纯电动汽车电能消耗和续驶里程测试标准对比分析

任山，张明君，王仁广

(中国汽车技术研究中心，天津 300300)

纯电动汽车电能消耗和续驶里程测试标准对比分析

任山，张明君，王仁广

(中国汽车技术研究中心，天津 300300)

纯电动汽车的能耗和续驶里程是生产商和消费者都很关注的两个主要性能参数。对中国国家标准、国际标准ISO、美国SAE、欧盟UNECE、日本JIS、JEVS等主要标准针对纯电动汽车电能消耗和续驶里程的具体测试要求进行对比分析，列出主要内容点，并对标准之间的主要相同点和不同点进行简要分析，以期深入理解这两个参数的测试方法。

电能消耗量；续驶里程；行驶循环

0 引言

纯电动车的经济性主要参数有电能消耗率和续驶里程。电能消耗又细分为电网的交流充电消耗率和动力电池的直流放电消耗率；续驶里程又分为等速法和工况法两种测量情况。电动汽车的能量消耗率也有单位行驶距离的能量消耗量的能量消耗率和单位能量消耗量的行驶距离的行驶能量消耗率两种不同方法。另外，电量的测量点也有所区别，即在充电器输入端测量的电网输入电量和在动力电池输出端测量的电量的结果也不同。一般认为行驶能量消耗率计算电量取充电器输入端消耗的电量比较合理，而能量消耗率计算则取电池输出端的能量消耗量比较合理[1]。

目前世界上这方面的主要标准有GB/T 18386-2005《电动汽车能量消耗率和续驶里程 试验方法》[2]、ISO 8714-2002《适用于乘用车和轻型卡车的电动道路车辆-基准能耗和续驶里程-测试规程》[3]、SAE J1634 OCT2012《纯电动汽车能耗和里程测试规程》[4]、ECE R101《关于就CO2和燃料消耗量的测量方面、和/或就电能消耗量和续驶里程的测量方面批准仅装用内燃机的乘用车或混合动力电动乘用车，和就电能消耗量和续驶里程的测量方面批准仅装用电驱动的M1和N1类车辆的统一规定》[5]、JIS D1301:2001《电动车辆 - 续驶距离和能耗率测量方法》[6]、JEVS Z 111:1995《电动车辆标准能量消耗量试验方法》、JEVS Z 108:1994《电动车辆续驶里程和能量消耗量试验方法》、JEVS Z 103:1987《电动汽车续驶里程试验方法》等。

试验流程基本大体可以分为4个主要步骤：(1) 电池初始充电；(2)试验实施，测量里程和电池电耗；(3)电池充电和测量电网能耗E；(4)能耗计算。一般续驶里程就是达到试验结束标准后停车所行驶的实际距离。试验结束标准基本为当车辆不能满足50 km/h以下的速度目标曲线，或者标准仪器指示驾驶者停车时，达到停止标准后释放加速踏板让车速自行降到5 km/h然后再踩下制动踏板停车。

1 ISO 8714-2002的相关规定分析

ISO 8714-2002规定的测试工况分为欧洲NEDC(New European Driving Cycle)行驶循环(可以只进行室内循环部分)、美国的UDDS(Urban Dynamometer Driving Schedule)+HFEDS(Highway Fuel Economy Driving Schedule)行驶工况、日本的10-15工况循环，三者都包括低速(城市)工况+高速(市郊)工况。

标准适用于最大质量不大于3.5 t和最高车速不小于70 km/h的纯电动乘用车和轻卡的能耗和里程测量；试验选择上述欧洲、美国、日本3种行驶循环之一进行；能耗和里程必须使用同一个试验完成。

2 GB/T 18386-2005的相关规定分析

GB/T 18386-2005基本是参照ISO 8714-2002标准制定的，但拓展了适应范围，可以用于大于3.5 t的纯电动汽车。并且中国国标规定了等速里程和能量消耗率，对于M1、N1类车，除了工况法以外，还采用了60 km/h的道路等速法,对于M1、N1类外的车辆采用40 km/h的道路等速法。

在GB/T 18386-2005中，对于纯电动车的续驶里程分为等速法和工况法两种情况测量，得出的结果数值上肯定是有差别的。GB/T 28382-2012《纯电动汽车 技术条件》中明确规定了采用工况法测量续驶里程，但同时工况法中规定的工况又有差别；完整的NEDC工况包括市区和市郊工况两个部分，如果只进行法规允许的市区循环，得出的续驶里程和能耗同采用完整循环得出的结果又有差别。如果厂家只笼统给出一个具体数值，而没标明具体测试条件，就可能误导消费者。

在国外标准SAE-J227(已经废止，但还有引用)、ETA-HTP004、JEVS Z 103:1987中也规定了等速法里程测试。

3 SAE J1634 OCT2012的相关规定分析

SAE J1634 OCT2012规定标准的测试规程，用来确定纯电动汽车的能耗和续驶里程情况，标准中规定的试验行驶工况可以采用EPA(Environment Protection Agency)和CARB(California Air Resources Board)要求的UDDS、HFEDS、US06、SC03、COLDUDDS等5种行驶工况，此外在这个规程中还有1种等速工况CSC。目前美国和加拿大只要求在UDDS和HFEDS两种工况下进行BEV测试，这跟ISO 8714-2002中对测试工况的规定相一致。

SAE标准中具体试验根据纯电动汽车的续驶里程情况分为两种：SCT单循环工况里程和能耗测试、MCT组合循环工况里程和能耗测试，组合循环工况由UDDS、HFEDS、CSC(等速工况)3种工况组成。SCT规程推荐用于里程低于97 km的BEV，试验用于确定BEV总的城市和高速里程和能耗，分别采用UDDS和HFEDS循环在测功机上进行。这是一种全放电试验，车辆行驶直到其电池的可用能量全部放出；SCT试验以2个UDDS或者2个HFEDS循环的方式重复进行，直到满足试验结束条件。

