電動摩托車續(xù)駛里程及殘電指示試驗方法研究

胡在雙

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電動摩托車續(xù)駛里程及殘電指示試驗方法研究

胡在雙

（重慶車輛檢測研究院有限公司，重慶 401122）

續(xù)駛里程、能量消耗率是評價電動摩托車經(jīng)濟性的重要指標,剩余電量指示裝置是提示駕駛員電池電量不足的重要方式。GB/T 24157-2017《電動摩托車和電動輕便摩托車續(xù)駛里程及殘電指示試驗方法》是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》的替代標準。文章歸納了GB/T 24157-2017和GB/T 24157-2009主要差異，概述了GB/T 24157-2017主要內(nèi)容，介紹了標準實施過程中遇到的問題。

電動摩托車；續(xù)駛里程；能量消耗率；剩余電量指示

前言

國家市場監(jiān)督管理總局、中國國家標準化管理委員會于2018年9月17日發(fā)布GB/T 24158-2018《電動摩托車和電動輕便摩托車通用技術(shù)條件》[1]用于替代GB/T 24158-2009[2]，該標準將于2019年4月1日實施，其對電動摩托車續(xù)駛里程和能量消耗率要求及試驗方法標準已經(jīng)由GB/T 24157- 2009[3]替代為GB/T 24157-2017[4]；此外GB/T 24158-2018還增加電動摩托車需增加蓄電池剩余電能指示裝置的要求，GB/T 24157-2017對剩余電能指示裝置相關(guān)參數(shù)做了定義，規(guī)定了該裝置需要符合的要求及試驗方法。標準實施過程中，由于標準內(nèi)容復(fù)雜且存在一些不完善和內(nèi)容模糊的地方，為加強企業(yè)對標準的正確理解和對模糊問題的共同探討，本文對GB/T 24157-2017和GB/T 24157-2009標準進行了對比分析，歸納了電動摩托車能量消耗率、續(xù)駛里程、剩余電量指示試驗方法，對標準實施過程中遇到的問題和技術(shù)規(guī)范進行了分析和探討。

1 標準的主要內(nèi)容

GB/T 24157-2017標準規(guī)定了電動摩托車和電動輕便摩托車續(xù)駛里程、能量消耗率、剩余電量指示的試驗方法。適用于以儲能電池為唯一動力源的電動摩托車和電動輕便摩托車，混合動力摩托車純電動驅(qū)動模式可參照執(zhí)行。

1.1 GB/T 24157-2017與GB/T 24157-2009標準的主要差異

a）增加了“剩余電量指示”的相關(guān)定義和試驗方法；

b）修改了試驗終止條件，將“車速達不到最高車速70%并累計超過4S”修改為“車速達不到規(guī)定車速-2km/h并持續(xù)4S以上”；

c）修改了試驗速度、時間公差，將“速度公差2km/h，時間公差±1s”修改為“速度公差1km/h，時間公差±0.5s”；

d）修改了試驗結(jié)果的計算方法，取消了當量續(xù)駛里程和當量能量消耗率的折算，修改為分別記錄工況法和等速法試驗結(jié)果；

e）修改了電動輕便摩托車的循環(huán)工況，加速階段加速度由“速度控制全開”修改為“≥0.56m/s2”。

1.2 主要試驗條件

車輛條件：應(yīng)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[5]的規(guī)定；電池一年以內(nèi)生產(chǎn)，充放電不大于50次；試驗前走合至少300km或滿足企業(yè)要求；照明、信號及輔助裝置應(yīng)關(guān)閉；輪胎氣壓滿足企業(yè)要求。

環(huán)境條件：室內(nèi)試驗：溫度（25±5）℃；室外試驗：溫度（25±10）℃，平均風速≤3m/s 陣風最大風速≤5m/s，相對濕度≤95%。

1.3 主要儀器設(shè)備

GPS車輛性能綜合測試儀、高精度數(shù)字功率計、底盤測功機、風速儀、數(shù)顯溫濕度計、空盒氣壓表、胎壓表。

1.4 試驗流程及內(nèi)容

電動摩托車續(xù)駛里程、能量消耗率、殘電指示參數(shù)試驗流程如圖1所示，試驗前應(yīng)先將摩托車磨合100km，按照GB/ T 24156-2009[6]進行最高車速試驗，然后進行完全放電后再充電，充滿電后進行工況法續(xù)駛里程試驗，試驗結(jié)束后再次充電，充滿電后再進行等速法續(xù)駛里程試驗，等速法試驗過程中同步進行殘余電量指示試驗，最后進行試驗結(jié)果計算。

