电动摩托车续驶里程和能量消耗率试验方法研究*

李加庆　崔宏飞　刘华民　朱柳慧（-上海机动车检测中心上海0805 -无锡职业技术学院-中国质量认证中心）

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电动摩托车续驶里程和能量消耗率试验方法研究*

李加庆1崔宏飞2刘华民3朱柳慧1
（1-上海机动车检测中心上海201805 2-无锡职业技术学院3-中国质量认证中心）

续驶里程和能量消耗率是电动摩托车的重要性能指标之一，剩余电量指示对用户安全行车至关重要，有必要对其试验方法开展研究。针对现有版本试验方法标准的一些问题和局限，对标准文本进行修订，主要增加剩余电量指示的一些定义，以及修改了试验结果处理方法。对于一些关键性的有争议问题，如终止条件、正三轮车载荷、速度和时间公差带等问题进行了分析和研究，提出修正方法。试验应用表明，修订后的试验方法试验结果更准确，更易操作。该试验方法的实施，有助于推动摩托车行业向绿色环保方向发展。

电动摩托车续驶里程能量消耗率

引言

电动摩托车兼具节能环保、使用成本低及动力性好的优点，在中国有着广阔的市场和良好的发展前景。当前，电动车（含电动摩托车、电动自行车及电动三轮车）全年产量超过4 500万辆，社会保有量超过2亿辆，说明电动车深受人民群众的喜爱。在党中央的文件《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中也明确提出，“鼓励自行车等绿色出行，提高电动车产业化水平”。因此，要大力加强电动车标准的研究工作，发挥标准的引领作用，为产品质量保驾护航。其中，续驶里程和能量消耗率是电动摩托车的重要性能指标之一。一方面，较大的续驶里程和准确的剩余电量指示对驾驶者安排行程有着重要意义；另一方面，测量能量消耗率，开展电动摩托车的节能减排也符合国家战略。

近年来，海峡两岸标准交流日益频繁。为有利于两岸产业产品互通，在《海峡两岸标准计量检验认证合作协议》框架下，国家质量监督检验检疫总局与台湾地区标准主管机关标准检验局成立了两岸共通标准讨论平台。在此平台下，双方联合成立了“电动摩托车工作组”，并确定了首部开展修订的两岸共通标准为《电动摩托车续驶里程及残电指示试验方法》。

国内目前有GB/T 24157-2009[1]《电动摩托车和电动轻便摩托车能量消耗率和续驶里程试验方法》，规定了电动摩托车的续驶里程试验方法，但未涉及残电指示的试验方法。台湾地区的标准CNS 15491-4-2011[2]《电动机车（二次锂电池）整车性能实验法第4部：续航性能试验》规定了电动摩托车的续驶里程试验方法，CNS 15491-6-2011[3]《电动机车（二次锂电池）整车性能实验法第6部：残电指示试验》规定了残电指示的试验方法。欧美等标准中，未见关于电动摩托车续驶里程及残电指示的试验法规标准。国标GB/T 24157-2009作为本领域全球首个标准，自制定到现在已有6年标龄，存在部分内容与实际情况不符合的状态。一些学者陆续开展了这方面的研究[4-7]。其中，苏梅[4]指出原标准存在的一些问题和局限，例如电动三轮摩托车的质量道路试验状态下和台架试验状态下存在矛盾、终止条件规定的停车指示仪器易触发、工况车速达不到、累计超过4s、结果折算等等问题。因此，结合以上学者提出的一些观点，主要参照GB/T 24157-2009和CNS 15491-6-2011这两个标准，同时借鉴国内其他标准，以及参考国内外的最新研究成果，开展电动摩托车续驶里程和能量消耗率试验方法的研究。

