電動汽車的動力性測試方法標準簡析

張明君，溫泉，韓玉環(huán)，王仁廣

(中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300)

電動汽車的動力性測試方法標準簡析

張明君，溫泉，韓玉環(huán)，王仁廣

(中國汽車技術(shù)研究中心，天津 300300)

針對ISO、SAE、UNECE、JEVS等國外標準具體規(guī)定，就純電動汽車和混合動力汽車的動力性測試方法進行簡要介紹和分析，給出國際標準化組織、美國SAE、歐盟ECE、日本等幾個標準之間的相同和不同點，以期加深對具體測試方法的理解和應(yīng)用。

純電動汽車；混合動力汽車；測試方法；動力性；標準對比

0 引言

節(jié)能及新能源汽車的發(fā)展，對此類車輛動力性測試提出了新的要求。雖然不同標準在這方面的測試差別不大，但在細節(jié)方面還是存在一些差異。作者選擇了ISO8715-2001《電動汽車道路運行特性》[1]、SAE J1666 MAY1993《電動車輛的加速、爬坡、減速試驗規(guī)程》[2]、ECE R68《關(guān)于就最大車速的測量方面批準包括純電動車輛在內(nèi)的機動車的統(tǒng)一規(guī)定》[3]、日本JEVS的系列標準對純電動汽車的動力性測試方法、美國Advanced Vehicle Testing Activity[4]的測試方法進行簡要分析。我國GB/T 18385-2005《電動汽車動力性能試驗方法》[5]主要參照ISO 8715-2001制定并做了修改，使之適用范圍擴大到3.5 t以上的純電動汽車。

混合動力標準有EN 1821-2《電動車輛道路性能試驗方法第2部分熱力、電力混合動力電動汽車》[6]、美國行業(yè)推薦標準ETA TP002《電動汽車加速、爬坡性能和減速試驗規(guī)程》[7],我國國家標準19752-2005《混合動力電動汽車動力性能試驗方法》[8]是參照以上兩個標準制定的。

1 純電動車的動力性測試方法分析

純電動汽車的動力性測試基本包括加速、最高車速、爬坡車速、最大爬坡度幾個方面，但不同標準的測量內(nèi)容和測試條件有些差別。

就純電動車的動力方面，ISO標準對加速能力的測試只規(guī)定了0～50 km/h的情況，隨著純電動車最高車速的提高，這一加速能力測試要求明顯不足。在最高車速方面，基本上是1 km和30 min最高車速兩種，考慮到電池SOC的差異對加速能力的影響，需要測試不同SOC對加速能力和爬坡性能的影響。不同坡度的爬坡車速測試方面，具體測試坡度大小的規(guī)定有差異。在坡道起步能力或最大爬坡度方面，標準規(guī)定有的考核最大爬坡度，有的考慮坡道起步能力，對應(yīng)的測試或者計算方法也有差異。

1.1 ISO 8715-2001的測試方法分析

ISO 8715-2001規(guī)定了純電動汽車的速度、加速度、爬坡性能測試方法,適用于3.5 t及以下乘用車和輕型卡車。具體動力性參數(shù)包括：最高車速(1 km)、30 min最高車速、0～50 km/h加速性能、50～80 km/h加速性能、4%和12%坡度的爬坡車速、坡道起步能力。

車輛在試驗前充滿電后，應(yīng)以制造廠家估計的30 min最高車速的80%速度行駛5 000 m對電機和傳動系統(tǒng)進行預熱。標準明確規(guī)定，最高車速和30 min最高車速的測量都應(yīng)該在車輛預熱后完成，SOC在90%～100%之間；對于按照規(guī)程連續(xù)進行的加速、爬坡車速、坡道起步測試應(yīng)在最高車速完成后放電40%后進行，此時的SOC大約為50%～60%，如果單獨進行這些測試，電池要通過放電使SOC達到以上范圍要求。

30 min最高車速應(yīng)在道路或測功機上完成。最高車速在直道或者環(huán)路上完成，雙向進行取平均值。單向道路需要進行兩次取平均值，并進行風速修正。0～50 km/h加速性能試驗、50～80 km/h加速性能試驗都在試驗道路上雙向測試取平均值。爬坡車速在測功機上完成，根據(jù)4%和12%的坡道在測功機上設(shè)定阻力分別連續(xù)測試。坡道起步能力測量規(guī)定在一個接近最大爬坡度的坡道上進行，并根據(jù)廠家提供的坡度值和實際坡度值之間的差別來調(diào)整配重。

1.2 SAE J1666 MAY1993的測試方法分析

SAE J1666 MAY1993已經(jīng)暫停使用，新版本還沒有出來。但在別的標準中有引用，跟別的同類標準不太一樣，對于測試初始SOC影響效果的試驗，應(yīng)該采用電池SOC分別為20%、60%、100%3種情況進行。