圖1 試驗流程

1.4.1最高車速試驗

進行最高車速試驗的目的是為了計算等速法續(xù)駛里程70%的規(guī)定車速，按照標準GB/T 24156-2009中5.2條的方法進行最高車速試驗，試驗前蓄電池充滿電，并以30km/h（最高車速達不到30km/h，則以最高車速進行）的車速首先行駛6km后進行試驗，試驗應(yīng)選擇在道路或底盤測功機上進行，不管哪種方法試驗應(yīng)進行三次，取三次結(jié)果的算術(shù)平均值，并保留到小數(shù)點后一位小數(shù)。

1.4.2動力蓄電池完全放電

初次充電前，試驗車輛的動力蓄電池需經(jīng)完全放電。放電方法應(yīng)采用在道路上或底盤測功機上以最高車速的70%±5%車速穩(wěn)定行駛，直至發(fā)生下列情況之一：

a）電池達到截止電壓或管理系統(tǒng)切斷動力；

b）車速達不到設(shè)計最高車速的65%。

1.4.3動力蓄電池完全充電

動力蓄電池應(yīng)按制造商提供的充電程序進行完全充電，如果制造商未規(guī)定充電程序，則按 GB/T 18385-2005[7]中5.1的規(guī)定進行即：在環(huán)境溫度為(20～30)℃下，使用車載充電器（如果已安裝）為蓄電池充電，或采用車輛制造廠推薦的外部充電器（應(yīng)記錄充電器的型號、規(guī)格）給蓄電池充電，以12h的充電時間作為充電結(jié)束的標準；如果標準儀器發(fā)出明顯的信號提示駕駛員蓄電池沒有充滿，在這種情況下，最長充電時間為：3×制造廠規(guī)定的蓄電池容量（kWh）/電網(wǎng)供電（kW）。

1.4.4工況法續(xù)駛里程試驗

工況法續(xù)駛里程需在動力蓄電池完全充電結(jié)束后4h內(nèi)進行。試驗只在底盤測功機上進行，底盤測功機的道路阻力電動輕便摩托車按GB 18176-2016[8]進行設(shè)定，電動摩托車按GB 14622-2016[9]進行設(shè)定。試驗循環(huán)按GB 24157-2017附錄C規(guī)定的循環(huán)進行。試驗過程應(yīng)保持連續(xù)，當?shù)竭_試驗終止條件時立即停車結(jié)束試驗，除有其他規(guī)定外，試驗期間斷電停車不超過3次，累計時間不超過15min。試驗結(jié)束后應(yīng)記錄續(xù)駛里程D工況，同時記錄所用的時間，以及試驗期間車輛的最高車速，平均車速，停車次數(shù)和停車時間。

1.4.5動力蓄電池再次充滿

工況法試驗結(jié)束2h內(nèi)，動力蓄電池應(yīng)按本文1.4.3再次充滿電，在電網(wǎng)和車載充電器之間連接能量測量裝置，測量電網(wǎng)消耗的能量E工況，記錄充電時間。

1.4.6等速法續(xù)駛里程及剩余電量指示試驗

等速法續(xù)駛里程同樣需在動力蓄電池完全充電結(jié)束后4h內(nèi)進行。試驗可以選擇在道路或底盤測功機上進行，兩種試驗結(jié)論有分歧時以道路試驗為準。在底盤測功機上進行時道路阻力按本文1.4.4條進行設(shè)定，按照最高車速的70%連續(xù)行駛，當?shù)竭_試驗終止條件時立即停車結(jié)束試驗，除有其他規(guī)定外，試驗期間斷電停車不超過3次，累計時間不超過15min。試驗結(jié)束后應(yīng)記錄續(xù)駛里程D等速，同時記錄所用的時間，以及試驗期間平均車速，停車次數(shù)和停車時間。試驗過程中同步進行剩余電量指示試驗，剩余電量指示每下降一個刻度或下降10%，記錄當前已行駛的距離。當車輛發(fā)出剩余電量警示時，記錄已行駛的距離D等速1。

