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電動(dòng)汽車能耗和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法新變化解析

2018-07-12 09:03張亞
汽車工程師 2018年4期
關(guān)鍵詞:車速里程客車

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(xù)制定和發(fā)布了一系列標(biāo)準(zhǔn),在推動(dòng)新能源汽車技術(shù)進(jìn)步方面發(fā)揮了積極的作用。而被視為中國汽車工業(yè)“彎道超車”機(jī)會(huì)的純電動(dòng)汽車,其財(cái)政補(bǔ)貼所依據(jù)的重要能耗標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18386—2005《電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》由于制定年代較早,技術(shù)內(nèi)容較為陳舊,且大量采用等速法,已不能適應(yīng)當(dāng)前純電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的需要。因此,國家制定了GB/T 18386—2017《電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》,將于2018年5月1日起正式實(shí)施。由于標(biāo)準(zhǔn)方法變化較大,尚未實(shí)施,且臺(tái)架試驗(yàn)費(fèi)用昂貴,目前從事該項(xiàng)試驗(yàn)的車型還不多。文章在研究新能源汽車系列標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,對試驗(yàn)方法的變化進(jìn)行了總結(jié),并根據(jù)技術(shù)現(xiàn)狀分析了變化對不同類別車型可能產(chǎn)生的影響。

1 儀器設(shè)備變化

新標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)適用于中國典型城市公交循環(huán)及C-WTVC循環(huán)的車輛在移動(dòng)階段能耗計(jì)算的需要,增加了電壓及電流實(shí)時(shí)測量設(shè)備及精度要求;能量測量設(shè)備精度由原來的等級(jí)要求修改為±1%,更加直觀。

2 試驗(yàn)條件的變化

2.1 試驗(yàn)質(zhì)量

新標(biāo)準(zhǔn)修訂了試驗(yàn)附加質(zhì)量。M1、N1和總質(zhì)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(shè)計(jì)裝載質(zhì)量加載;其他車輛按100%最大設(shè)計(jì)裝載質(zhì)量加載。相較于原來不同車型均根據(jù)最大設(shè)計(jì)裝載質(zhì)量分段附加質(zhì)量的單一判據(jù),新標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定更符合不同類別車輛(除N1類車輛外)的實(shí)際使用情況。

2.2 環(huán)境條件

新標(biāo)準(zhǔn)要求在20~30℃室溫下進(jìn)行測功機(jī)試驗(yàn)。相較于原標(biāo)準(zhǔn)可進(jìn)行5~32℃室外等速道路試驗(yàn)和(或)20~30℃室溫下測功機(jī)試驗(yàn),試驗(yàn)環(huán)境條件控制歸一化,有利于橫向比較。

3 試驗(yàn)程序的變化

3.1 車輛移動(dòng)的規(guī)定

新標(biāo)準(zhǔn)考慮了試驗(yàn)設(shè)備與充電設(shè)備不在一起,需要移動(dòng)車輛的實(shí)際情況,增加了“除M1、N1和總質(zhì)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(dòng)力,以≤30 km/h的速度勻速移動(dòng)≤3 km”的規(guī)定。同時(shí)要求車輛移動(dòng)過程中使用功率分析儀實(shí)時(shí)測量記錄電池端的電壓和電流,累積移動(dòng)階段消耗的電能,參與后續(xù)能量消耗率計(jì)算。

3.2 試驗(yàn)循環(huán)公差

M1、N1和總質(zhì)量不超過3 500 kg的M2類車輛的工況循環(huán)速度、時(shí)間公差和超出時(shí)間的規(guī)定沿襲原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(dòng)力電池初次充電

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

3.4 續(xù)駛里程試驗(yàn)變化

3.4.1充電后間隔時(shí)間

初次充電后進(jìn)行續(xù)駛里程試驗(yàn)的時(shí)間間隔,由原來的4 h延長到12 h,但要求在20~30℃環(huán)境放置。

⑤對探孔時(shí)發(fā)現(xiàn)涌滲水量大的情況,壓力注漿結(jié)束達(dá)到初凝狀態(tài)后,可在涌滲水量大的孔位附近布設(shè)一個(gè)或多個(gè)效果檢測孔,確定防治水效果達(dá)到預(yù)期效果后,再進(jìn)行掘進(jìn)施工,否則,應(yīng)增加壓力注漿孔數(shù)量。

3.4.2試驗(yàn)方法選擇

新標(biāo)準(zhǔn)中不同類別車型適用的測試方法有較大調(diào)整,明確采用工況法的試驗(yàn)結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn)的輸出結(jié)果。等速法僅為滿足其他標(biāo)準(zhǔn)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(fù)荷設(shè)定

M1、N1和總質(zhì)量不超過3 500 kg的M2類車輛工況試驗(yàn),道路負(fù)荷設(shè)定按GB 18352.5—2013附件CH進(jìn)行測量和模擬;其他類型車輛工況試驗(yàn),新標(biāo)準(zhǔn)給出推薦系數(shù)(附錄A)或按GB/T27840—2011附件C進(jìn)行測量。明確滑行試驗(yàn)時(shí)應(yīng)屏蔽制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。

