純電動汽車電能消耗和續(xù)駛里程測試標(biāo)準(zhǔn)對比分析

任山，張明君，王仁廣

(中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300)

純電動汽車電能消耗和續(xù)駛里程測試標(biāo)準(zhǔn)對比分析

任山，張明君，王仁廣

(中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300)

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

電能消耗量；續(xù)駛里程；行駛循環(huán)

0 引言

純電動車的經(jīng)濟(jì)性主要參數(shù)有電能消耗率和續(xù)駛里程。電能消耗又細(xì)分為電網(wǎng)的交流充電消耗率和動力電池的直流放電消耗率；續(xù)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(qū)別，即在充電器輸入端測量的電網(wǎng)輸入電量和在動力電池輸出端測量的電量的結(jié)果也不同。一般認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)有GB/T 18386-2005《電動汽車能量消耗率和續(xù)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(zhǔn)能耗和續(xù)駛里程-測試規(guī)程》[3]、SAE J1634 OCT2012《純電動汽車能耗和里程測試規(guī)程》[4]、ECE R101《關(guān)于就CO2和燃料消耗量的測量方面、和/或就電能消耗量和續(xù)駛里程的測量方面批準(zhǔn)僅裝用內(nèi)燃機(jī)的乘用車或混合動力電動乘用車，和就電能消耗量和續(xù)駛里程的測量方面批準(zhǔn)僅裝用電驅(qū)動的M1和N1類車輛的統(tǒng)一規(guī)定》[5]、JIS D1301:2001《電動車輛 - 續(xù)駛距離和能耗率測量方法》[6]、JEVS Z 111:1995《電動車輛標(biāo)準(zhǔn)能量消耗量試驗方法》、JEVS Z 108:1994《電動車輛續(xù)駛里程和能量消耗量試驗方法》、JEVS Z 103:1987《電動汽車?yán)m(xù)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(wǎng)能耗E；(4)能耗計算。一般續(xù)駛里程就是達(dá)到試驗結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)后停車所行駛的實際距離。試驗結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)基本為當(dāng)車輛不能滿足50 km/h以下的速度目標(biāo)曲線，或者標(biāo)準(zhǔn)儀器指示駕駛者停車時，達(dá)到停止標(biāo)準(zhǔn)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(guān)規(guī)定分析

ISO 8714-2002規(guī)定的測試工況分為歐洲NEDC(New European Driving Cycle)行駛循環(huán)(可以只進(jìn)行室內(nèi)循環(huán)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(huán)，三者都包括低速(城市)工況+高速(市郊)工況。

標(biāo)準(zhǔn)適用于最大質(zhì)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(huán)之一進(jìn)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(guān)規(guī)定分析

GB/T 18386-2005基本是參照ISO 8714-2002標(biāo)準(zhǔn)制定的，但拓展了適應(yīng)范圍，可以用于大于3.5 t的純電動汽車。并且中國國標(biāo)規(guī)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(xù)駛里程分為等速法和工況法兩種情況測量，得出的結(jié)果數(shù)值上肯定是有差別的。GB/T 28382-2012《純電動汽車 技術(shù)條件》中明確規(guī)定了采用工況法測量續(xù)駛里程，但同時工況法中規(guī)定的工況又有差別；完整的NEDC工況包括市區(qū)和市郊工況兩個部分，如果只進(jìn)行法規(guī)允許的市區(qū)循環(huán)，得出的續(xù)駛里程和能耗同采用完整循環(huán)得出的結(jié)果又有差別。如果廠家只籠統(tǒng)給出一個具體數(shù)值，而沒標(biāo)明具體測試條件，就可能誤導(dǎo)消費者。

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

3 SAE J1634 OCT2012的相關(guān)規(guī)定分析

SAE J1634 OCT2012規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的測試規(guī)程，用來確定純電動汽車的能耗和續(xù)駛里程情況，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)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(guī)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(jìn)行BEV測試，這跟ISO 8714-2002中對測試工況的規(guī)定相一致。

SAE標(biāo)準(zhǔn)中具體試驗根據(jù)純電動汽車的續(xù)駛里程情況分為兩種：SCT單循環(huán)工況里程和能耗測試、MCT組合循環(huán)工況里程和能耗測試，組合循環(huán)工況由UDDS、HFEDS、CSC(等速工況)3種工況組成。SCT規(guī)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(huán)在測功機(jī)上進(jìn)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(huán)的方式重復(fù)進(jìn)行，直到滿足試驗結(jié)束條件。

標(biāo)準(zhǔn)中還給出續(xù)駛里程預(yù)判方法。MCT規(guī)程推薦用于續(xù)駛里程大于97 km的BEV，試驗用于確定組合循環(huán)工況的續(xù)駛里程和能耗值，采用單一連續(xù)的組合工況的試驗規(guī)程，車輛在測功機(jī)上重復(fù)行駛循環(huán)。組合MCT里程測試采用4個UDDS循環(huán)+2個HFEDS循環(huán)+2個CSC循環(huán)的流程進(jìn)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(jié)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(xù)駛里程和能耗值，為采用單一連續(xù)的全放電試驗。MCT測試最終結(jié)果計算比較繁瑣，按照標(biāo)準(zhǔn)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(xù)駛里程及能耗，并且最后試驗結(jié)果是按照高低速兩種情況分別給出。

