电动汽车能耗和续驶里程试验方法新变化解析

张亚

（中国汽车工程研究院股份有限公司）

从2005年开始，国家陆续制定和发布了一系列标准，在推动新能源汽车技术进步方面发挥了积极的作用。而被视为中国汽车工业“弯道超车”机会的纯电动汽车，其财政补贴所依据的重要能耗标准GB/T 18386—2005《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》由于制定年代较早，技术内容较为陈旧，且大量采用等速法，已不能适应当前纯电动汽车技术发展的需要。因此，国家制定了GB/T 18386—2017《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》，将于2018年5月1日起正式实施。由于标准方法变化较大，尚未实施，且台架试验费用昂贵，目前从事该项试验的车型还不多。文章在研究新能源汽车系列标准的基础上，对试验方法的变化进行了总结，并根据技术现状分析了变化对不同类别车型可能产生的影响。

1　仪器设备变化

新标准根据适用于中国典型城市公交循环及C-WTVC循环的车辆在移动阶段能耗计算的需要，增加了电压及电流实时测量设备及精度要求；能量测量设备精度由原来的等级要求修改为±1%，更加直观。

2　试验条件的变化

2.1　试验质量

新标准修订了试验附加质量。M1、N1和总质量不超过3 500 kg的M2类车辆，按100 kg加载；城市客车按65%最大设计装载质量加载；其他车辆按100%最大设计装载质量加载。相较于原来不同车型均根据最大设计装载质量分段附加质量的单一判据，新标准的规定更符合不同类别车辆（除N1类车辆外）的实际使用情况。

2.2　环境条件

新标准要求在20～30℃室温下进行测功机试验。相较于原标准可进行5～32℃室外等速道路试验和（或）20～30℃室温下测功机试验，试验环境条件控制归一化，有利于横向比较。

3　试验程序的变化

3.1　车辆移动的规定

新标准考虑了试验设备与充电设备不在一起，需要移动车辆的实际情况，增加了“除M1、N1和总质量不超过3 500 kg的M2类外的其他类型车辆允许使用车上动力，以≤30 km/h的速度匀速移动≤3 km”的规定。同时要求车辆移动过程中使用功率分析仪实时测量记录电池端的电压和电流，累积移动阶段消耗的电能，参与后续能量消耗率计算。

3.2　试验循环公差

M1、N1和总质量不超过3 500 kg的M2类车辆的工况循环速度、时间公差和超出时间的规定沿袭原标准规定，即为±2 km/h，±1 s，4 s；增加其他类型车辆±3 km/h，±1 s，10 s的要求。

3.3　动力电池初次充电

将初次充电前的放电结束条件修订为车速不能达到30min最高车速的65%或行驶100 km。

3.4　续驶里程试验变化

3.4.1充电后间隔时间

初次充电后进行续驶里程试验的时间间隔，由原来的4 h延长到12 h，但要求在20～30℃环境放置。

⑤对探孔时发现涌渗水量大的情况，压力注浆结束达到初凝状态后，可在涌渗水量大的孔位附近布设一个或多个效果检测孔，确定防治水效果达到预期效果后，再进行掘进施工，否则，应增加压力注浆孔数量。

3.4.2试验方法选择

新标准中不同类别车型适用的测试方法有较大调整，明确采用工况法的试验结果作为标准的输出结果。等速法仅为满足其他标准引用而保留。具体变化，如表1所示。

表1　不同类别车型测试方法的变化km/h

3.4.3道路负荷设定

M1、N1和总质量不超过3 500 kg的M2类车辆工况试验，道路负荷设定按GB 18352.5—2013附件CH进行测量和模拟；其他类型车辆工况试验，新标准给出推荐系数（附录A）或按GB/T27840—2011附件C进行测量。明确滑行试验时应屏蔽制动能量回收系统。

3.4.4NEDC工况法

原标准NEDC工况试验允许用市区循环取代市郊循环，默许企业选择对试验结果有利的循环。新标准不允许用市区循环替代，但允许最高车速小于120 km/h的车辆将目标工况的速度基准调整为最高车速，增加了衡量尺度的公平性和试验结果的横向可比性。

另外，从试验实际角度出发，停车时间由原来的最多3次累计不超过15min，调整为每6个循环（约2 h，行驶66 km）允许停车（10±1）min，规定更加人性化。

3.4.5中国典型城市公交循环

新标准为城市客车引入了中国典型城市公交循环。中国典型城市公交循环最早出现在GB/T 19754—2015《重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》，其数据统计特征[1]为：运行时间为1 314 s，怠速时间为381 s，运行距离为11.6 km，最高车速为60 km/h，平均车速为15.9 km/h，最大加速度为0.914 m/s2，最大减速度为1.543 m/s2，怠速时间比例为29%。

3.4.6C-WTVC工况

新标准为大于3 500 kg的车辆引入了C-WTVC循环。C-WTVC是以世界重型商用车辆瞬态循环（WTVC）为基础，根据中国路况调整加速度和减速度形成的驾驶循环，最早出现在GB/T27840—2011《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》，其数据统计特征[2]，如表2所示。

表2　C-WTVC循环数据统计特征

3.4.7试验停止条件变化

NEDC循环试验停止条件变化较大。最高车速≥120 km/h的车辆，以不能满足工况公差时停止；最高车速＜120 km/h的车辆，以最高车速为基准调整相应工况曲线（试验时需“电门”开至最大），以车速不能满足相应工况车速公差下限时停止。相较于原标准“以车速≤70 km/h且不能满足相应工况公差时停止”有较大提高。