3.4.4NEDC工況法

原標(biāo)準(zhǔn)NEDC工況試驗(yàn)允許用市區(qū)循環(huán)取代市郊循環(huán),默許企業(yè)選擇對試驗(yàn)結(jié)果有利的循環(huán)。新標(biāo)準(zhǔn)不允許用市區(qū)循環(huán)替代,但允許最高車速小于120 km/h的車輛將目標(biāo)工況的速度基準(zhǔn)調(diào)整為最高車速,增加了衡量尺度的公平性和試驗(yàn)結(jié)果的橫向可比性。

另外,從試驗(yàn)實(shí)際角度出發(fā),停車時(shí)間由原來的最多3次累計(jì)不超過15min,調(diào)整為每6個(gè)循環(huán)(約2 h,行駛66 km)允許停車(10±1)min,規(guī)定更加人性化。

3.4.5中國典型城市公交循環(huán)

新標(biāo)準(zhǔn)為城市客車引入了中國典型城市公交循環(huán)。中國典型城市公交循環(huán)最早出現(xiàn)在GB/T 19754—2015《重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量試驗(yàn)方法》,其數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征[1]為:運(yùn)行時(shí)間為1 314 s,怠速時(shí)間為381 s,運(yùn)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(shí)間比例為29%。

3.4.6C-WTVC工況

新標(biāo)準(zhǔn)為大于3 500 kg的車輛引入了C-WTVC循環(huán)。C-WTVC是以世界重型商用車輛瞬態(tài)循環(huán)(WTVC)為基礎(chǔ),根據(jù)中國路況調(diào)整加速度和減速度形成的駕駛循環(huán),最早出現(xiàn)在GB/T27840—2011《重型商用車輛燃料消耗量測量方法》,其數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征[2],如表2所示。

表2 C-WTVC循環(huán)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征

3.4.7試驗(yàn)停止條件變化

NEDC循環(huán)試驗(yàn)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(shí)停止;最高車速<120 km/h的車輛,以最高車速為基準(zhǔn)調(diào)整相應(yīng)工況曲線(試驗(yàn)時(shí)需“電門”開至最大),以車速不能滿足相應(yīng)工況車速公差下限時(shí)停止。相較于原標(biāo)準(zhǔn)“以車速≤70 km/h且不能滿足相應(yīng)工況公差時(shí)停止”有較大提高。

中國典型城市公交循環(huán)以不能滿足工況公差為試驗(yàn)停止條件。

C-WTVC循環(huán)以車速≤70 km/h且不能滿足相應(yīng)工況公差為試驗(yàn)停止條件,允許車速>70 km/h時(shí)以全“電門”加速跟隨。

等速試驗(yàn)停止條件未發(fā)生變化。

4 續(xù)駛里程和能量消耗率計(jì)算方法的變化

4.1 NEDC工況

使用該工況的M1、N1和總質(zhì)量不超過3 500 kg的M2類車不允許使用車輛動(dòng)力進(jìn)行移動(dòng),不需要考慮移動(dòng)階段帶來的修正,續(xù)駛里程結(jié)果由試驗(yàn)直接輸出,能量消耗率根據(jù)續(xù)駛里程計(jì)算獲得。

4.2 中國典型城市公交循環(huán)工況

考慮使用車輛動(dòng)力移動(dòng)的影響,試驗(yàn)階段和移動(dòng)階段消耗的能量按線性比例折算后計(jì)算。

4.3 C-WTVC工況

考慮允許使用車輛動(dòng)力移動(dòng)消耗的能量,市區(qū)、公路、高速試驗(yàn)階段和移動(dòng)階段消耗的能量按線性比例折算后,分別計(jì)算3種工況的能量消耗率;根據(jù)不同類型車輛的實(shí)際行駛路況,按比例加權(quán)計(jì)算綜合能量消耗率,根據(jù)綜合能量消耗率計(jì)算獲得續(xù)駛里程輸出結(jié)果。

5 變化的影響

從新標(biāo)準(zhǔn)變化可以看出,試驗(yàn)工況選擇更貼近各類車型的實(shí)際使用情況,檢測機(jī)構(gòu)試驗(yàn)可實(shí)施性進(jìn)一步加強(qiáng),為準(zhǔn)確獲取結(jié)果數(shù)據(jù)奠定了基礎(chǔ)。工況法的廣泛引入也為《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》(財(cái)建〔2016〕958號(hào))提出的“適時(shí)將新能源客車?yán)m(xù)駛里程測試方法由40 km/h等速法調(diào)整為工況法”提供了方法依據(jù)。標(biāo)準(zhǔn)變化對企業(yè)的影響主要在于試驗(yàn)結(jié)果是否能夠持續(xù)吸引客戶和滿足財(cái)政補(bǔ)貼的要求。

