車輛低溫起動試驗典型地域溫度分布研究

程建康 姜曉來 趙俊 程漢收 陳榮桐

摘? 要：本文結合GB/T 12535《汽車起動性能試驗方法》和GJB1763《軍用越野汽車氣候適應性要求》對車輛低溫起動試驗進行了簡介。選擇合適的地域開展低溫起動試驗對于提升試驗效率具有重要意義。本文對低溫起動試驗典型地域五大連池、牙克石、漠河三地區(qū)溫度分布進行了對比分析。通過對三地區(qū)2011年～2021年最低溫度數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：三地區(qū)均具有良好的低溫條件，均能夠滿足GB12535對車輛起動試驗的溫度條件要求；2021年冬季漠河滿足不高于-32℃天數(shù)分別比牙克石和五大連池多21天和30天；通過對漠河2011年～2021年最低溫度數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，低溫氣候沒有發(fā)生明顯變化。

關鍵詞：車輛試驗；最低溫度；冷起動；地域

中圖分類號：U467? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1005-2550（2023）02-0073-05

Analysis of Temperature Distribution in Typical Areas of Vehicle Cold Starting Test

CHENG Jian-kang， Jiang Xiao-lai， Zhao Jun， Cheng Han-shou， Chen Rong-tong

（ National Automobile Quality Supervision and Inspection Center （Xiangyang），? Xiangyang 441004， China）

Abstract： This paper introduces the low-temperature starting test of vehicles in combination with GB/ T 12535 “test method of vehicle starting performance” and GJB 1763 “climatic adaptability requirements for military off-road vehicles”. It is of great significance to select a suitable region to carry out the low-temperature start-up test for improving the test efficiency. In this paper， the temperature distribution of Wudalianchi， Yakeshi and Mohe， which are typical areas of low temperature start-up test， is compared and analyzed. Through the analysis of the minimum temperature data of the three regions from 2011 to 2021， it is found that the three regions have good low temperature conditions， and can meet the temperature requirements of gb12535 for vehicle starting test; In the winter of 2021， the number of days that Mohe can meet the temperature not higher than - 32 ℃ is 21 days and 30 days more than Yakeshi and Wudalianchi respectively; Through the analysis of the minimum temperature data of Mohe from 2011 to 2021， it is found that the low-temperature climate has not changed significantly.

Key Words：? Vehicle Test; Minimum Temperature; Cold Start; Area

程建康

畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學，本科學歷，現(xiàn)就職于國家汽車質(zhì)量檢驗檢測中心（襄陽），高級工程師，主要從事整車與動力系統(tǒng)試驗研究，已發(fā)表文章7篇，獲得專利6項。

我國地域遼闊，南北跨度較大，車輛性能需要滿足豐富的氣候環(huán)境要求。同時，車輛起動性能是車輛基本性能之一，它直接決定了車輛能否執(zhí)行用戶載運需求。影響車輛起動性能的因素很多，其中低溫是重要的影響因素。在低溫條件下發(fā)動機機械阻力增加，電池耗電速度加快，燃料霧化效果變差等原因會造成車輛起動性能有所下降。我國對車輛起動性能領域標準法規(guī)建設非常重視，尤其是隨著純電動技術、混合動力技術、燃料電池技術的蓬勃發(fā)展，車輛動力系統(tǒng)日漸呈現(xiàn)出多樣化的局面。2021年更新頒布的GB/T 12535《汽車起動性能試驗方法》對不同動力種類車輛低溫起動試驗進行了詳細的要求，其中對內(nèi)燃機車輛、混合動力車輛、純電動車輛低溫試驗條件分別作出了規(guī)定。內(nèi)燃機車輛需要滿足-30±2℃的低溫起動環(huán)境條件，純電動汽車和增程式電動汽車需要滿足-20±2℃的低溫起動環(huán)境條件，可外接充電式混合動力汽車需要滿足-30±2℃的低溫起動環(huán)境條件，燃料電池電動汽車需要滿足-10±2℃的低溫起動環(huán)境條件。

軍用車輛應用范圍更為廣闊，因此對車輛低溫起動性能有著更加嚴苛的要求。因此，無論民用車輛還是軍用車輛，都需要選擇合適的地域開展低溫起動試驗，驗證車輛低溫起動性能。我們國家南北地域跨度較大，地理環(huán)境較為豐富，海拔高度跨度很大，滿足車輛低溫起動試驗的地域較多，主要分布在東北地區(qū)的黑龍江省五大連池、漠河以及內(nèi)蒙古的牙克石等地。為了更加準確高效選擇低溫起動試驗驗證地域，本文結合GB/T 12535《汽車起動性能試驗方法》以及GJB1763中對車輛低溫起動試驗環(huán)境要求，對五大連池地區(qū)、漠河地區(qū)、牙克石等三地區(qū)冬季溫度進行了對比分析，為汽車企業(yè)開展寒區(qū)試驗提供參考。