1　主要变化

新版试验方法主要是对国标GB/T 24157-2009《电动摩托车和电动轻便摩托车续驶里程和剩余电量指示试验方法》标准的修订，主要变化如下。

1.1范围

修订了续驶里程、能量消耗率的试验方法，新增剩余电量指示试验方法。规定混合动力摩托车以纯电动模式驱动时可参照执行本标准。

1.2术语和定义

新增试验车质量及几个有关剩余电量的定义。

试验车质量：整车整备质量与试验所需加载质量之和。加载质量为（75±5）kg，包括驾驶员与试验仪器。试验车质量都应包含动力蓄电池的质量。

剩余电量：动力蓄电池放电后，剩下的容量与额定容量之比，通常以百分比表示。

剩余电量指示：将剩余电量以指针、指示灯、数字、数据条等形式显示出来供查看，剩余电量指示典型样式如图1所示。

图1　剩余电量指示典型样式

剩余电量警示：当剩余电量低于警示值时，以声、光信号发出警告，提示使用者尽快充电。

剩余电量警示里程：当剩余电量警示发出后，车辆仍能正常行驶的距离，单位为km。

剩余电量警示裕度：剩余电量警示里程实测值和制造商标称值的差值与续驶里程之比，以百分比表示。

1.3试验车辆条件

试验车辆必须装备剩余电量指示装置和剩余电量警示装置，并符合GB 24155-2009[8]《电动摩托车和电动轻便摩托车安全要求》的规定。这些装置是开展剩余电量指示试验的必要条件，剩余电量指示典型样式参考附录。部分参考样式中，剩余电量指示装置和警示装置合二为一；部分参考样式中，二者为不同的装置。

为了确保电池处于正常的状态，规定试验车辆配置的动力蓄电池为生产一年内，且充、放电次数不大于50次。

参照ISO 8714-2002[9]《电动道路车辆-标准能耗和范围-乘用车和轻型商用车的试验规程》规定走合里程为300km，一方面是为了对电池进行活化处理使电池达到正常工作状态，另一方面确保电池和电机控制器及整车合理配合达到正常工作状态。

1.4试验道路条件

试验道路应为沥青或混凝土道路，路面应平坦、干燥、整洁，试验时不致引起轮胎打滑，环形道路的转弯半径应不小于50m。试验路段应保持水平，纵向坡度不超过1%，且全长内任意两点之间的高度差不允许超过1m，横向坡度不允许超过3%。

1.5试验方法

试验步骤与原方法相比并无太大变化，主要是增加了等速法剩余电量指示试验。试验工况包括工况法试验和等速试验两种，但取消了两种试验结果的等效折算。工况法试验过程与原方法相比基本无变化；等速法则增加了剩余电量指示试验部分内容，重点修订了最高车速的定义。

规定等速法按照最高车速的70%连续行驶，直至达到终止条件，结束试验。此处最高车速系指在额定功率条件下车辆能持续行驶的稳定最高车速，以避开峰值功率时的车速。如果以设计最高车速作为基准，而设计最高车速为峰值功率车速，即偏高，将导致试验过早终止，不能反映车辆实际性能。

剩余电量指示试验记录规定：在试验过程中，剩余电量指示每下降一个刻度或下降10%，记录下当前已行驶的距离。当车辆发出剩余电量警示时，记录已行驶的距离D等速1。

对于具备跛行功能的车辆，可在续驶里程试验结束后继续测量跛行距离，跛行距离不计入续驶里程和剩余电量警示里程，但可在试验记录中补充注明。跛行指试验车辆无法按规定试验工况行驶，而是通过降低功率或车速来继续行驶，该行业常用语可参见GB 18176-2007[10]《轻便摩托车污染物排放限值及测量方法》。

1.6数据处理

主要变化在于取消了工况法续驶里程和等速法续驶里程的折算。此处，两种测量结果不进行折算，而是分别记录，留作使用方自行决定采用何种数据。能量消耗率的计算方法并无差异。

增加了剩余电量指示参数的计算方法。剩余电量警示里程DW按照式（1）计算。

式中：

DW---剩余电量警示里程，单位为km；

D等速---等速法续驶里程，单位为km；

D等速1---剩余电量警示发出时刻已行驶的距离，单位为km。

剩余电量警示裕度M按照式（2）计算。

式中：

M——剩余电量警示裕度，以百分比表示，正值表示留有裕度，零或负值表示无裕度；

R——制造商标称的剩余电量警示里程，单位为km。

1.7附录

增加剩余电量指示典型样式资料性附录、试验记录表。规定了工况法的试验曲线，电动摩托车采用GB 14622-2007[11]《摩托车污染物排放限值及测量方法》中规定的ECE R40运行循环，电动轻便摩托车采用GB 18176-2007《轻便摩托车污染物排放限值及测量方法》中规定的ECE R47运行循环。对于轻便摩托车，还增加了加速度的最低限值要求，要求加速度不小于0.56 m/s2。

