500 kg的車輛引入了C-WTVC循環。C-WTVC是以世界重型商用車輛瞬態循環（WTVC）為基礎，根據中國路況調整加速度和減速度形成的駕駛循環，最早出現在GB/T27840—2011《重型商用車輛燃料消耗量測量方法》，其數據統計特征[2]，如表2所示。

表2　C-WTVC循環數據統計特征

3.4.7試驗停止條件變化

NEDC循環試驗停止條件變化較大。最高車速≥120 km/h的車輛，以不能滿足工況公差時停止；最高車速＜120 km/h的車輛，以最高車速為基準調整相應工況曲線（試驗時需“電門”開至最大），以車速不能滿足相應工況車速公差下限時停止。相較于原標準“以車速≤70 km/h且不能滿足相應工況公差時停止”有較大提高。

中國典型城市公交循環以不能滿足工況公差為試驗停止條件。

C-WTVC循環以車速≤70 km/h且不能滿足相應工況公差為試驗停止條件，允許車速＞70 km/h時以全“電門”加速跟隨。

等速試驗停止條件未發生變化。

4　續駛里程和能量消耗率計算方法的變化

4.1　NEDC工況

使用該工況的M1、N1和總質量不超過3 500 kg的M2類車不允許使用車輛動力進行移動，不需要考慮移動階段帶來的修正，續駛里程結果由試驗直接輸出，能量消耗率根據續駛里程計算獲得。

4.2　中國典型城市公交循環工況

考慮使用車輛動力移動的影響，試驗階段和移動階段消耗的能量按線性比例折算后計算。

4.3　C-WTVC工況

考慮允許使用車輛動力移動消耗的能量，市區、公路、高速試驗階段和移動階段消耗的能量按線性比例折算后，分別計算3種工況的能量消耗率；根據不同類型車輛的實際行駛路況，按比例加權計算綜合能量消耗率，根據綜合能量消耗率計算獲得續駛里程輸出結果。

5　變化的影響

從新標準變化可以看出，試驗工況選擇更貼近各類車型的實際使用情況，檢測機構試驗可實施性進一步加強，為準確獲取結果數據奠定了基礎。工況法的廣泛引入也為《關于調整新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》（財建〔2016〕958號）提出的“適時將新能源客車續駛里程測試方法由40 km/h等速法調整為工況法”提供了方法依據。標準變化對企業的影響主要在于試驗結果是否能夠持續吸引客戶和滿足財政補貼的要求。

5.1　補貼政策

新能源汽車目前適用的補貼政策主要有：《關于2016—2020年新能源汽車推廣應用財政支持政策的通知》（財建〔2015〕134號）、《關于調整新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》（財建〔2016〕958號）、《關于免征新能源汽車車輛購置稅的公告》（2017年第172號）、《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》（財建〔2018〕18號）。滿足對應的續駛里程、能量消耗量等技術指標的車型可申請《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》（以下簡稱《推廣目錄》）、《免征車輛購置稅的新能源汽車車型目錄》（以下簡稱《免稅目錄》）。

5.2　車型現狀

文章對第10～12批《推廣目錄》中76款乘用車、33款N1類車、154款城市客車、21款客車和78款貨車對照財政補貼新要求進行了分析，其關鍵指標分布，如圖1～圖5所示。

圖1　M1類車關鍵指標分布圖

圖2　N1類車關鍵指標分布圖

圖3　城市客車關鍵指標分布圖

圖4　客車關鍵指標分布圖

圖5　N類貨車關鍵指標分布圖

5.3　各類車型影響分析

根據標準方法變化可知：標準對試驗結果的影響因素主要集中在試驗附加質量、試驗工況及試驗停止條件的變化。結合前述，預計對各類車型的影響如下：

1）M1，N1類車輛。新標準附加質量和試驗阻力雖然減小，但工況中市郊高速循環的強制要求及停止條件的提高對電能消耗影響因素可能更大，大部分車型續駛里程試驗結果將減小。能量消耗率、100 km耗電量、單位載質量能量消耗量和噸百公里電耗計算結果將隨之增大，導致部分車型不能滿足《推廣目錄》和《免稅目錄》的準入條件，無法享受雙重財政補貼。滿足目錄條件的車型將面臨補貼降檔的影響。

2）總質量不超過3 500 kg的M2類車輛。該類車型基本無公告和市場需求，不做分析。

3）城市客車。新標準附加質量和試驗阻力增大，加之工況循環和試驗停止條件提高等不利因素疊加，電能消耗將更快，工況和等速續駛里程必然減小。續駛里程接近200 km的城市客車不能滿足《推廣目錄》和《免稅目錄》準入條件，將被加速淘汰。滿足目錄條件的車型補貼將因單位帶電量補貼降低而降低。

4）其他類型車輛（除城市客車外車輛：客車、貨車、專用車）。該類車型試驗方法的主要變化，如表3所示。結合表2，可以預見該類車型的工況和等速續駛里程將銳減，能量消耗率增大。綜合考慮該類車型續駛里程遠超過80 km的現狀和附加質量增加1倍的變化，預計單位載質量能量消耗量不升反降，續駛里程也不會下降到80 km以下。重新試驗后不滿足《推廣目錄》和《免稅目錄》的準入條件的可能性較低。滿足目錄條件的車型補貼將因單位帶電量補貼降低而降低。

表3　其他類型車輛（除城市客車外）影響因素

6　結論

通過上述分析，新標準的實施將引起大部分純電動汽車續駛里程試驗結果減小，但更接近真實使用情況。新標準的實施將使部分車型的技術指標不能滿足補貼標準而加速淘汰；滿足目錄條件的也將因財政政策調整面臨補貼減少，將加速企業技術升級，促進產業進步。

標準中也存在一些不盡合理的地方：1）等速法雖然不作為續駛里程的標準結果輸出，但仍作為重要指標被2018年新能源財政政策引用，而標準在進行等速法結果核算時，未考慮允許移動的車輛移動階段的修正計算，不夠嚴謹；2）N1類純電動車輛多為廂式城市物流車，最大裝載質量多在410～1 275 kg，標準統一按100 kg附加載荷進行續駛里程試驗，與實際使用情況差別較大，可能會造成試驗結果與實際可行駛里程差別較大，引來消費者的抱怨；3）本標準中純電動城市客車采用C-WTVC工況時按65%加載，而混合動力城市客車采用GB/T19754—2015《重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》進行C-WTVC工況時按100%加載，二者在裝載質量上尺度不一；4）GB 7258—2017《機動車運行安全技術條件》規定城市客車最高車速應小于70 km/h，目前城市客車基本均限速在69 km/h，按C-WTVC工況試驗的現實意義不大；5）2018版新能源汽車財政補貼政策未明確能量消耗率按標準工況法或等速法進行。