李加慶　崔宏飛　劉華民　朱柳慧（-上海機動車檢測中心上海0805 -無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院-中國質(zhì)量認證中心）

·新能源·

電動摩托車續(xù)駛里程和能量消耗率試驗方法研究*

李加慶1崔宏飛2劉華民3朱柳慧1
（1-上海機動車檢測中心上海201805 2-無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院3-中國質(zhì)量認證中心）

續(xù)駛里程和能量消耗率是電動摩托車的重要性能指標(biāo)之一，剩余電量指示對用戶安全行車至關(guān)重要，有必要對其試驗方法開展研究。針對現(xiàn)有版本試驗方法標(biāo)準的一些問題和局限，對標(biāo)準文本進行修訂，主要增加剩余電量指示的一些定義，以及修改了試驗結(jié)果處理方法。對于一些關(guān)鍵性的有爭議問題，如終止條件、正三輪車載荷、速度和時間公差帶等問題進行了分析和研究，提出修正方法。試驗應(yīng)用表明，修訂后的試驗方法試驗結(jié)果更準確，更易操作。該試驗方法的實施，有助于推動摩托車行業(yè)向綠色環(huán)保方向發(fā)展。

電動摩托車續(xù)駛里程能量消耗率

引言

電動摩托車兼具節(jié)能環(huán)保、使用成本低及動力性好的優(yōu)點，在中國有著廣闊的市場和良好的發(fā)展前景。當(dāng)前，電動車（含電動摩托車、電動自行車及電動三輪車）全年產(chǎn)量超過4 500萬輛，社會保有量超過2億輛，說明電動車深受人民群眾的喜愛。在黨中央的文件《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃的建議》中也明確提出，“鼓勵自行車等綠色出行，提高電動車產(chǎn)業(yè)化水平”。因此，要大力加強電動車標(biāo)準的研究工作，發(fā)揮標(biāo)準的引領(lǐng)作用，為產(chǎn)品質(zhì)量保駕護航。其中，續(xù)駛里程和能量消耗率是電動摩托車的重要性能指標(biāo)之一。一方面，較大的續(xù)駛里程和準確的剩余電量指示對駕駛者安排行程有著重要意義；另一方面，測量能量消耗率，開展電動摩托車的節(jié)能減排也符合國家戰(zhàn)略。

近年來，海峽兩岸標(biāo)準交流日益頻繁。為有利于兩岸產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品互通，在《海峽兩岸標(biāo)準計量檢驗認證合作協(xié)議》框架下，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局與臺灣地區(qū)標(biāo)準主管機關(guān)標(biāo)準檢驗局成立了兩岸共通標(biāo)準討論平臺。在此平臺下，雙方聯(lián)合成立了“電動摩托車工作組”，并確定了首部開展修訂的兩岸共通標(biāo)準為《電動摩托車續(xù)駛里程及殘電指示試驗方法》。

國內(nèi)目前有GB/T 24157-2009[1]《電動摩托車和電動輕便摩托車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法》，規(guī)定了電動摩托車的續(xù)駛里程試驗方法，但未涉及殘電指示的試驗方法。臺灣地區(qū)的標(biāo)準CNS 15491-4-2011[2]《電動機車（二次鋰電池）整車性能實驗法第4部：續(xù)航性能試驗》規(guī)定了電動摩托車的續(xù)駛里程試驗方法，CNS 15491-6-2011[3]《電動機車（二次鋰電池）整車性能實驗法第6部：殘電指示試驗》規(guī)定了殘電指示的試驗方法。歐美等標(biāo)準中，未見關(guān)于電動摩托車續(xù)駛里程及殘電指示的試驗法規(guī)標(biāo)準。國標(biāo)GB/T 24157-2009作為本領(lǐng)域全球首個標(biāo)準，自制定到現(xiàn)在已有6年標(biāo)齡，存在部分內(nèi)容與實際情況不符合的狀態(tài)。一些學(xué)者陸續(xù)開展了這方面的研究[4-7]。其中，蘇梅[4]指出原標(biāo)準存在的一些問題和局限，例如電動三輪摩托車的質(zhì)量道路試驗狀態(tài)下和臺架試驗狀態(tài)下存在矛盾、終止條件規(guī)定的停車指示儀器易觸發(fā)、工況車速達不到、累計超過4s、結(jié)果折算等等問題。因此，結(jié)合以上學(xué)者提出的一些觀點，主要參照GB/T 24157-2009和CNS 15491-6-2011這兩個標(biāo)準，同時借鑒國內(nèi)其他標(biāo)準，以及參考國內(nèi)外的最新研究成果，開展電動摩托車續(xù)駛里程和能量消耗率試驗方法的研究。

