车辆低温起动试验典型地域温度分布研究

程建康 姜晓来 赵俊 程汉收 陈荣桐

摘  要：本文结合GB/T 12535《汽车起动性能试验方法》和GJB1763《军用越野汽车气候适应性要求》对车辆低温起动试验进行了简介。选择合适的地域开展低温起动试验对于提升试验效率具有重要意义。本文对低温起动试验典型地域五大连池、牙克石、漠河三地区温度分布进行了对比分析。通过对三地区2011年～2021年最低温度数据分析发现：三地区均具有良好的低温条件，均能够满足GB12535对车辆起动试验的温度条件要求；2021年冬季漠河满足不高于-32℃天数分别比牙克石和五大连池多21天和30天；通过对漠河2011年～2021年最低温度数据分析发现，低温气候没有发生明显变化。

关键词：车辆试验；最低温度；冷起动；地域

中图分类号：U467       文献标识码：A      文章编号：1005-2550（2023）02-0073-05

Analysis of Temperature Distribution in Typical Areas of Vehicle Cold Starting Test

CHENG Jian-kang， Jiang Xiao-lai， Zhao Jun， Cheng Han-shou， Chen Rong-tong

（ National Automobile Quality Supervision and Inspection Center （Xiangyang），  Xiangyang 441004， China）

Abstract： This paper introduces the low-temperature starting test of vehicles in combination with GB/ T 12535 “test method of vehicle starting performance” and GJB 1763 “climatic adaptability requirements for military off-road vehicles”. It is of great significance to select a suitable region to carry out the low-temperature start-up test for improving the test efficiency. In this paper， the temperature distribution of Wudalianchi， Yakeshi and Mohe， which are typical areas of low temperature start-up test， is compared and analyzed. Through the analysis of the minimum temperature data of the three regions from 2011 to 2021， it is found that the three regions have good low temperature conditions， and can meet the temperature requirements of gb12535 for vehicle starting test; In the winter of 2021， the number of days that Mohe can meet the temperature not higher than - 32 ℃ is 21 days and 30 days more than Yakeshi and Wudalianchi respectively; Through the analysis of the minimum temperature data of Mohe from 2011 to 2021， it is found that the low-temperature climate has not changed significantly.

Key Words：  Vehicle Test; Minimum Temperature; Cold Start; Area

程建康

毕业于哈尔滨工业大学，本科学历，现就职于国家汽车质量检验检测中心（襄阳），高级工程师，主要从事整车与动力系统试验研究，已发表文章7篇，获得专利6项。

我国地域辽阔，南北跨度较大，车辆性能需要满足丰富的气候环境要求。同时，车辆起动性能是车辆基本性能之一，它直接决定了车辆能否执行用户载运需求。影响车辆起动性能的因素很多，其中低温是重要的影响因素。在低温条件下发动机机械阻力增加，电池耗电速度加快，燃料雾化效果变差等原因会造成车辆起动性能有所下降。我国对车辆起动性能领域标准法规建设非常重视，尤其是随着纯电动技术、混合动力技术、燃料电池技术的蓬勃发展，车辆动力系统日渐呈现出多样化的局面。2021年更新颁布的GB/T 12535《汽车起动性能试验方法》对不同动力种类车辆低温起动试验进行了详细的要求，其中对内燃机车辆、混合动力车辆、纯电动车辆低温试验条件分别作出了规定。内燃机车辆需要满足-30±2℃的低温起动环境条件，纯电动汽车和增程式电动汽车需要满足-20±2℃的低温起动环境条件，可外接充电式混合动力汽车需要满足-30±2℃的低温起动环境条件，燃料电池电动汽车需要满足-10±2℃的低温起动环境条件。