2　关键因素试验验证

新版试验方法标准对一些关键因素进行了修订，主要变化及研究如下。

2.1终止条件

规定发生下列情况之一的，即需终止试验：1）电池达到截止电压或控制管理系统切断动力；2）即时车速超过规定的车速公差范围（±2 km/h，取下偏差），且持续4 s以上。

等速法的试验终止条件并无太大变化。工况法试验曲线的最高车速V max为：ECE R40曲线为50 km/h，ECE R47曲线为车辆能达到的最高车速。终止条件规定，偏离曲线公差范围被视为即将触发终止试验。触发时间上，原标准规定“累积4s”，现修订为“持续4s”，主要是为了避免人为操作误差而导致试验终止，而“持续4s”则体现了动力电池电量不足导致的试验终止。终止条件触发的示例见图2。在图2左图示例中，由于驾驶员或者驾驶仪的惯性，导致在加速段超出公差范围，如果将此超出累计计算，极易触发终止条件。在图2右图示例中，由于电池电量耗尽的原因，在加速末端无法继续提高车速，导致超出公差范围，且时间超过4s，很容易判定试验终止。同理，在匀速试验工况条件下，由于驾驶员或者驾驶仪的波动导致的偶尔超出公差范围，可忽略不计；但若累计超过4s，则明显表明电池电量不足，此时，应判定试验终止。

图2　终止条件触发示例

2.2正三轮摩托车的载荷问题

原标准关于正三轮车试验的载荷问题规定为：道路试验条件下，载荷为厂定最大有效载荷，包含1名驾驶员的质量；在底盘测功机上，按GB18176或

表1　电动三轮车载荷试验结果

2.3公差带的问题

对试验的即时速度误差、时间误差、终止判定的速度公差进行了修改。试验过程中，各点的速度公差为±1 km/h，时间公差为±0.5 s。试验终止时，速度公差为±2 km/h（取下偏差）。因此，相对于原标准，新标准的试验要求提高了。相关标准的试验公差见表2。从表2可以看出，各标准对公差的规定不完全相同，有的时间公差要求比较严格（±0.5 s），有的速度公差要求比较严格（±1 km/h），本标准与ECE R47规定一致。GB14622规定加载，即试验载荷为1名驾驶员的质量（75kg±5kg），即空载。由于标准引用的原因，两种条件的规定不一致。针对该问题，进行了比对试验研究。

表2　试验公差比较表

选择三台电动三轮车：1台电动正三轮轻便摩托车、1台载货用电动正三轮摩托车、1台载客用电动正三轮摩托车。三台车的参数见表1。由表1可以看出，轻便摩托车的质量最轻，载客摩托车的质量最重，呈逐渐增大的趋势。相应地，配置的电池容量也逐渐增大，与整备质量成正比。空载条件试验载荷为1名驾驶员的质量（75kg±5kg）。满载条件试验载荷为，除1名驾驶员的质量（75kg±5kg）之外，各试验车辆分别加载：轻便摩托车加载100kg，摩托车加载150kg。按照原标准进行续航里程试验，包括匀速工况和曲线工况，对结果进行等效折算后填入表1。

由表1的结果可以看出，轻便摩托车空载条件下的续驶里程几乎是满载条件下的2倍，摩托车的试验结果相差1.5倍～1.8倍之间，这势必造成试验人员极大的困惑。因为两轮车载荷条件为空载，即只包含1名驾驶员的质量，为了保证试验结果的一致性，正三轮摩托车的载荷定义为空载较合适（即1名驾驶员的质量（75kg±5kg））。

依据ECE R40曲线和ECE R47曲线以及匀速工况，最高车速取50km/h，匀速工况车速取70%的最高车速，按照老标准的等效折算方法，针对不同的速度和时间公差，分别计算相对误差。老标准的公差（±2 km/h，±1 s）的最大相对误差为8.8%，新标准的公差（±1 km/h，±0.5 s）的最大相对误差为4.4%。相对而言，新标准的最大相对误差要小一半，且小于5%的工程误差值，因此更精确。

