汽车高寒测试城市的气温条件分析

2022-09-06何俊南王雪颖李伟董晓菲吴昊

时代汽车 2022年18期

何俊南王雪颖李伟董晓菲吴昊

中国汽车技术研究中心有限公司天津市 300300

1 引言

高寒环境会影响汽车的动力系统、传动系统、空调系统和冷却系统等低温敏感系统和低温高负荷系统，高寒地区的整车环境适应性试验作为开发和验证过程中不可缺少的环节，已受到国内外汽车企业的高度重视。气温条件，作为汽车企业制定高寒测试方案和选择高寒测试时间的关键影响因素，对于汽车高寒测试至关重要，但目前缺乏系统、深入的统计分析。针对于此，本文梳理了高寒地区的典型测试城市，并对近三个高寒测试季的气温数据进行分析，具体包括对月气温、日气温和小时气温的分析。

2 高寒测试城市

目前，我国高寒地区的汽车测试场地已经形成黑龙江省黑河市、内蒙古自治区牙克石市两个头部集群竞争的发展态势，该类地区冬季气温较低且持续时间较长，是进行汽车高寒环境测试的优势地区。其中，黑河市地处黑龙江省西北部，小兴安岭北麓，大兴安岭东端，属于寒温带大陆性季风气候，夏季温和、短暂而多雨，冬季寒冷、漫长；牙克石市位于呼伦贝尔市中部，大兴安岭中脊中段西坡，大部分地区属于寒温带大陆性季风气候，北部部分地区属于亚寒带气候。测试场地的建设或运营单位主要包括专业的场地服务机构、整车企业、零部件企业和检验检测机构等，典型的汽车测试场地汇总如表1所示。

表1 国内典型的高寒汽车试验场

高寒测试季通常从当年11 月持续至次年3 月，本文选取黑河市和牙克石市近三个高寒测试季（2021-2022、2020-2021、2019-2020）的气温数据进行分析，气温数据来源于中国气象局，气象站点信息如表2 所示。

表2 气象站点信息

3 月气温分析

近三个高寒测试季的月气温数据如表3所示，由表分析可知：从当年12 月至次年2月这段时间的气温明显更低，是汽车高寒测试的“黄金时期”，在此期间，牙克石市的月平均最高气温、月平均气温和月平均最低气温分别可以维持在-13℃以下、-20℃以下和-26℃以下，黑河市的月平均最高气温、月平均气温和月平均最低气温分别可以维持在-8℃以下、-15℃以下和-21℃以下。

表3 近三个高寒测试季月气温数据色阶表

4 日气温分析

4.1 日平均气温

近三个高寒测试季的日平均气温曲线如图1 所示，由图分析可知：纵观近三个高寒测试季全程，除三月中下旬，牙克石市和黑河市的日平均气温基本可以分别维持在-35℃至0℃之间和-30℃至0℃之间；三月中下旬会迎来升温，牙克石市和黑河市的日平均气温均可以上升到0℃至5℃之间；近三个高寒测试季的当年12 月至来年2 月期间，牙克石市和黑河市的日平均气温基本可以分别维持在-35℃至-10℃之间和-30℃至-10℃之间；牙克石市和黑河市在近三个高寒测试季的最低日平均气温分别为-34.5℃和-31.1℃、-33.1℃和-31.6℃、-32.2℃和-30.4℃。

图1 近三个高寒测试季日平均气温

4.2 日最低气温

近三个高寒测试季的日最低气温曲线如图2 所示，由图分析可知：纵观近三个高寒测试季全程，除三月中下旬，牙克石市和黑河市的日最低气温基本可以分别维持在-40℃至-5℃之间和-35℃至-5℃之间；三月中下旬会迎来升温，牙克石市和黑河市的日最低气温均可以上升到-5℃至0℃之间；近三个高寒测试季的当年12 月至来年2 月期间，牙克石市和黑河市的日最低气温基本可以分别维持在-40℃至-15℃之间和-35℃至-15℃之间；牙克石市和黑河市在近三个高寒测试季的最低气温分别为-39.7℃和-34.7℃、-40.5℃和-37.8℃、-38.0℃和-34.9℃。

图2 近三个高寒测试季日最低气温

4.3 日最高气温

近三个高寒测试季的日最高气温曲线如图3 所示，由图分析可知：纵观近三个高寒测试季全程，除三月中下旬，牙克石市和黑河市的日最高气温基本可以分别维持在-30℃至5℃之间和-25℃至5℃之间；三月中下旬会迎来升温，牙克石市和黑河市的日最高气温均可以上升到5℃至15℃之间；近三个高寒测试季的当年12 月至来年2 月期间，牙克石市和黑河市的日最高气温基本可以分别维持在-30℃至-5℃之间和-25℃至0℃之间；牙克石市和黑河市在近三个高寒测试季的最高气温分别为9.0℃和8.4℃、13.2℃和14.1℃、11.4℃和14.1℃。

图3 近三个高寒测试季日最高气温

5 小时气温分析

5.1 小时气温分布

选取近三个高寒测试季白天（上午8:00至下午5:00）的小时平均气温数据，其气温分布如图4 所示，由图分析可知：牙克石市和黑河市在近三个高寒测试季白天的气温分布趋势基本保持一致,均类似于正态分布，且-25℃至-5℃的气温区间频次占比最高，气温低于-25℃的区间，牙克石市更具优势。

图4 近三个高寒测试季白天小时气温分布

选取近三个高寒测试季中当年12 月至来年2 月白天（上午8:00 至下午5:00）的小时平均气温数据，进行统计分析，各气温区间占比如图5 所示。由图分析可知：牙克石市占比最多的三个气温区间分别为-25℃至-20℃、-20℃至-15℃和-30℃至-25℃，对应的比例分别为27%、26% 和18%，即气温在-30℃至-15℃区间的比例可达到71%；黑河市占比最多的三个气温区间分别为-20℃至-15℃、-15℃至-10℃和-25℃至-20℃，对应的比例分别为31%、23%和22%，即气温在-25℃至-10℃区间的比例可达到76%；牙克石市和黑河市在近三个高寒测试季中当年12 月至来年2 月的白天小时平均气温低于0℃、-10℃、-20℃、-30℃的比例分别为99.9% 和99.8%、93.3% 和86.7%、52.7%和33.2%、7.5%和1.8%。

图5 近三个高寒测试季中当年12 月至来年2 月期间白天的小时气温占比统计

5.2 日最低和最高气温出现时间分布

选取近三个高寒测试季的日最高和最低气温数据，统计牙克石市和黑河市的日最低气温和日最高气温出现的时间区间。

近三个高寒测试季中日最低气温出现时间占比统计如图6 所示，由图分析可知：在整个测试季期间，牙克石市的日最低气温出现时间占比最高的三个时间区间分别为7:00-8:00、8:00-9:00 和23:00-24:00；黑河市的日最低气温出现时间占比最高的三个时间区间分别为7:00-8:00、23:00-24:00 和6:00-7:00；牙克石市和黑河市的日最低气温出现在早上6:00-9:00 区间的占比分别为47%和46%。

图6 近三个高寒测试季中日最低气温出现时间占比统计

近三个高寒测试季中日最高气温出现时间占比统计如图7 所示，由图分析可知：在整个测试季期间，牙克石市日最高气温出现时间占比最高的三个时间区间分别为15:00-16:00、16:00-17:00 和14:00-15:00；黑河市日最高气温出现时间占比最高的三个时间区间分别为15:00-16:00、14:00-15:00 和16:00-17:00；牙克石市和黑河市的日最高气温出现在下午14:00-17:00 区间的占比分别为72%和77%。