1? ? 標準法規(guī)對于低溫起動試驗的環(huán)境要求

GB/T12535《汽車起動性能試驗方法》 中分別針對內(nèi)燃機汽車、純電動汽車、增程式電動汽車、燃料電池電動汽車等提出了起動試驗的低溫環(huán)境溫度要求，如表1所示：

相比GB/T12535-2007，本次修訂完善了多項內(nèi)容，具體包括修改了-35℃的低溫環(huán)境要求，更改為選做項，因為根據(jù)近10多年的東北地區(qū)最低溫度記錄，-35℃的環(huán)境溫度每年最多只有一周時間，而且每天達到的時間很短，民用車輛在此環(huán)境使用概率較低。

結合新能源技術發(fā)展，增加了純電動汽車、增程式電動汽車、燃料電池汽車的起動性能環(huán)境要求，根據(jù)現(xiàn)階段純電動汽車的技術水平，保持了和GBT28382-2012-純電動乘用車 技術條件的協(xié)調(diào)一致性。GB/T12535-2021增加了電式混和動力汽車和不可外接充電式混合動力汽車的起動性能環(huán)境要求，根據(jù)車輛的自身工作特點，選擇不同的低溫環(huán)境。起動機接通后，應在標準中表3規(guī)定的拖動時間內(nèi)進行試驗，若發(fā)動機能起動自行運轉，則判定起動成功；若發(fā)動機未能自行運轉，則判定起動失敗。連續(xù)進行起動試驗次數(shù)應不超過表3 要求，每次起動間隔時間應不小于2分鐘[1]。

在軍用車輛領域，GJB 1172《軍用設備氣候極值 地面氣溫》中提到，在全國671個測站中，低氣溫單站記錄極值低于-48℃的測站有黑龍江的漠河（-52.3℃）、圖里河（-50.2℃）、呼瑪（-48.2℃）、孫吳（-48.1℃），內(nèi)蒙古的根河（-49.6℃）、海拉爾（-48.5℃），新疆的富蘊（-51.5℃）、清河（-49.7℃）等[2]。時間風險率20%的低氣溫全國工作極值為-41.3℃，出現(xiàn)于黑龍江漠河。GJB 1763中對車輛低溫起動試驗方法及要求做了明確的規(guī)定，軍用越野汽車應能適應我國及周邊地區(qū)的氣候環(huán)境，在GJB 1763所規(guī)定的工作氣候極值條件和典型氣候環(huán)境下，軍用越野汽車應能正常工作。其中在氣候極值部分中提到，低氣溫極值為-41℃（時間風險率為 20%）[3]。

如何快速找到滿足試驗條件的低溫環(huán)境，并且預留足夠的試驗時間，是眾多汽車廠家需要研究的問題。本文對漠河、五大連池以及牙克石等典型寒區(qū)試驗地域進行溫度分析，對于開展寒區(qū)試驗尤其是低溫起動試驗研究具有重要意義。

2? ?滿足低溫起動試驗環(huán)境要求的地域

無論是民用領域的-30±2℃低溫環(huán)境，還是軍車領域的-41℃低溫環(huán)境，都需要結合我國地理和氣候條件來確定滿足驗證環(huán)境的地域。我國東北地區(qū)的黑龍江省及內(nèi)蒙古東部地區(qū)是我國冬季溫度較低的地區(qū)。

圖1為2021年冬季黑龍江省漠河地區(qū)、五大連池地區(qū)以及內(nèi)蒙古牙克石地區(qū)的氣溫情況。

通過圖1可以看出，2021年冬季以上三個地區(qū)均存在滿足民用領域的-30±2℃低溫環(huán)境，最低氣溫出現(xiàn)在12月份中下旬。表2為三個地區(qū)低溫天數(shù)的對比。通過統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，三個地區(qū)均存在較長時間滿足GB/T12535中-30±2℃低溫環(huán)境，其中牙克石52天，五大連池51天，漠河72天。三個地區(qū)僅有漠河存在滿足GJB1763中-41℃低溫環(huán)境，并且時間較短僅有4天。

通過以上分析，漠河、五大連池、牙克石三地區(qū)均具有良好的低溫條件，均能夠滿足GB12535對車輛起動試驗的溫度條件要求；2021年冬季漠河滿足不高于-32℃天數(shù)分別比牙克石和五大連池多21天和30天。2021年滿足GJB1763中-41℃低溫起動驗證試驗只能在漠河進行。

3? ? 三地區(qū)溫度變化趨勢

為了掌握典型地域溫度變化趨勢，給預測后續(xù)低溫起動試驗適宜地區(qū)提供依據(jù)，本文對五大連池、牙克石、漠河三地區(qū)低溫天數(shù)和最低氣溫變化趨勢進行了對比分析。