4 歐盟標(biāo)準(zhǔn)ECE R101的相關(guān)規(guī)定分析

ECE R101是一個關(guān)于CO2排放、能耗里程方面測試的綜合標(biāo)準(zhǔn)。R101的附件7只規(guī)定了電動車的電耗率測量。附件7規(guī)定純電動汽車的電耗測試基本步驟：(1)車輛準(zhǔn)備；(2)初始充電；(3)運行兩次NEDC循環(huán)工況，記錄兩個NEDC循環(huán)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(huán)工況再充滿電得到的交流電耗(充電的電網(wǎng)電能)；(5)能耗計算，C=E/Dtest。

這個ECE標(biāo)準(zhǔn)和GB/T 18386、ISO 8714、SAE J1634中規(guī)定的電耗測試明顯不同之處是：ECE不是采用電池放電至達(dá)到試驗停止標(biāo)準(zhǔn)時測試能耗，只用了兩個NEDC循環(huán)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(guī)定了純電動汽車的純電續(xù)駛里程。續(xù)駛里程就是開始直到達(dá)到試驗停止標(biāo)準(zhǔn)后車輛停車所行駛的實際里程。對于純電動汽車，續(xù)駛里程的測試基本按照電耗測試規(guī)定條件進(jìn)行，差別是續(xù)駛里程測試過程滿足試驗結(jié)束要求為止。根據(jù)具體測試規(guī)定分析，利用此ECE R101的附錄9測試?yán)m(xù)駛里程時，也完全可以測試得到跟其他標(biāo)準(zhǔn)一樣的交流電耗率，只不過需要在續(xù)駛里程測試完后再進(jìn)行充電得到電網(wǎng)充電能量。

在ECE R101中，電耗測量方法跟里程測試規(guī)程規(guī)定是分開的。雖然標(biāo)準(zhǔn)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(xù)駛里程可以在一次試驗中完成，也可以分開進(jìn)行。但前提是電動車的續(xù)駛里程足夠大到兩個NEDC循環(huán)行駛里程(大約22 km)以上，實際上純電動車的續(xù)駛里程完全可以滿足兩個NEDC循環(huán)的測試。

5 JIS D1301:2001的相關(guān)規(guī)定分析

日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS D1301:2001《電動車輛-續(xù)駛距離和能耗率測量方法》給出10—15工況循環(huán)試驗循環(huán)由3個10模式循環(huán)(城市工況)加上1個15模式循環(huán)(市郊工況)組成，試驗重復(fù)10—15工況循環(huán)直到達(dá)到試驗停止要求，試驗停止后停車，測功機(jī)轉(zhuǎn)鼓表面經(jīng)過的行駛距離就是續(xù)駛里程D(km)。

這個標(biāo)準(zhǔn)基于ISO8714:2000標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(fù)10—15循環(huán)工況，直到試驗滿足停止標(biāo)準(zhǔn)后停車，測功機(jī)轉(zhuǎn)鼓行駛距離就是續(xù)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(dāng)然也可以很容易轉(zhuǎn)換為單位行駛距離的能量消耗率。

該日本標(biāo)準(zhǔn)同JEVS Z 108:1994基本一致，但它采用的工況只是10—15循環(huán)一種，而JEVS Z 108:1994規(guī)定還可以根據(jù)實際情況使用10工況，這一點跟國標(biāo)GB/T 18386-2005中的規(guī)定相類似。另外差別是JEVS Z 108:1994中的續(xù)駛里程是根據(jù)具體循環(huán)次數(shù)和理論循環(huán)里程計算出來的，而該標(biāo)準(zhǔn)中是實際里程數(shù)，兩者續(xù)駛里程的差別應(yīng)該很小。另外日本電動車協(xié)會的幾個標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定電耗率和續(xù)駛里程的測試方法，主要有：JEVS Z 111:1995《電動車輛標(biāo)準(zhǔn)能量消耗量試驗方法》、JEVS Z 108:1994《電動車輛續(xù)駛里程和能量消耗量試驗方法》、JEVS Z 103:1987《電動汽車?yán)m(xù)駛里程試驗方法》，這些標(biāo)準(zhǔn)對電耗和里程的規(guī)定各有側(cè)重，詳細(xì)內(nèi)容可以參考具體標(biāo)準(zhǔn)。

6 總結(jié)

從這些純電動車的電耗和續(xù)駛里程的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定來看，電耗和續(xù)駛里程的測量基本都是從充滿電到達(dá)到試驗結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為止，利用整個過程的實際行駛里程和后續(xù)的電網(wǎng)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(huán)，電耗和續(xù)駛里程分開測量。關(guān)于純電動汽車的能耗和里程測量，采用的行駛循環(huán)都有不同，都力求反映當(dāng)?shù)氐膶嶋H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(xù)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(xiàn)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