1.4.7動力蓄電池再次充滿

等速法試驗結(jié)束2h內(nèi)，動力蓄電池應(yīng)按本文1.4.3再次充滿電，測量電網(wǎng)消耗的能量E等速，記錄充電時間。

1.4.8試驗終止條件

續(xù)駛里程試驗過程中當發(fā)生下列情況之一的，即需終止試驗：

a）電池達到截止電壓或管理系統(tǒng)切斷動力；

b）實時車速達不到規(guī)定車速-2km/h，且持續(xù)4s以上。

1.4.9能量消耗率及剩余電量指示參數(shù)的計算

a）能量消耗率C

C工況=E工況/D工況C等速=E等速/D等速（1）

b）剩余電量指示參數(shù)計算

剩余電量警示里程DW

DW=D等速-D等速1（2）

剩余電量警示裕度M

M=（DW- R）/ D等速×100% （3）

式中：R為制造商標稱的剩余電量警示里程

2 標準實施過程中遇到的問題探討

2.1 最高車速

最高車速用于計算等速法續(xù)駛里程70%規(guī)定車速，GB/T 24157-2017標準并沒有明確提出最高車速是由企業(yè)提供還是試驗取得，只在5.6.2.3條規(guī)定最高車速系指額定功率條件下車輛能持續(xù)行駛的穩(wěn)定最高車速。標準實施過程中，存在受檢企業(yè)虛標最高車速或受檢企業(yè)只提供整車不提供蓄電池，需要自行購買企業(yè)規(guī)定的相應(yīng)規(guī)格型號以及容量的蓄電池自行安裝的情況，由于蓄電池生產(chǎn)廠家不同無法保證最高車速與企業(yè)標稱值一致，鑒于以上情況為得到真實的最高車速參數(shù)，應(yīng)按照GB/T 24156-2009標準要求進行最高車速試驗。

2.2 電動輕便摩托車工況法試驗加速度

相對于老標準，新標準將電動輕便摩托車的循環(huán)工況加速階段加速度由“速度控制全開”修改為“≥0.56m/s2”也就是說試驗過程中只要加速度大于0.56m/s2都是允許的，標準實施過程中，很多車輛能夠以大于0.56m/s2進行加速，為了驗證不同加速度對續(xù)駛里程及能量消耗率的影響，選取了一臺電動輕便摩托車，分別以0.56 m/s2和其能達到的最大加速度0.8 m/s2進行工況法續(xù)駛里程試驗，該摩托車最高車速為30km/h，電池容量為32Ah，電池類型為鉛酸電池，電機功率1200W，試驗過程中每個循環(huán)實際車速如下所示。

為保證試驗結(jié)果的準確性，兩次試驗電池都先完全放電后再充滿電且充電時間相同，充電結(jié)束后開始試驗的時間相同，試驗過程中環(huán)境溫度都控制在在（25±2）℃，試驗結(jié)果為油門全開續(xù)駛里程為37.7km，從電網(wǎng)得到能量為2106.64 W·h，能量消耗率為55.9 W·h/km；按0.56 m/s2加速續(xù)駛里程為37.4km，電網(wǎng)得到能量為2141.13 W·h，能量消耗率為57.2 W·h/km，試驗表明兩者并無明顯差別。

圖2 油門全開車速曲線

圖3 0.56m/s2加速度車速曲線

2.3 底盤測測功機的設(shè)定

GB/T 24157-2017標準5.4規(guī)定在底盤測功機上試驗時，按照附錄C的規(guī)定設(shè)定底盤測功機當量慣量及車輛道路模擬阻力，附錄C 底盤測功機的設(shè)定引用了GB/T 24156-2009附錄A。而GB/T 24157-2017標準5.6.1.1 和5.6.2.2規(guī)定電動輕便摩托車按GB 18176-2016電動摩托車按GB 14622-2016 的規(guī)定設(shè)置道路阻力，其基準質(zhì)量對應(yīng)的等效慣性質(zhì)量與GB/T 24156-2009有差別，如下表所示。

表1 等效慣性質(zhì)量

如此差別會導(dǎo)致在設(shè)定阻力時存在模糊，比如整備質(zhì)量為128kg的摩托車其基準質(zhì)量為203kg，按照GB/T 24156- 2009要求，則其等效慣性質(zhì)量為190kg，則其道路阻力系數(shù)為a:16.7、b：0.0229；按照GB 18176-2016或GB 14622-2016標準要求，則其等效慣性質(zhì)量為200kg，則其道路阻力系數(shù)為a:17.6、b：0.0230；等效慣量和阻力的不同，必然會影響試驗結(jié)果。查閱標準GB/T 24156-2009實際上已經(jīng)被2018年9月17日發(fā)布的GB/T 24156-2018[10]替代，GB/T 24156-2018對底盤測功機設(shè)定的規(guī)定，明確要求需符合GB 18176-2016或GB 14622-2016標準。