平路上的加速特性、3種不同SOC情況下的車輛最大加速度可以在路面或測功機上進行，重復試驗不得再重新充電。最大爬坡度在3種不同SOC情況下，采用額定車重和車輛速度接近0時的牽引力計算得到。測試不同SOC狀態(tài)下的牽引力，每個SOC測量兩次，取二者中的較小者用于計算。爬坡車速在3種不同SOC情況下，可以采用計算分析法或測功機兩種方法；計算法根據(jù)加速試驗曲線得到不同SOC下對應(yīng)車速下的加速度，然后根據(jù)給定公式計算對應(yīng)速度下的坡度。減速按照常規(guī)車加速測量方法進行，參見SAE J834d和J992b?；袦y試用于測量道路阻力，用于測功機的模擬阻力的設(shè)定。

1.3 ECE R68的測試方法分析

ECE R68只是規(guī)定了最高車速(1 km)、30 min最高車速的測量。測試時要求動力電池充滿電，允許在直路或者環(huán)路上進行測試。在直路上一般要求雙向測試，特殊情況下可以單向測試。跟我國國標不一致的方面就是試驗次數(shù)要求較多，雙向來回3次，單向需要重復3次，以減少誤差影響。在環(huán)路上測試最高車速時，要記錄一個完整環(huán)路所用的時間，并且測試要3次以上，每次測量得到的數(shù)值差別應(yīng)不大于3%。測試時車輛經(jīng)過的距離不應(yīng)小于2 000 m。在環(huán)路上進行30 min最高車速測試時，測試車輛按照制造廠提供的速度值運行30 min，速度誤差不應(yīng)超過±5%。

1.4 日本系列標準對動力測試規(guī)定的分析

日本JEVS對動力性測試通過一系列標準來明確：JEVS Z 109：1995 電動車輛加速性能試驗方法、JEVS Z 110：1995 電動車輛最大巡航車速試驗方法、JEVS Z 102: 1987 電動汽車最高車速試驗方法、JEVS Z 112:1996 電動車輛爬坡能力試驗方法，不同標準的具體測試內(nèi)容各有側(cè)重。

1.4.1 JEVS Z 109的測試方法分析

該標準規(guī)定了電動車輛道路加速性能的試驗規(guī)程。按車輛制造廠規(guī)定用充電器將電池充滿電，試驗車輛應(yīng)以30 min最高車速80%的恒定速度行駛15 min進行主電池放電調(diào)整。車輛從靜止迅速加速，分別測量到達200～400 m 標志時的時間。連續(xù)記錄車速表讀數(shù)每增加10 km/h所需要的時間，直到車輛達到400 m標志為止，速度從10～30 km/h的測量數(shù)據(jù)可以省略。該方法記錄給出車輛從啟動到400 m之間車速每增加10 km/h所需要的時間，可以明確給出從起步至400 m之間的10的整數(shù)倍車速的加速性能。

1.4.2 JEVS Z 110的測試方法分析

該標準規(guī)定了30 min最高車速和1 km最高車速試驗的試驗規(guī)程，按車輛制造廠規(guī)定的方法和充電器將電池充滿電。30 min最高車速測量應(yīng)使試驗車輛在跑道上加速，時間的測量應(yīng)在車輛速度達到30 min最高車速估計值時開始；車輛應(yīng)在環(huán)形跑道上持續(xù)保持30 min最高車速行駛,然后測量30 min內(nèi)車輛行駛的里程計算并修正，修正系數(shù)根據(jù)車上里程表標定后得到。1 km最高車速試驗，道路應(yīng)包括跑道和1 000 m的測量區(qū)，在測量區(qū)的兩端應(yīng)設(shè)置標志；試驗車輛應(yīng)在跑道上加速，在到達測量區(qū)之前達到最高車速,測量兩標志之間行駛的時間和反方向行駛時間，取算術(shù)平均值。

1.4.3 JEVS Z 102的測試方法分析

該標準規(guī)定了道路用電動汽車最高車速試驗方法。在加速區(qū)段試驗汽車加速行駛，在測量區(qū)段試驗汽車保持最高車速。在測量區(qū)段若能保持最高車速，則可縮短加速區(qū)段。在測量區(qū)段測量從第一標識點到第三標識點所需的時間，計算出最高車速。這個測量可以直觀理解成為200 m最高車速，從具體測量方法來看在數(shù)值上應(yīng)該比較接近1 km最高車速。

1.4.4 JEVS Z 112 的測試方法分析

該標準規(guī)定了測量電動車輛道路爬坡能力的試驗規(guī)程，爬坡能力試驗包括最大爬坡度和坡道車速試驗，也可以用測功機來進行試驗。按車輛制造廠規(guī)定的方法用充電器使主電池達到充滿狀態(tài)，處在最大裝載條件下。