标准中还给出续驶里程预判方法。MCT规程推荐用于续驶里程大于97 km的BEV，试验用于确定组合循环工况的续驶里程和能耗值，采用单一连续的组合工况的试验规程，车辆在测功机上重复行驶循环。组合MCT里程测试采用4个UDDS循环+2个HFEDS循环+2个CSC循环的流程进行，这个具体组合情况分为4个段：(1)S1，初始UDDS-HFEDS-UDDS；(2)CSCm，试验中间CSC放电阶段；(3)S2，第二个UDDS-HFEDS-UDDS；(4)CSCe，结束段CSC。

MCT试验为全放电试验，车辆一直行驶到其电池的可用能量耗尽为止。MCT用来确定城市和高速的续驶里程和能耗值，为采用单一连续的全放电试验。MCT测试最终结果计算比较繁琐，按照标准中给定的系列公式计算得到最终的城市工况和高速工况的续驶里程及能耗，并且最后试验结果是按照高低速两种情况分别给出。

4 欧盟标准ECE R101的相关规定分析

ECE R101是一个关于CO2排放、能耗里程方面测试的综合标准。R101的附件7只规定了电动车的电耗率测量。附件7规定纯电动汽车的电耗测试基本步骤：(1)车辆准备；(2)初始充电；(3)运行两次NEDC循环工况，记录两个NEDC循环的实际行驶距离Dtest；(4)充电并记录交流充电电能E，E为车辆运行两次NEDC循环工况再充满电得到的交流电耗(充电的电网电能)；(5)能耗计算，C=E/Dtest。

这个ECE标准和GB/T 18386、ISO 8714、SAE J1634中规定的电耗测试明显不同之处是：ECE不是采用电池放电至达到试验停止标准时测试能耗，只用了两个NEDC循环就计算电能能耗，方法简捷省时。

由于其电耗测试方法的特别，ECE R101的附录9又专门规定了纯电动汽车的纯电续驶里程。续驶里程就是开始直到达到试验停止标准后车辆停车所行驶的实际里程。对于纯电动汽车，续驶里程的测试基本按照电耗测试规定条件进行，差别是续驶里程测试过程满足试验结束要求为止。根据具体测试规定分析，利用此ECE R101的附录9测试续驶里程时，也完全可以测试得到跟其他标准一样的交流电耗率，只不过需要在续驶里程测试完后再进行充电得到电网充电能量。

在ECE R101中，电耗测量方法跟里程测试规程规定是分开的。虽然标准中没有明确说明电耗和里程是否分开测试，但从试验描述来看纯电动车的能耗和续驶里程可以在一次试验中完成，也可以分开进行。但前提是电动车的续驶里程足够大到两个NEDC循环行驶里程(大约22 km)以上，实际上纯电动车的续驶里程完全可以满足两个NEDC循环的测试。

5 JIS D1301:2001的相关规定分析

日本工业标准JIS D1301:2001《电动车辆-续驶距离和能耗率测量方法》给出10—15工况循环试验循环由3个10模式循环(城市工况)加上1个15模式循环(市郊工况)组成，试验重复10—15工况循环直到达到试验停止要求，试验停止后停车，测功机转鼓表面经过的行驶距离就是续驶里程D(km)。

这个标准基于ISO8714:2000标准提出，适用范围为3.5 t及以下车辆，没有最高车速不小于70 km/h的限制(日本15工况的最高车速为70 km/h)，但排除了电动摩托和踏板车。

试验停止标准是车辆电池容量不足提示停车，或者车辆不满足速度曲线超差时间累计过4 s。试验测试时重复10—15循环工况，直到试验满足停止标准后停车，测功机转鼓行驶距离就是续驶里程D(km)，然后测试电池交流充电电能E(kW·h)。其能耗采用行驶能量消耗率方式计算，即能耗C=E×1 000/D(W·h/km)，当然也可以很容易转换为单位行驶距离的能量消耗率。

该日本标准同JEVS Z 108:1994基本一致，但它采用的工况只是10—15循环一种，而JEVS Z 108:1994规定还可以根据实际情况使用10工况，这一点跟国标GB/T 18386-2005中的规定相类似。另外差别是JEVS Z 108:1994中的续驶里程是根据具体循环次数和理论循环里程计算出来的，而该标准中是实际里程数，两者续驶里程的差别应该很小。另外日本电动车协会的几个标准也规定电耗率和续驶里程的测试方法，主要有：JEVS Z 111:1995《电动车辆标准能量消耗量试验方法》、JEVS Z 108:1994《电动车辆续驶里程和能量消耗量试验方法》、JEVS Z 103:1987《电动汽车续驶里程试验方法》，这些标准对电耗和里程的规定各有侧重，详细内容可以参考具体标准。

6 总结

从这些纯电动车的电耗和续驶里程的标准规定来看，电耗和续驶里程的测量基本都是从充满电到达到试验结束标准为止，利用整个过程的实际行驶里程和后续的电网充电得到交流电耗来计算电耗率，但ECE R101中的电耗计算只采用了两个NEDC循环，电耗和续驶里程分开测量。关于纯电动汽车的能耗和里程测量，采用的行驶循环都有不同，都力求反映当地的实际道路使用情况。

【1】汽车能量消耗[EB/OL].http://ddc.greenwheel.com.cn/ddqchyxw.2017-02-10.

【2】GB/T 18363-2005电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法[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，硕士，高级工程师，现从事新能源汽车测试研究。E-mail：renshan@catarc.ac.cn。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.06.023

U467.1

A

1674-1986(2017)06-084-03