1　主要變化

新版試驗方法主要是對國標(biāo)GB/T 24157-2009《電動摩托車和電動輕便摩托車續(xù)駛里程和剩余電量指示試驗方法》標(biāo)準的修訂，主要變化如下。

1.1范圍

修訂了續(xù)駛里程、能量消耗率的試驗方法，新增剩余電量指示試驗方法。規(guī)定混合動力摩托車以純電動模式驅(qū)動時可參照執(zhí)行本標(biāo)準。

1.2術(shù)語和定義

新增試驗車質(zhì)量及幾個有關(guān)剩余電量的定義。

試驗車質(zhì)量：整車整備質(zhì)量與試驗所需加載質(zhì)量之和。加載質(zhì)量為（75±5）kg，包括駕駛員與試驗儀器。試驗車質(zhì)量都應(yīng)包含動力蓄電池的質(zhì)量。

剩余電量：動力蓄電池放電后，剩下的容量與額定容量之比，通常以百分比表示。

剩余電量指示：將剩余電量以指針、指示燈、數(shù)字、數(shù)據(jù)條等形式顯示出來供查看，剩余電量指示典型樣式如圖1所示。

圖1　剩余電量指示典型樣式

剩余電量警示：當(dāng)剩余電量低于警示值時，以聲、光信號發(fā)出警告，提示使用者盡快充電。

剩余電量警示里程：當(dāng)剩余電量警示發(fā)出后，車輛仍能正常行駛的距離，單位為km。

剩余電量警示裕度：剩余電量警示里程實測值和制造商標(biāo)稱值的差值與續(xù)駛里程之比，以百分比表示。

1.3試驗車輛條件

試驗車輛必須裝備剩余電量指示裝置和剩余電量警示裝置，并符合GB 24155-2009[8]《電動摩托車和電動輕便摩托車安全要求》的規(guī)定。這些裝置是開展剩余電量指示試驗的必要條件，剩余電量指示典型樣式參考附錄。部分參考樣式中，剩余電量指示裝置和警示裝置合二為一；部分參考樣式中，二者為不同的裝置。

為了確保電池處于正常的狀態(tài)，規(guī)定試驗車輛配置的動力蓄電池為生產(chǎn)一年內(nèi)，且充、放電次數(shù)不大于50次。

參照ISO 8714-2002[9]《電動道路車輛-標(biāo)準能耗和范圍-乘用車和輕型商用車的試驗規(guī)程》規(guī)定走合里程為300km，一方面是為了對電池進行活化處理使電池達到正常工作狀態(tài)，另一方面確保電池和電機控制器及整車合理配合達到正常工作狀態(tài)。

1.4試驗道路條件

試驗道路應(yīng)為瀝青或混凝土道路，路面應(yīng)平坦、干燥、整潔，試驗時不致引起輪胎打滑，環(huán)形道路的轉(zhuǎn)彎半徑應(yīng)不小于50m。試驗路段應(yīng)保持水平，縱向坡度不超過1%，且全長內(nèi)任意兩點之間的高度差不允許超過1m，橫向坡度不允許超過3%。

1.5試驗方法

試驗步驟與原方法相比并無太大變化，主要是增加了等速法剩余電量指示試驗。試驗工況包括工況法試驗和等速試驗兩種，但取消了兩種試驗結(jié)果的等效折算。工況法試驗過程與原方法相比基本無變化；等速法則增加了剩余電量指示試驗部分內(nèi)容，重點修訂了最高車速的定義。

規(guī)定等速法按照最高車速的70%連續(xù)行駛，直至達到終止條件，結(jié)束試驗。此處最高車速系指在額定功率條件下車輛能持續(xù)行駛的穩(wěn)定最高車速，以避開峰值功率時的車速。如果以設(shè)計最高車速作為基準，而設(shè)計最高車速為峰值功率車速，即偏高，將導(dǎo)致試驗過早終止，不能反映車輛實際性能。