5.1 補(bǔ)貼政策

新能源汽車目前適用的補(bǔ)貼政策主要有:《關(guān)于2016—2020年新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政支持政策的通知》(財(cái)建〔2015〕134號(hào))、《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》(財(cái)建〔2016〕958號(hào))、《關(guān)于免征新能源汽車車輛購置稅的公告》(2017年第172號(hào))、《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》(財(cái)建〔2018〕18號(hào))。滿足對應(yīng)的續(xù)駛里程、能量消耗量等技術(shù)指標(biāo)的車型可申請《新能源汽車推廣應(yīng)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(xiàn)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(cái)政補(bǔ)貼新要求進(jìn)行了分析,其關(guān)鍵指標(biāo)分布,如圖1~圖5所示。

圖1 M1類車關(guān)鍵指標(biāo)分布圖

圖2 N1類車關(guān)鍵指標(biāo)分布圖

圖3 城市客車關(guān)鍵指標(biāo)分布圖

圖4 客車關(guān)鍵指標(biāo)分布圖

圖5 N類貨車關(guān)鍵指標(biāo)分布圖

5.3 各類車型影響分析

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法變化可知:標(biāo)準(zhǔn)對試驗(yàn)結(jié)果的影響因素主要集中在試驗(yàn)附加質(zhì)量、試驗(yàn)工況及試驗(yàn)停止條件的變化。結(jié)合前述,預(yù)計(jì)對各類車型的影響如下:

1)M1,N1類車輛。新標(biāo)準(zhǔn)附加質(zhì)量和試驗(yàn)阻力雖然減小,但工況中市郊高速循環(huán)的強(qiáng)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(xù)駛里程試驗(yàn)結(jié)果將減小。能量消耗率、100 km耗電量、單位載質(zhì)量能量消耗量和噸百公里電耗計(jì)算結(jié)果將隨之增大,導(dǎo)致部分車型不能滿足《推廣目錄》和《免稅目錄》的準(zhǔn)入條件,無法享受雙重財(cái)政補(bǔ)貼。滿足目錄條件的車型將面臨補(bǔ)貼降檔的影響。

2)總質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)附加質(zhì)量和試驗(yàn)阻力增大,加之工況循環(huán)和試驗(yàn)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(xù)駛里程必然減小。續(xù)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(zhǔn)入條件,將被加速淘汰。滿足目錄條件的車型補(bǔ)貼將因單位帶電量補(bǔ)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(yàn)方法的主要變化,如表3所示。結(jié)合表2,可以預(yù)見該類車型的工況和等速續(xù)駛里程將銳減,能量消耗率增大。綜合考慮該類車型續(xù)駛里程遠(yuǎn)超過80 km的現(xiàn)狀和附加質(zhì)量增加1倍的變化,預(yù)計(jì)單位載質(zhì)量能量消耗量不升反降,續(xù)駛里程也不會(huì)下降到80 km以下。重新試驗(yàn)后不滿足《推廣目錄》和《免稅目錄》的準(zhǔn)入條件的可能性較低。滿足目錄條件的車型補(bǔ)貼將因單位帶電量補(bǔ)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(jié)論

通過上述分析,新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將引起大部分純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程試驗(yàn)結(jié)果減小,但更接近真實(shí)使用情況。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將使部分車型的技術(shù)指標(biāo)不能滿足補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)而加速淘汰;滿足目錄條件的也將因財(cái)政政策調(diào)整面臨補(bǔ)貼減少,將加速企業(yè)技術(shù)升級(jí),促進(jìn)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。

標(biāo)準(zhǔn)中也存在一些不盡合理的地方:1)等速法雖然不作為續(xù)駛里程的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果輸出,但仍作為重要指標(biāo)被2018年新能源財(cái)政政策引用,而標(biāo)準(zhǔn)在進(jìn)行等速法結(jié)果核算時(shí),未考慮允許移動(dòng)的車輛移動(dòng)階段的修正計(jì)算,不夠嚴(yán)謹(jǐn);2)N1類純電動(dòng)車輛多為廂式城市物流車,最大裝載質(zhì)量多在410~1 275 kg,標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一按100 kg附加載荷進(jìn)行續(xù)駛里程試驗(yàn),與實(shí)際使用情況差別較大,可能會(huì)造成試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際可行駛里程差別較大,引來消費(fèi)者的抱怨;3)本標(biāo)準(zhǔn)中純電動(dòng)城市客車采用C-WTVC工況時(shí)按65%加載,而混合動(dòng)力城市客車采用GB/T19754—2015《重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量試驗(yàn)方法》進(jìn)行C-WTVC工況時(shí)按100%加載,二者在裝載質(zhì)量上尺度不一;4)GB 7258—2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定城市客車最高車速應(yīng)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(yàn)的現(xiàn)實(shí)意義不大;5)2018版新能源汽車財(cái)政補(bǔ)貼政策未明確能量消耗率按標(biāo)準(zhǔn)工況法或等速法進(jìn)行。

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