2.4 剩余電量警示里程

為計算剩余電量警示裕度M，需要知道試驗計算得到的剩余電量警示里程DW以及制造商標稱的剩余電量警示里程R。對于DW標準明確了計算方法為DW=D等速-D等速1。對于R的理解存在模糊的地方，對應(yīng)到DW的理解方式R應(yīng)為企業(yè)根據(jù)自身測試的D等速和D等速1差值報給檢測機構(gòu)的剩余電量警示里程。而標準3.8定義的“剩余電量警示里程”為剩余電量警示發(fā)出后，車輛仍能正常行駛的距離，且沒有解釋怎樣的車速行駛才算正常行駛；同時標準4.1.1條對剩余電量指示裝置和警示裝置的要求需符合GB 24155-2009的規(guī)定，而GB 24155-2009標準4.3.2.3條對剩余電量警示裝置的規(guī)定為：剩余電量的最低值由電動摩托車制造廠規(guī)定，并能夠使電動摩托車通過其自身驅(qū)動系統(tǒng)使其行駛至少3km；由此導(dǎo)致企業(yè)將R理解為：剩余電量警示發(fā)出后車輛能夠行駛到管理系統(tǒng)切斷動力時所行駛的距離，企業(yè)報給檢測機構(gòu)的R值實際上不準確，從而導(dǎo)致剩余電量警示裕度計算不準確。

3 結(jié)束語

隨著GB/T 24158-2018今年實施，必然會促進電動摩托車生產(chǎn)企業(yè)按照GB/T 24157-2017對自身產(chǎn)品續(xù)駛里程、能量消耗率、剩余電量指示裝置的評測更規(guī)范、更統(tǒng)一、更標準，對提高企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、管理水平及科研能力有重要的推動意義。同時由于引用標準的更替以及首次對剩余電量指示裝置進行規(guī)范，標準難免存在不完善的地方。隨著國家對電動摩托車越來越重視，檢測機構(gòu)檢測能力的加強，企業(yè)科研能力的提高，試驗方法將進一步規(guī)范和完善，標準也會更加科學(xué)合理。

[1] GB/T 24158-2018,電動摩托車和電動輕便摩托車通用技術(shù)條件[S].

[2] GB/T 24158-2009,電動摩托車和電動輕便摩托車通用技術(shù)條件[S].

[3] 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].

[4] GB/T 24157-2017,電動摩托車和電動輕便摩托車續(xù)駛里程及殘電指示試驗方法[S].

[5] GB/T 24155-2009,電動摩托車和電動輕便摩托車安全要求[S].

[6] GB/T 24156-2009,電動摩托車和電動輕便摩托車動力性能試驗方法[S].

[7] GB/T 18385-2005,電動汽車動力性能試驗方法[S].

[8] GB/T 18176-2016,輕便摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第四階段）[S].

[9] GB/T 14622-2016,摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第四階段）[S].

[10] GB/T 24156-2018,電動摩托車和電動輕便摩托車動力性能試驗方法[S].

Research on test methods of range and indication for the state of charge for electric motorcycles and electric mopeds

Hu Zaishuang

( Chongqing Vehicle Test＆Research Institute Co., Ltd., Chongqing 401122 )

Rang and energy consumption are very important economic indicators of electric motorcycles , Indication for the state of charge is a very important way to alert the driver of low battery.GB/T 24157-2017 Test methods of range and indication for the state of charge for electric motorcycles and electric mopeds is substitution standard of GB/T 24157-2009 Electric motorcycles and electric mopeds-Energy consumption and range-Test procedures. This article summarized the main differences between GB/T 24157-2017 and GB/T 24157-2009, summarized the main contents of GB/T 24157-2017, introduced the problems encountered in the implementation of standards.

Electric motorcycles; Rang; Energy consumption; Indication for the state of charge

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.10.005

U467

A

1671-7988(2019)10-14-04

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1671-7988(2019)10-14-04

胡在雙，碩士研究生，工程師，就職于重慶車輛檢測研究院有限公司。研究方向：摩托車與小型內(nèi)燃機測試技術(shù)。