剩余電量指示試驗記錄規(guī)定：在試驗過程中，剩余電量指示每下降一個刻度或下降10%，記錄下當(dāng)前已行駛的距離。當(dāng)車輛發(fā)出剩余電量警示時，記錄已行駛的距離D等速1。

對于具備跛行功能的車輛，可在續(xù)駛里程試驗結(jié)束后繼續(xù)測量跛行距離，跛行距離不計入續(xù)駛里程和剩余電量警示里程，但可在試驗記錄中補充注明。跛行指試驗車輛無法按規(guī)定試驗工況行駛，而是通過降低功率或車速來繼續(xù)行駛，該行業(yè)常用語可參見GB 18176-2007[10]《輕便摩托車污染物排放限值及測量方法》。

1.6數(shù)據(jù)處理

主要變化在于取消了工況法續(xù)駛里程和等速法續(xù)駛里程的折算。此處，兩種測量結(jié)果不進行折算，而是分別記錄，留作使用方自行決定采用何種數(shù)據(jù)。能量消耗率的計算方法并無差異。

增加了剩余電量指示參數(shù)的計算方法。剩余電量警示里程DW按照式（1）計算。

式中：

DW---剩余電量警示里程，單位為km；

D等速---等速法續(xù)駛里程，單位為km；

D等速1---剩余電量警示發(fā)出時刻已行駛的距離，單位為km。

剩余電量警示裕度M按照式（2）計算。

式中：

M——剩余電量警示裕度，以百分比表示，正值表示留有裕度，零或負值表示無裕度；

R——制造商標(biāo)稱的剩余電量警示里程，單位為km。

1.7附錄

增加剩余電量指示典型樣式資料性附錄、試驗記錄表。規(guī)定了工況法的試驗曲線，電動摩托車采用GB 14622-2007[11]《摩托車污染物排放限值及測量方法》中規(guī)定的ECE R40運行循環(huán)，電動輕便摩托車采用GB 18176-2007《輕便摩托車污染物排放限值及測量方法》中規(guī)定的ECE R47運行循環(huán)。對于輕便摩托車，還增加了加速度的最低限值要求，要求加速度不小于0.56 m/s2。

2　關(guān)鍵因素試驗驗證

新版試驗方法標(biāo)準對一些關(guān)鍵因素進行了修訂，主要變化及研究如下。

2.1終止條件

規(guī)定發(fā)生下列情況之一的，即需終止試驗：1）電池達到截止電壓或控制管理系統(tǒng)切斷動力；2）即時車速超過規(guī)定的車速公差范圍（±2 km/h，取下偏差），且持續(xù)4 s以上。

等速法的試驗終止條件并無太大變化。工況法試驗曲線的最高車速V max為：ECE R40曲線為50 km/h，ECE R47曲線為車輛能達到的最高車速。終止條件規(guī)定，偏離曲線公差范圍被視為即將觸發(fā)終止試驗。觸發(fā)時間上，原標(biāo)準規(guī)定“累積4s”，現(xiàn)修訂為“持續(xù)4s”，主要是為了避免人為操作誤差而導(dǎo)致試驗終止，而“持續(xù)4s”則體現(xiàn)了動力電池電量不足導(dǎo)致的試驗終止。終止條件觸發(fā)的示例見圖2。在圖2左圖示例中，由于駕駛員或者駕駛儀的慣性，導(dǎo)致在加速段超出公差范圍，如果將此超出累計計算，極易觸發(fā)終止條件。在圖2右圖示例中，由于電池電量耗盡的原因，在加速末端無法繼續(xù)提高車速，導(dǎo)致超出公差范圍，且時間超過4s，很容易判定試驗終止。同理，在勻速試驗工況條件下，由于駕駛員或者駕駛儀的波動導(dǎo)致的偶爾超出公差范圍，可忽略不計；但若累計超過4s，則明顯表明電池電量不足，此時，應(yīng)判定試驗終止。