軍用车辆应用范围更为广阔，因此对车辆低温起动性能有着更加严苛的要求。因此，无论民用车辆还是军用车辆，都需要选择合适的地域开展低温起动试验，验证车辆低温起动性能。我们国家南北地域跨度较大，地理环境较为丰富，海拔高度跨度很大，满足车辆低温起动试验的地域较多，主要分布在东北地区的黑龙江省五大连池、漠河以及内蒙古的牙克石等地。为了更加准确高效选择低温起动试验验证地域，本文结合GB/T 12535《汽车起动性能试验方法》以及GJB1763中对车辆低温起动试验环境要求，对五大连池地区、漠河地区、牙克石等三地区冬季温度进行了对比分析，为汽车企业开展寒区试验提供参考。

1    标准法规对于低温起动试验的环境要求

GB/T12535《汽车起动性能试验方法》 中分别针对内燃机汽车、纯电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车等提出了起动试验的低温环境温度要求，如表1所示：

相比GB/T12535-2007，本次修订完善了多项内容，具体包括修改了-35℃的低温环境要求，更改为选做项，因为根据近10多年的东北地区最低温度记录，-35℃的环境温度每年最多只有一周时间，而且每天达到的时间很短，民用车辆在此环境使用概率较低。

结合新能源技术发展，增加了纯电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池汽车的起动性能环境要求，根据现阶段纯电动汽车的技术水平，保持了和GBT28382-2012-纯电动乘用车 技术条件的协调一致性。GB/T12535-2021增加了电式混和动力汽车和不可外接充电式混合动力汽车的起动性能环境要求，根据车辆的自身工作特点，选择不同的低温环境。起动机接通后，应在标准中表3规定的拖动时间内进行试验，若发动机能起动自行运转，则判定起动成功；若发动机未能自行运转，则判定起动失败。连续进行起动试验次数应不超过表3 要求，每次起动间隔时间应不小于2分钟[1]。

在军用车辆领域，GJB 1172《军用设备气候极值 地面气温》中提到，在全国671个测站中，低气温单站记录极值低于-48℃的测站有黑龙江的漠河（-52.3℃）、图里河（-50.2℃）、呼玛（-48.2℃）、孙吴（-48.1℃），内蒙古的根河（-49.6℃）、海拉尔（-48.5℃），新疆的富蕴（-51.5℃）、清河（-49.7℃）等[2]。时间风险率20%的低气温全国工作极值为-41.3℃，出现于黑龙江漠河。GJB 1763中对车辆低温起动试验方法及要求做了明确的规定，军用越野汽车应能适应我国及周边地区的气候环境，在GJB 1763所规定的工作气候极值条件和典型气候环境下，军用越野汽车应能正常工作。其中在气候极值部分中提到，低气温极值为-41℃（时间风险率为 20%）[3]。

如何快速找到满足试验条件的低温环境，并且预留足够的试验时间，是众多汽车厂家需要研究的问题。本文对漠河、五大连池以及牙克石等典型寒区试验地域进行温度分析，对于开展寒区试验尤其是低温起动试验研究具有重要意义。

2   满足低温起动试验环境要求的地域

无论是民用领域的-30±2℃低温环境，还是军车领域的-41℃低温环境，都需要结合我国地理和气候条件来确定满足验证环境的地域。我国东北地区的黑龙江省及内蒙古东部地区是我国冬季温度较低的地区。

图1为2021年冬季黑龙江省漠河地区、五大连池地区以及内蒙古牙克石地区的气温情况。

通过图1可以看出，2021年冬季以上三个地区均存在满足民用领域的-30±2℃低温环境，最低气温出现在12月份中下旬。表2为三个地区低温天数的对比。通过统计发现，三个地区均存在较长时间满足GB/T12535中-30±2℃低温环境，其中牙克石52天，五大连池51天，漠河72天。三个地区仅有漠河存在满足GJB1763中-41℃低温环境，并且时间较短仅有4天。

通过以上分析，漠河、五大连池、牙克石三地区均具有良好的低温条件，均能够满足GB12535对车辆起动试验的温度条件要求；2021年冬季漠河满足不高于-32℃天数分别比牙克石和五大连池多21天和30天。2021年满足GJB1763中-41℃低温起动验证试验只能在漠河进行。

