純電動汽車高寒續(xù)駛里程道路試驗研究

摘 要：純電動汽車的技術(shù)愈發(fā)成熟，應(yīng)用規(guī)模和市場保有量持續(xù)上升。但是，高寒環(huán)境下的續(xù)駛里程衰減問題依然為用戶帶來了嚴重焦慮。對此，本文基于GB/T 18386.1-2021 電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗方法 第1部分：輕型汽車，充分考慮高寒地區(qū)的道路條件和氣象條件，創(chuàng)新性地開發(fā)了一套純電動汽車高寒續(xù)駛里程道路試驗方法，并選取6款在售的純電動汽車，開展試驗研究和結(jié)果分析。經(jīng)試驗驗證，該方法具備較好的試驗一致性和可操作性，能夠為整車企業(yè)的高寒研發(fā)工作以及行業(yè)內(nèi)相關(guān)機構(gòu)的高寒測評活動提供有效指導。

關(guān)鍵詞：純電動汽車 續(xù)駛里程 高寒環(huán)境 道路試驗

隨著純電動汽車的技術(shù)愈發(fā)成熟，純電動汽車的應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴大、市場保有量穩(wěn)步上升。但是，在寒冷環(huán)境中，由于電池性能下降、空調(diào)能耗增加等原因，純電動汽車的實際續(xù)駛里程往往會出現(xiàn)明顯的衰減情況，導致駕乘人員陷入嚴重的里程焦慮，直接關(guān)系到消費者的用車體驗[1]。

目前，相關(guān)機構(gòu)已開展了大量的純電動汽車低溫續(xù)駛里程的測試和評價工作，集中在實驗室即轉(zhuǎn)鼓環(huán)境艙內(nèi)，最低溫度達到-7℃或-10℃，但對于在極端高寒環(huán)境下的實際道路試驗研究較少[2]。此外，雖然多家媒體機構(gòu)多次組織在高寒地區(qū)的性能測評活動，但測試方法的專業(yè)性和測試過程的一致性有待提升，飽受行業(yè)質(zhì)疑[3]。

因此，本文參照《GB/T 18386.1-2021 電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗方法第1部分：輕型汽車》[4]，充分考慮試驗的一致性和可操作性，創(chuàng)新性地開發(fā)了一套適用于在高寒地區(qū)開展的純電動汽車續(xù)駛里程道路試驗方法，并選用6款純電動汽車開展試驗驗證與分析。

1 試驗條件

1.1 試驗車輛

（1）試驗車輛應(yīng)狀態(tài)良好，更換符合高寒環(huán)境的油液及雪地胎，輪胎充氣壓力應(yīng)符合該車技術(shù)條件。

（2）試驗質(zhì)量為試驗車輛的基準質(zhì)量、選裝裝備質(zhì)量及代表性負荷三者之和。其中基準質(zhì)量為整備質(zhì)量加上100kg，選裝裝備質(zhì)量為在生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)條件規(guī)定的標準車輛裝備之外，可由客戶選購的生產(chǎn)企業(yè)負責提供的車輛裝備的質(zhì)量，代表性負荷為車輛最大負載的15%。

（3）試驗車輛可根據(jù)汽車生產(chǎn)企業(yè)或其授權(quán)代理者需求進行磨合，并保證機械狀況良好，同時應(yīng)在安裝動力電池的條件下磨合一定的里程，該里程需大于300km，同時應(yīng)使動力電池至少經(jīng)歷一次從滿電直至荷電狀態(tài)（State of Charge，SOC）最低值的過程。

1.2 試驗設(shè)備

試驗采用的關(guān)鍵設(shè)備分別為駕駛員輔助系統(tǒng)、綜合氣象儀、數(shù)據(jù)采集儀和溫度傳感器。駕駛員輔助系統(tǒng)能夠以視覺及語音的形式對駕駛員進行駕駛提醒，以確保車輛能夠按照設(shè)定工況進行行駛；綜合氣象儀用于監(jiān)控試驗過程中的氣溫、風速等環(huán)境參數(shù)；數(shù)據(jù)采集儀和溫度傳感器的作用是監(jiān)控試驗過程中車輛內(nèi)部的溫度情況。