圖2　終止條件觸發(fā)示例

2.2正三輪摩托車的載荷問題

原標(biāo)準關(guān)于正三輪車試驗的載荷問題規(guī)定為：道路試驗條件下，載荷為廠定最大有效載荷，包含1名駕駛員的質(zhì)量；在底盤測功機上，按GB18176或

表1　電動三輪車載荷試驗結(jié)果

2.3公差帶的問題

對試驗的即時速度誤差、時間誤差、終止判定的速度公差進行了修改。試驗過程中，各點的速度公差為±1 km/h，時間公差為±0.5 s。試驗終止時，速度公差為±2 km/h（取下偏差）。因此，相對于原標(biāo)準，新標(biāo)準的試驗要求提高了。相關(guān)標(biāo)準的試驗公差見表2。從表2可以看出，各標(biāo)準對公差的規(guī)定不完全相同，有的時間公差要求比較嚴格（±0.5 s），有的速度公差要求比較嚴格（±1 km/h），本標(biāo)準與ECE R47規(guī)定一致。GB14622規(guī)定加載，即試驗載荷為1名駕駛員的質(zhì)量（75kg±5kg），即空載。由于標(biāo)準引用的原因，兩種條件的規(guī)定不一致。針對該問題，進行了比對試驗研究。

表2　試驗公差比較表

選擇三臺電動三輪車：1臺電動正三輪輕便摩托車、1臺載貨用電動正三輪摩托車、1臺載客用電動正三輪摩托車。三臺車的參數(shù)見表1。由表1可以看出，輕便摩托車的質(zhì)量最輕，載客摩托車的質(zhì)量最重，呈逐漸增大的趨勢。相應(yīng)地，配置的電池容量也逐漸增大，與整備質(zhì)量成正比。空載條件試驗載荷為1名駕駛員的質(zhì)量（75kg±5kg）。滿載條件試驗載荷為，除1名駕駛員的質(zhì)量（75kg±5kg）之外，各試驗車輛分別加載：輕便摩托車加載100kg，摩托車加載150kg。按照原標(biāo)準進行續(xù)航里程試驗，包括勻速工況和曲線工況，對結(jié)果進行等效折算后填入表1。

由表1的結(jié)果可以看出，輕便摩托車空載條件下的續(xù)駛里程幾乎是滿載條件下的2倍，摩托車的試驗結(jié)果相差1.5倍～1.8倍之間，這勢必造成試驗人員極大的困惑。因為兩輪車載荷條件為空載，即只包含1名駕駛員的質(zhì)量，為了保證試驗結(jié)果的一致性，正三輪摩托車的載荷定義為空載較合適（即1名駕駛員的質(zhì)量（75kg±5kg））。

依據(jù)ECE R40曲線和ECE R47曲線以及勻速工況，最高車速取50km/h，勻速工況車速取70%的最高車速，按照老標(biāo)準的等效折算方法，針對不同的速度和時間公差，分別計算相對誤差。老標(biāo)準的公差（±2 km/h，±1 s）的最大相對誤差為8.8%，新標(biāo)準的公差（±1 km/h，±0.5 s）的最大相對誤差為4.4%。相對而言，新標(biāo)準的最大相對誤差要小一半，且小于5%的工程誤差值，因此更精確。

雖然規(guī)定速度公差±1 km/h和時間公差±0.5 s偏嚴格，但還是可以達到的。建議相關(guān)試驗室采取以下措施：

1）修改相關(guān)試驗軟件，使得界面更人性化，實時放大顯示界面；

2）更換大尺寸顯示屏，減小駕駛員與屏幕的距離，使得駕駛員更靠近屏幕；

3）加強試驗員和駕駛員的培訓(xùn)。

3　結(jié)束語

電動摩托車兼具節(jié)能環(huán)保、使用方便、使用成本低及動力性好的優(yōu)點。隨著鋰電池的大量生產(chǎn)及生產(chǎn)成本的持續(xù)降低，必將推動電動摩托車的迅猛發(fā)展，在一定規(guī)模上取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機摩托車，在我國有著廣闊的發(fā)展前景。續(xù)駛里程是電動摩托車的重要性能指標(biāo)之一，而準確的剩余電量指示對駕駛者安排行程有著重要意義。該標(biāo)準的實施，預(yù)期將起到規(guī)范電動摩托車市場的作用，推動摩托車行業(yè)向綠色環(huán)保方向發(fā)展。