虽然规定速度公差±1 km/h和时间公差±0.5 s偏严格，但还是可以达到的。建议相关试验室采取以下措施：

1）修改相关试验软件，使得界面更人性化，实时放大显示界面；

2）更换大尺寸显示屏，减小驾驶员与屏幕的距离，使得驾驶员更靠近屏幕；

3）加强试验员和驾驶员的培训。

3　结束语

电动摩托车兼具节能环保、使用方便、使用成本低及动力性好的优点。随着锂电池的大量生产及生产成本的持续降低，必将推动电动摩托车的迅猛发展，在一定规模上取代传统内燃机摩托车，在我国有着广阔的发展前景。续驶里程是电动摩托车的重要性能指标之一，而准确的剩余电量指示对驾驶者安排行程有着重要意义。该标准的实施，预期将起到规范电动摩托车市场的作用，推动摩托车行业向绿色环保方向发展。

此外，该标准作为电摩工作组制定的首个两岸共通标准，具有重要示范意义。通过双方定期的标准技术交流，了解两岸电动摩托车相关政策、制度、标准差异，促成两岸共通标准，朝两岸共通市场迈进。初期先推动电动摩托车项目，待技术成熟后，再推动四轮电动车辆两岸共通标准的制定。通过标准合作，利用双方产业竞争优势，互补双赢，促进两岸电动摩托车相关产业合作，拓展全球市场，争取国际亮点。

1全国汽车标准化技术委员会.GB/T 24157-2009电动摩托车和电动轻便摩托车能量消耗率和续驶里程试验方法[S].北京：中国标准出版社，2009

2 CNS 15491-4-2011电动机车（二次锂电池）整车性能试验法第4部：续航性能试验[EB/OL].http://www.zbgb.org/ 143/StandardDetail231622.htm,2011-08-10

3 CNS 15491-6-2011电动机车（二次锂电池）整车性能试验法第6部：残电指示试验[EB/OL].http://www.zbgb.org/ 143/StandardDetail231624.htm,2011-08-10

4苏梅,马小强,冷传刚.电动摩托车能量消耗率和续驶里程标准分析研究[J].小型内燃机与摩托车,2012,41(5): 17-20

5赵素郑.电动摩托车续驶里程试验方法研究[J].摩托车技术，2012（6）：52-54

6彭永伦,王珊珊,胡芳芳，等.电动汽车续驶里程和能量消耗率测试研究[J].标准科学,2015(3):18-24

7毛文刚,王震武.电动摩托车续驶里程和能量消耗率模拟计算[J].摩托车技术，2013（5）：36-40

8全国汽车标准化技术委员会.GB 24155-2009电动摩托车和电动轻便摩托车安全要求[S].北京：中国标准出版社，2009

9 ISO 8714-2002电动道路车辆-标准能耗和范围-乘用车和轻型商用车的试验规程[EB/OL].http://bbs.infoeach. com/thread-17511-1-1.html,2014-07-02

10国家环境保护总局.GB 18176-2007轻便摩托车污染物排放限值及测量方法（工况法中国第Ⅲ阶段）[S].北京：中国标准出版社，2007

11国家环境保护总局.GB 14622-2007摩托车污染物排放限值及测量方法（工况法中国第Ⅲ阶段）[S].北京：中国标准出版社，2007

Research on the TestM ethodsof Rangeand Energe Consum ption of Electric M otorcycle

Li Jiaqing1,CuiHongfei2,Liu Huam in3,Zhu Liuhui3
1-ShanghaiMotor Vehicle Inspection Center(Shanghai,201805,China) 2-Wuxi Instituteof Technology 3-ChinaQuality Certification Center

Range and energe consumption are two importantperformance indexes.Indication for the state of charge is also very important for custormers driving safety.So,it is necessary to perform research on the test methods.According to some problemsand limitsof the present testmethod standard,modification wasdone to the standard draft.Mainly,some definitionson indication for thestateof chargewere added,and the test results conductingmethod weremodified.Anlysis and research had been performed towards some key controversial topics,such as terminalcondition,load of right three-wheeledmotorcycle,toleranceofspeed and time,and so on.Then,revisedmethodswere proposed.Ithasbeen shownwith testapplication that the resultsof the revised testmethod aremore accurate and can be usedmore easily.Implementation of the new testmethod helps to promotemotorcycle industry developing in thedirection ofgreen environmentalprotection.

LNG bus,Fuel consumption,Emission,Acceleration performance

U483

A

2095-8234（2016）02-0058-05

2016-01-26）

本研究工作得到上海机动车检测中心科技创新团队专项资金的资助，资助团队号为2012-CX-05。

李加庆（1977-），男，博士，主要研究方向为机动车振动噪声控制。