3.1? ?低溫天數(shù)對比

圖2為五大連池、牙克石和漠河三地區(qū)低溫天數(shù)對比情況。總體來看，漠河低溫天數(shù)最多，其次為牙克石，五大連池低溫天數(shù)最少。從滿足法規(guī)GB/T12535中-30±2℃低溫要求的環(huán)境來看，2018年五大連池地區(qū)不高于-28℃的天數(shù)為4天，不高于-30攝氏度的天數(shù)為2天?？紤]到試驗存在失敗及狀態(tài)調(diào)試等問題，2018年在五大連池開展低溫起動試驗風險較高。除2018年以外，三地區(qū)均有較長時間能夠滿足低溫起動試驗的環(huán)境條件。

3.2? ?最低溫度對比

針對3.1中涉及的2018年五大連池低溫天數(shù)明顯下降的問題，本文對2011年至2021年共計11年最低溫度進行了統(tǒng)計分析。圖2為三地區(qū)12月低溫數(shù)據(jù)情況，其中平均低溫指的是本年度12月份中按天計算每天最低溫度數(shù)據(jù)的平均值，最低氣溫指的是本年度12月份中出現(xiàn)的最低氣溫極值。

通過圖3可以看出，漠河在最低氣溫方面具有明顯優(yōu)勢，2011年至2021年冬季，漠河12月最低氣溫和平均低溫均低于五大連池和牙克石地區(qū)。2018年12月份五大連池地區(qū)最低氣溫和平均低溫均明顯高于牙克石地區(qū)和漠河地區(qū)。結合表3三地區(qū)溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，2018年12月五大連池地區(qū)最低溫度為-26℃，平均低溫為-22℃，而牙克石地區(qū)平均低溫為-28℃，最低溫度為-34℃，漠河更低，12月份平均低溫為-35℃，最低氣溫達到了-43℃。

通過對三地區(qū)2011年至2021年12月份平均低溫和最低溫度對比發(fā)現(xiàn)，五大連池僅有2018年氣溫較高，其余年份均低于-32℃，均能夠滿足GB/T12535規(guī)定的低溫起動試驗環(huán)境要求，因此2018年五大連池冬季氣溫較高應屬于偶發(fā)情況。表3中對2011年至2021年冬季12月份低溫數(shù)據(jù)的標準偏差δ進行了計算，漠河地區(qū)平均低溫標準偏差為2.42，最低溫度標準偏差為2.69，明顯優(yōu)于五大連池和牙克石地區(qū)，低溫氣候穩(wěn)定性最好。牙克石地區(qū)，平均低溫標準偏差為3.35是三地區(qū)中最大值，最低溫度標準偏差為3.23，優(yōu)于五大連池地區(qū)。五大連池地區(qū)平均低溫標準偏差為3.04，優(yōu)于牙克石地區(qū)，最低溫度標準偏差3.72，是三地區(qū)中最大值。

綜合以上，從低溫條件來看，漠河地區(qū)低溫優(yōu)勢明顯，低溫天數(shù)較多，最低氣溫低于其余兩個地區(qū)，也是三地區(qū)中唯一滿足GJB1763中-41℃環(huán)境條件的地區(qū)。

4? ? 小結

本文對車輛低溫起動試驗典型地域溫度分布進行了研究，通過低溫數(shù)據(jù)和低溫天數(shù)對比發(fā)現(xiàn)：

（1）GJB1763中 -41℃低溫起動試驗開展優(yōu)先選擇漠河地區(qū)；

（2）漠河地區(qū)低溫天數(shù)和最低氣溫、低溫氣候穩(wěn)定性優(yōu)勢明顯；

（3）2018年五大連池地區(qū)12月低溫氣候應為偶發(fā)情況；

（4）車輛冬季試驗包含項目較多，本文僅從低溫起動試驗角度進行分析研究，具體選擇時應當結合開展項目的具體需求通過氣溫、降雪、風速等綜合考慮。

參考文獻：

[1]GB/T 12535《汽車起動性能試驗方法》.

[2]GJB 1172 《軍用設備氣候極值 地面氣溫》.

[3]GJB 1763 《軍用越野汽車氣候適應性要求》.

[4]趙紅星，方紅燕. 我國冬季汽車試驗場能力分析及發(fā)展建議[J]. 汽車工業(yè)研究， 2017（11）：33-37.

[5]孫建忠，李澤藝等. 汽車寒區(qū)試驗場基礎技術研究[J]. 汽車工業(yè)研究，2018（12）：21-27.

專家推薦語

楊國權

東風特種裝備事業(yè)部

整車開發(fā)部總工程師? 高級工程師

文章結合相關國家標準和國家軍用標準對低溫起動試驗的環(huán)境要求，對汽車低溫起動試驗典型地域溫度分布進行了研究，尤其是基于歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)，對漠河、牙克石、五大連池等地域冬季歷年溫度進行了較為詳盡的對比研究。文章思路清晰，數(shù)據(jù)詳實，具有一定創(chuàng)新性，對于汽車廠家選擇寒區(qū)試驗地域、開展寒區(qū)低溫起動試驗有較大參考意義。