此外，該標(biāo)準作為電摩工作組制定的首個兩岸共通標(biāo)準，具有重要示范意義。通過雙方定期的標(biāo)準技術(shù)交流，了解兩岸電動摩托車相關(guān)政策、制度、標(biāo)準差異，促成兩岸共通標(biāo)準，朝兩岸共通市場邁進。初期先推動電動摩托車項目，待技術(shù)成熟后，再推動四輪電動車輛兩岸共通標(biāo)準的制定。通過標(biāo)準合作，利用雙方產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢，互補雙贏，促進兩岸電動摩托車相關(guān)產(chǎn)業(yè)合作，拓展全球市場，爭取國際亮點。

1全國汽車標(biāo)準化技術(shù)委員會.GB/T 24157-2009電動摩托車和電動輕便摩托車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2009

2 CNS 15491-4-2011電動機車（二次鋰電池）整車性能試驗法第4部：續(xù)航性能試驗[EB/OL].http://www.zbgb.org/ 143/StandardDetail231622.htm,2011-08-10

3 CNS 15491-6-2011電動機車（二次鋰電池）整車性能試驗法第6部：殘電指示試驗[EB/OL].http://www.zbgb.org/ 143/StandardDetail231624.htm,2011-08-10

4蘇梅,馬小強,冷傳剛.電動摩托車能量消耗率和續(xù)駛里程標(biāo)準分析研究[J].小型內(nèi)燃機與摩托車,2012,41(5): 17-20

5趙素鄭.電動摩托車續(xù)駛里程試驗方法研究[J].摩托車技術(shù)，2012（6）：52-54

6彭永倫,王珊珊,胡芳芳，等.電動汽車續(xù)駛里程和能量消耗率測試研究[J].標(biāo)準科學(xué),2015(3):18-24

7毛文剛,王震武.電動摩托車續(xù)駛里程和能量消耗率模擬計算[J].摩托車技術(shù)，2013（5）：36-40

8全國汽車標(biāo)準化技術(shù)委員會.GB 24155-2009電動摩托車和電動輕便摩托車安全要求[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2009

9 ISO 8714-2002電動道路車輛-標(biāo)準能耗和范圍-乘用車和輕型商用車的試驗規(guī)程[EB/OL].http://bbs.infoeach. com/thread-17511-1-1.html,2014-07-02

10國家環(huán)境保護總局.GB 18176-2007輕便摩托車污染物排放限值及測量方法（工況法中國第Ⅲ階段）[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2007

11國家環(huán)境保護總局.GB 14622-2007摩托車污染物排放限值及測量方法（工況法中國第Ⅲ階段）[S].北京：中國標(biāo)準出版社，2007

Research on the TestM ethodsof Rangeand Energe Consum ption of Electric M otorcycle

Li Jiaqing1,CuiHongfei2,Liu Huam in3,Zhu Liuhui3
1-ShanghaiMotor Vehicle Inspection Center(Shanghai,201805,China) 2-Wuxi Instituteof Technology 3-ChinaQuality Certification Center

Range and energe consumption are two importantperformance indexes.Indication for the state of charge is also very important for custormers driving safety.So,it is necessary to perform research on the test methods.According to some problemsand limitsof the present testmethod standard,modification wasdone to the standard draft.Mainly,some definitionson indication for thestateof chargewere added,and the test results conductingmethod weremodified.Anlysis and research had been performed towards some key controversial topics,such as terminalcondition,load of right three-wheeledmotorcycle,toleranceofspeed and time,and so on.Then,revisedmethodswere proposed.Ithasbeen shownwith testapplication that the resultsof the revised testmethod aremore accurate and can be usedmore easily.Implementation of the new testmethod helps to promotemotorcycle industry developing in thedirection ofgreen environmentalprotection.

LNG bus,Fuel consumption,Emission,Acceleration performance

U483

A

2095-8234（2016）02-0058-05

2016-01-26）

本研究工作得到上海機動車檢測中心科技創(chuàng)新團隊專項資金的資助，資助團隊號為2012-CX-05。

李加慶（1977-），男，博士，主要研究方向為機動車振動噪聲控制。