中国典型城市公交循环以不能满足工况公差为试验停止条件。

C-WTVC循环以车速≤70 km/h且不能满足相应工况公差为试验停止条件，允许车速＞70 km/h时以全“电门”加速跟随。

等速试验停止条件未发生变化。

4　续驶里程和能量消耗率计算方法的变化

4.1　NEDC工况

使用该工况的M1、N1和总质量不超过3 500 kg的M2类车不允许使用车辆动力进行移动，不需要考虑移动阶段带来的修正，续驶里程结果由试验直接输出，能量消耗率根据续驶里程计算获得。

4.2　中国典型城市公交循环工况

考虑使用车辆动力移动的影响，试验阶段和移动阶段消耗的能量按线性比例折算后计算。

4.3　C-WTVC工况

考虑允许使用车辆动力移动消耗的能量，市区、公路、高速试验阶段和移动阶段消耗的能量按线性比例折算后，分别计算3种工况的能量消耗率；根据不同类型车辆的实际行驶路况，按比例加权计算综合能量消耗率，根据综合能量消耗率计算获得续驶里程输出结果。

5　变化的影响

从新标准变化可以看出，试验工况选择更贴近各类车型的实际使用情况，检测机构试验可实施性进一步加强，为准确获取结果数据奠定了基础。工况法的广泛引入也为《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》（财建〔2016〕958号）提出的“适时将新能源客车续驶里程测试方法由40 km/h等速法调整为工况法”提供了方法依据。标准变化对企业的影响主要在于试验结果是否能够持续吸引客户和满足财政补贴的要求。

5.1　补贴政策

新能源汽车目前适用的补贴政策主要有：《关于2016—2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》（财建〔2015〕134号）、《关于调整新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》（财建〔2016〕958号）、《关于免征新能源汽车车辆购置税的公告》（2017年第172号）、《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》（财建〔2018〕18号）。满足对应的续驶里程、能量消耗量等技术指标的车型可申请《新能源汽车推广应用推荐车型目录》（以下简称《推广目录》）、《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录》（以下简称《免税目录》）。

5.2　车型现状

文章对第10～12批《推广目录》中76款乘用车、33款N1类车、154款城市客车、21款客车和78款货车对照财政补贴新要求进行了分析，其关键指标分布，如图1～图5所示。

图1　M1类车关键指标分布图

图2　N1类车关键指标分布图

图3　城市客车关键指标分布图

图4　客车关键指标分布图

图5　N类货车关键指标分布图

5.3　各类车型影响分析

根据标准方法变化可知：标准对试验结果的影响因素主要集中在试验附加质量、试验工况及试验停止条件的变化。结合前述，预计对各类车型的影响如下：

1）M1，N1类车辆。新标准附加质量和试验阻力虽然减小，但工况中市郊高速循环的强制要求及停止条件的提高对电能消耗影响因素可能更大，大部分车型续驶里程试验结果将减小。能量消耗率、100 km耗电量、单位载质量能量消耗量和吨百公里电耗计算结果将随之增大，导致部分车型不能满足《推广目录》和《免税目录》的准入条件，无法享受双重财政补贴。满足目录条件的车型将面临补贴降档的影响。

2）总质量不超过3 500 kg的M2类车辆。该类车型基本无公告和市场需求，不做分析。

3）城市客车。新标准附加质量和试验阻力增大，加之工况循环和试验停止条件提高等不利因素叠加，电能消耗将更快，工况和等速续驶里程必然减小。续驶里程接近200 km的城市客车不能满足《推广目录》和《免税目录》准入条件，将被加速淘汰。满足目录条件的车型补贴将因单位带电量补贴降低而降低。

4）其他类型车辆（除城市客车外车辆：客车、货车、专用车）。该类车型试验方法的主要变化，如表3所示。结合表2，可以预见该类车型的工况和等速续驶里程将锐减，能量消耗率增大。综合考虑该类车型续驶里程远超过80 km的现状和附加质量增加1倍的变化，预计单位载质量能量消耗量不升反降，续驶里程也不会下降到80 km以下。重新试验后不满足《推广目录》和《免税目录》的准入条件的可能性较低。满足目录条件的车型补贴将因单位带电量补贴降低而降低。

表3　其他类型车辆（除城市客车外）影响因素

6　结论

通过上述分析，新标准的实施将引起大部分纯电动汽车续驶里程试验结果减小，但更接近真实使用情况。新标准的实施将使部分车型的技术指标不能满足补贴标准而加速淘汰；满足目录条件的也将因财政政策调整面临补贴减少，将加速企业技术升级，促进产业进步。

标准中也存在一些不尽合理的地方：1）等速法虽然不作为续驶里程的标准结果输出，但仍作为重要指标被2018年新能源财政政策引用，而标准在进行等速法结果核算时，未考虑允许移动的车辆移动阶段的修正计算，不够严谨；2）N1类纯电动车辆多为厢式城市物流车，最大装载质量多在410～1 275 kg，标准统一按100 kg附加载荷进行续驶里程试验，与实际使用情况差别较大，可能会造成试验结果与实际可行驶里程差别较大，引来消费者的抱怨；3）本标准中纯电动城市客车采用C-WTVC工况时按65%加载，而混合动力城市客车采用GB/T19754—2015《重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》进行C-WTVC工况时按100%加载，二者在装载质量上尺度不一；4）GB 7258—2017《机动车运行安全技术条件》规定城市客车最高车速应小于70 km/h，目前城市客车基本均限速在69 km/h，按C-WTVC工况试验的现实意义不大；5）2018版新能源汽车财政补贴政策未明确能量消耗率按标准工况法或等速法进行。