溫度傳感器的布置位置具體如下：在前排座椅每個乘員座布置溫度測量點，布點位置具體見圖1。對于縱向可調(diào)節(jié)的座椅，應(yīng)使其位于行程的中間位置或最接近于中間位置的向后位置鎖止，對于高度可以單獨調(diào)節(jié)的座椅，應(yīng)調(diào)整至汽車生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計位置或最低位置，座椅靠背角應(yīng)調(diào)整至汽車生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計角度或從鉛垂面向后傾斜25°的位置。

1.3 試驗環(huán)境

試驗應(yīng)避免在雪、霧天氣下開展；試驗過程中平均風速應(yīng)≤5m/s。浸車及試驗期間的環(huán)境溫度應(yīng)低于-10℃。浸車可選擇室外實際環(huán)境或室內(nèi)環(huán)境艙，環(huán)境艙內(nèi)浸車的溫度應(yīng)為高寒地區(qū)冬季夜間的平均氣溫中位值-25℃，允許偏差為±3℃。

1.4 試驗場地

為保證試驗行駛工況的可控性，試驗所選用的測試道路為封閉的雪高速環(huán)道，各方向坡度≤1%，雪面壓實指數(shù)為75-85，應(yīng)符合《T/CSAE 153-2020 汽車高寒地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性試驗方法》[5]中對路面條件的要求。

1.5 試驗工況

試驗的行駛工況選用由中國輕型汽車行駛工況（China Light-duty Vehicle Test Cycle-Passenger，CLTC-P）穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化后的道路試驗行駛工況，道路試驗行駛工況曲線見圖2。

CLTC-P工況與道路試驗行駛工況的特征參數(shù)對比見表1，每個工況循環(huán)的時長由1800s縮減為900s，里程由14.48km縮減為7.5km，各特征參數(shù)的誤差≤2%，有效保持了行駛工況的一致性。在試驗過程中，車輛實際速度和試驗工況規(guī)定的速度之間的允許公差為±5km/h，且每個工況循環(huán)中，允許超出公差范圍的累計時間，應(yīng)不超過45s。

2 試驗步驟

2.1 動力電池的放電

動力電池放電應(yīng)在公開道路進行，應(yīng)放電至表顯SOC最低值，即表顯SOC為0或剩余續(xù)駛里程為0。

2.2 動力電池的充電

充電應(yīng)在室內(nèi)進行，采取交流充電方式，充電功率應(yīng)不高于42kW，中途不能發(fā)生斷電，不能啟動特殊充電程序。當試驗車輛儀表或充電樁顯示電池已完全充電時，判定為充電完成。

2.3 浸車

充電完成后立即將試驗車輛運輸至環(huán)境艙內(nèi)浸車，浸車時長為12±0.5小時。浸車過程中，不應(yīng)采取斷開低壓蓄電池等特殊停放程序。

2.4 空調(diào)設(shè)置

試驗開始時，空調(diào)溫度設(shè)置為最高，吹腳、吹玻璃組合模式，空氣循環(huán)開關(guān)置于外循環(huán)，使車內(nèi)溫度測量點的平均溫度盡快達到20℃以上，之后直至試驗結(jié)束，該平均溫度應(yīng)保持在20℃-24℃的范圍內(nèi)。此外，車輛的中排、后排出風口應(yīng)全程關(guān)閉。

從車內(nèi)溫度測量點的平均溫度首次達到20℃開始，試驗員在車輛怠速時根據(jù)平均溫度判斷是否需要調(diào)節(jié)空調(diào)溫度設(shè)置，使車內(nèi)溫度測量點的平均溫度盡量保持在20℃-22℃的范圍內(nèi)。若平均溫度＞24℃，則每次將溫度設(shè)置減小1℃，若平均溫度＜20℃，則該次溫度設(shè)置的增加值為：當前平均溫度距離22℃的差值。