最大爬坡度可以使用場地測試，沒有合適坡度可以通過調(diào)整裝載質(zhì)量的方法，并轉(zhuǎn)換計算；也可以通過測量最大驅(qū)動力或者電機扭矩來具體計算得到。爬坡車速試驗可采用長1 km、坡度12%的坡道。車輛以正常換擋方法通過1 km坡道所需最短時間來確定平均速度。如果沒有合適長坡，坡度12%的坡道車速可以由轉(zhuǎn)矩、速度特性曲線與行駛阻力曲線來綜合計算確定。

其他國家的標準中對于爬坡車速還有一個4%坡道車速測試，這些標準中給出的測量動力性參數(shù)都是基本參數(shù)，對于全面評價一個純電動整車的動力性能來說還顯得不足。

1.5 美國Advanced Vehicle Testing Activity的測試分析

美國Advanced Vehicle Testing Activity 測試電動汽車的動力性參數(shù)與以上標準不太相同，主要有：0～96 km/h(0～60 mph)加速性能，記錄加速時間和電池峰值放電功率；最大車速：0～0.4 km(0～1/4英里)車速、0～1.6 km(0～1英里)車速；不同坡度(0%、3%、6%)的超車時間(56～88 km/h(35～55 mph)、88～104 km/h(55～65 mph)、56～112 km/h(35～70 mph)、88～128 km/h(55～80 mph))；25%坡度上的爬坡車速。

這個方法對電動車輛的測試跟別的標準相比，差別在于它給出了不同坡度情況下的坡道加速性能的規(guī)定，可以理解為坡道上的超車性能測試；另外25%的爬坡車速測試中規(guī)定的坡度也比較大，這些測量參數(shù)具有實用參考價值。

2 混合動力汽車的動力性測試分析

混合動力汽車動力性的主要標準有歐洲標準EN 1821-2，具體測量分為純電動和混合動力兩種模式，并且兩種模式下的測試項目需要一起進行。

HEV在純電動模式下的動力性測試比純電動車的項目要少，只有最高車速、0～50 km/h加速性能、爬坡車速、坡道起步能力4項，這4項測試只針對那些具有純電動模式的HEV車輛，并且有些項目不能做可以不做。

HEV在混合動力模式測量參數(shù)主要有：混合動力模式下的最高車速、0～100 km/h加速、30 min最高車速、爬坡車速、坡道起步。純電動模式下的最高車速、0～50 km/h加速、爬坡車速、坡道起步。在EN標準中明確規(guī)定了具體的實驗順序，分成兩個階段，每個階段都要充滿電、預熱車輛，然后開始具體測試。沒有明確說明測試的具體SOC值，但從具體過程來看也是在車輛的SOC比較高的情況下進行測量。

3 結(jié)束語

通過以上對電動汽車動力性相關(guān)標準的簡單介紹，可以基本明確各標準的主要特點、測試性能參數(shù)內(nèi)容、測試方法的異同點。各標準的內(nèi)容規(guī)定信息量很大，對電動汽車動力性的具體測量方法的研究也隨著技術(shù)發(fā)展不斷完善和深入。

[1]ISO 8715-2001 Electric Road Vehicles——Road Operating Characteristics[S/OL].[2017-01-10].https://www.iso.org/standard.

[2]SAE J1666 MAY1993 Electric Vehicle Acceleration,Gradeability,and Deceleration Test Procedure[S/OL].https://saemobilus.sae.org.

[3]ECE R68 Measurement of the Maximum Speed,Including Electric Vehicles[S/OL].http://www.unece.org/trans/main/wp29.

[4]Vehicle Technologies Office.Advanced Vehicle Testing Activity Data and Results[DB/OL].[2016-10-03].https://energy.gov/eere/vehicles.

[5]GB/T 18385-2005電動汽車動力性能試驗方法[S].

[6]EN 1821-2 Electrically Propelled Road Vehicles-Measurement of Road Operating Ability:Part 2:Thermal Electric Vehicles[DB/OL].[2017-03-10].http://www.docin.com/p-553726157.html.

[7]ETA TP002 Implementation of SAE Standard J1666 May93-Electric Vehicle Acceleration,Gradeability and Deceleration Test Procedure[DB/OL].[2016-10-03].https://avt.inl.gov/publication/eta-tp002.

[8]GB/T 19752-2005 混合動力電動汽車-動力性能-試驗方法[S].

AnalysisonTestMethodsofPowerPerformanceforBEVandHEV

ZHANG Mingjun，WEN Quan，HAN Yuhuan，WANG Renguang

(China Automotive Technology and Research Center,Tianjin 300300,China)

Basing on the detail description of different standards made by ISO, SAE, UNECE and JEVS, the test methods for power performance of battery electric vehicles and hybrid electric vehicles were brief introduced and analyzed to present their main different and same points, which could benefit understanding and application to these standards.

Blade electric vehicles; Hybrid electrical vehicles; Test methods；Power performance；Standards comparison

2017-04-05

張明君(1973—),男，學士，高級工程師，研究方向為汽車性能測試。E-mail:tianyu97@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.08.024

U469.72

A

1674-1986(2017)08-093-03