3    三地区温度变化趋势

为了掌握典型地域温度变化趋势，给预测后续低温起动试验适宜地区提供依据，本文对五大连池、牙克石、漠河三地区低温天数和最低气温变化趋势进行了对比分析。

3.1   低温天数对比

图2为五大连池、牙克石和漠河三地区低温天数对比情况。总体来看，漠河低温天数最多，其次为牙克石，五大连池低温天数最少。从满足法规GB/T12535中-30±2℃低温要求的环境来看，2018年五大连池地区不高于-28℃的天数为4天，不高于-30摄氏度的天数为2天。考虑到试验存在失败及状态调试等问题，2018年在五大连池开展低温起动试验风险较高。除2018年以外，三地區均有较长时间能够满足低温起动试验的环境条件。

3.2   最低温度对比

针对3.1中涉及的2018年五大连池低温天数明显下降的问题，本文对2011年至2021年共计11年最低温度进行了统计分析。图2为三地区12月低温数据情况，其中平均低温指的是本年度12月份中按天计算每天最低温度数据的平均值，最低气温指的是本年度12月份中出现的最低气温极值。

通过图3可以看出，漠河在最低气温方面具有明显优势，2011年至2021年冬季，漠河12月最低气温和平均低温均低于五大连池和牙克石地区。2018年12月份五大连池地区最低气温和平均低温均明显高于牙克石地区和漠河地区。结合表3三地区温度数据统计来看，2018年12月五大连池地区最低温度为-26℃，平均低温为-22℃，而牙克石地区平均低温为-28℃，最低温度为-34℃，漠河更低，12月份平均低温为-35℃，最低气温达到了-43℃。

通过对三地区2011年至2021年12月份平均低温和最低温度对比发现，五大连池仅有2018年气温较高，其余年份均低于-32℃，均能够满足GB/T12535规定的低温起动试验环境要求，因此2018年五大连池冬季气温较高应属于偶发情况。表3中对2011年至2021年冬季12月份低温数据的标准偏差δ进行了计算，漠河地区平均低温标准偏差为2.42，最低温度标准偏差为2.69，明显优于五大连池和牙克石地区，低温气候稳定性最好。牙克石地区，平均低温标准偏差为3.35是三地区中最大值，最低温度标准偏差为3.23，优于五大连池地区。五大连池地区平均低温标准偏差为3.04，优于牙克石地区，最低温度标准偏差3.72，是三地区中最大值。

综合以上，从低温条件来看，漠河地区低温优势明显，低温天数较多，最低气温低于其余两个地区，也是三地区中唯一满足GJB1763中-41℃环境条件的地区。

4    小结

本文对车辆低温起动试验典型地域温度分布进行了研究，通过低温数据和低温天数对比发现：

（1）GJB1763中 -41℃低温起动试验开展优先选择漠河地区；

（2）漠河地区低温天数和最低气温、低温气候稳定性优势明显；

（3）2018年五大连池地区12月低温气候应为偶发情况；

（4）车辆冬季试验包含项目较多，本文仅从低温起动试验角度进行分析研究，具体选择时应当结合开展项目的具体需求通过气温、降雪、风速等综合考虑。

参考文献：

[1]GB/T 12535《汽车起动性能试验方法》.

[2]GJB 1172 《军用设备气候极值 地面气温》.

[3]GJB 1763 《军用越野汽车气候适应性要求》.

[4]赵红星，方红燕. 我国冬季汽车试验场能力分析及发展建议[J]. 汽车工业研究， 2017（11）：33-37.

[5]孙建忠，李泽艺等. 汽车寒区试验场基础技术研究[J]. 汽车工业研究，2018（12）：21-27.

专家推荐语

杨国权

东风特种装备事业部

整车开发部总工程师  高级工程师

文章结合相关国家标准和国家军用标准对低温起动试验的环境要求，对汽车低温起动试验典型地域温度分布进行了研究，尤其是基于历史统计数据，对漠河、牙克石、五大连池等地域冬季历年温度进行了较为详尽的对比研究。文章思路清晰，数据详实，具有一定创新性，对于汽车厂家选择寒区试验地域、开展寒区低温起动试验有较大参考意义。