2.5 其他功能設(shè)置

座椅加熱及方向盤加熱功能全程保持關(guān)閉；制動能量回收模式為中等；駕駛模式選擇主模式或可跟隨工況曲線的模式。

2.6 試驗行駛

浸車結(jié)束后，將車輛快速運輸至試驗場地，并完成車輛設(shè)置，按照圖2規(guī)定的道路試驗行駛工況在雪高速環(huán)道進行重復行駛，直至試驗車輛車速無法跟隨工況曲線或試驗車輛內(nèi)溫度無法保持在20℃-24℃，此時由駕駛員輔助系統(tǒng)所記錄的行駛里程即為車輛的高寒續(xù)駛里程。

試驗開始后至試驗結(jié)束，全程保持車窗關(guān)閉，主駕車門允許每完成6個工況循環(huán)開閉一次，用于駕駛員的換乘，單次開啟時間應(yīng)不超過20s。

3 試驗研究

3.1 試驗車輛

試驗選用了6款在售的純電動乘用車，車輛類別具體見表2。

3.2 試驗地點

試驗在中汽中心牙克石冬季汽車試驗場的雪高速環(huán)道進行，環(huán)道全長3km，全景圖見圖3。該試驗場位于大興安嶺西麓，湖面平整穩(wěn)定，冬季的平均氣溫低且持續(xù)時間長、風速小。

3.3 試驗結(jié)果

按照道路試驗行駛工況進行行駛，獲得車輛的高寒續(xù)駛里程，并計算續(xù)駛里程保持率，具體試驗結(jié)果見表3。其中，續(xù)駛里程保持率是指高寒續(xù)駛里程與車輛公告中標稱的CLTC-P續(xù)駛里程的比值。車輛公告中標稱的CLTC-P續(xù)駛里程所依據(jù)的測試標準為GB/T 18386.1-2021。

平均氣溫和續(xù)駛里程保持率的分布情況見圖4，從該6款車的試驗結(jié)果可知，整體趨勢為當溫度越低時，續(xù)駛里程保持率越低。此外，當平均氣溫低于-15℃時，保持率低于40%，平均氣溫低于-20℃時，保持率低于35%，平均氣溫低于-25℃時，保持率低于30%。

4 結(jié)語

本文所開發(fā)的純電動汽車高寒續(xù)駛里程道路試驗方法，在測試流程上與GB/T 18386.1-2021保持一致，同時考慮到道路試驗的特點，做出相應(yīng)的調(diào)整。其中，將適用于轉(zhuǎn)鼓環(huán)境艙內(nèi)的行駛工況轉(zhuǎn)化為了道路試驗行駛工況，并將對于空調(diào)的實時調(diào)節(jié)調(diào)整為怠速段間歇調(diào)節(jié)。經(jīng)試驗驗證，該方法具備較好的一致性和可操作性。

基于6輛純電動汽車的試驗驗證結(jié)果，當平均氣溫低于-15℃時，續(xù)駛里程保持率低于40%，平均氣溫低于-20℃時，續(xù)駛里程保持率低于35%，平均氣溫低于-25℃時，續(xù)駛里程保持率低于30%。從結(jié)果可知，純電動汽車在高寒環(huán)境下的續(xù)駛里程衰減問題仍然突出，遠低于消費者的期望，整車企業(yè)應(yīng)繼續(xù)在電池技術(shù)、空調(diào)技術(shù)、能量管理策略等方面開展研究工作，著力突破當前的發(fā)展瓶頸。

參考文獻：

[1]于旭東，徐爽，李科迪.低溫環(huán)境對純電動汽車續(xù)駛里程的影響因素研究[J].汽車電器，2023（02）：1-3+6.

[2]何嘉俊，李路，趙智超，等.純電動汽車在不同環(huán)境溫度下的WLTC工況續(xù)駛里程影響因素研究[J].汽車實用技術(shù)，2024，49（11）：33-39.

[3]何俊南，閆美如，李偉，等.汽車高寒性能測評：現(xiàn)狀與思考[J].時代汽車，2023（04）：4-6.

[4]國家標準化管理委員會.電動汽車能量消耗量和續(xù)駛里程試驗方法第1部分：輕型汽車：GB/T18386.1-2021[S].北京：中國標準出版社，2021.

[5]中國汽車工程學會.汽車高寒地區(qū)環(huán)境適應(yīng)性試驗方法：T/CSAE153-2020[S].北京：中國標準出版社，2020.