重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法（GB/T 19754-2005）

1范围 　　本标准规定了重型混合动力电动汽车在底盘测功机或道路上进行能量消耗量试验的试验方法。 　　本标准适用于最大总质量超过3.5t的重型混合动力电动汽车，本标准不推荐对重型混合动力电动汽车在使用空调的状况下进行能量消耗量的试验。 　　2规范性引用文件 　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 　　GB/T 12545.2-2001商用汽车燃料消耗量试验方法 　　GB/T 19753轻型棍合动力电动汽车能量消耗量试验方法 　　GB 18352.1-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法(I) 　　GB/T 12534汽车道路试验方法通则 　　GB/T 19596电动汽车术语 　　3术语和定义 　　GB/T 19596确立的以及下列术语和定义适用于本标准。 　　3.1 　　超级电容器super capacitor 　　可以储存静电并释放电能的装置。 　　3.2 　　机电飞轮electromechanical flywheel 　　可以存储旋转动能，并且可以将动能释放给电机一发电机系统，用于转化成电能的装置。 　　3.5 　　可外接充电式混合动力电动汽车off vehicle chargeable HEV 　　被设计成可以在正常使用情况下从非车载装置中获取电能量的混合动力电动汽车。 　　3.6 　　不可外接充电式混合动力电动汽车non off vehicle chargeable HEV 　　被设计成在正常使用情况下从车载燃料中获取全部能量的混合动力电动汽车。 　　3.7 　　可再充电能量储存系统rechargeable energy storage system(RESS) 　　汽车系统存储能量的部件或系统，通过电机一发电机系统进行充电，或非车载电源系统进行充电，或两者共同作用。混合动力汽车的RESS系统包括动力蓄电池、超级电容器和机电飞轮。 　　3.8 　　净能量的改变net energy change(NEC) 　　RESS系统能量的净改变量，J。 　　3.9 　　驱动能源propulsion energy 　　从汽车消耗的燃料和/或可再充电能量储存系统(RESS)获得的用于驱动汽车的能源。如果能源仅供给汽车附件(如传统汽车中12V/24V的辅助蓄电池)，则不应作为驱动能源看待。 　　3.10 　　驱动系统propulsion system 　　驱动系统指汽车启动后，能够依据驾驶员的操作指令，给汽车提供驱动力的系统。 　　3.11 　　制动能量回收系统regenerative braking 　　汽车减速时，由电机进行汽车制动，由此回馈能量给RESS系统或用于车载附件工作。 　　3.12 　　总燃料能量total fuel energy 　　基于燃料低热值进行计算的总的燃料能量，J。 　　4 NEC的计算方法 　　NEC计算必须在试验过程中监测RESS系统的能量变化。 　　4.1动力蓄电池的NEC可以由公式(1)进行计算 　　4.1.1超级电容器的NEC按照相同的原理进行计算。 　　4.1.2机电飞轮的NEC按照相同的原理进行计算。 　　5试验循环 　　5.1试验循环 　　试验之前，应按照附录A的内容详细地记录汽车参数。对于城市客车，采用图1规定的中国典型城市公交循环，详见附录B。也可以参见附录C和附录D提供的试验循环。经汽车制造厂和检测结构协商，本标准也允许对试验循环工况进行改动和调整，以便更好地体现汽车的使用性能(但需要在试验报告中予以详细说明)。 　　5.2试验循环持续时间 　　重型混合动力电动汽车的评价需要比较长时间的试验运转，因为单一的试验循环不足以使得发动机管理系统给RESS系统提供额外的能量，以影响SOC状态。长时间的试验循环可以增加循环初始及结束时低的净能量变化(NEC)出现的可能性。 　　本标准推荐使用重复运转的试验循环进行约40min的试验。对于城市客车，采用2次重复的中国典型城市公交循环作为试验的行驶循环。统计信息详见表1。 　　6试验准备 　　6.1试验条件 　　试验时，环境温度推荐在5℃-35℃之间。在试验开始和结束时，应记录环境温度。 　　如果进行道路试验，试验条件应当符合GB/T 12534的要求。 　　如果在底盘测功机上进行试验，试验场所必须配备动力蓄电池通风和冷却的装置，飞轮防护罩，防高压装置，以及其他必要的安全防护设施。试验时，可以使用一个定转速风机把冷却空气导向汽车，以保证发动机工作温度满足制造厂的要求。这些风扇应当仅在汽车运行时工作，而汽车关机时必须停止运转。制动冷却风扇可以始终运转。 　　6.2汽车数据的预先收集 　　试验使用的燃料应该符合汽车制造厂的规定。 　　任何与基本程序不同的内容，如试验汽车以不同于混合动力汽车工作模式运行，必须完整地记录以备后续试验再现此试验过程。 　　6.3车辆条件 　　6.3.1车辆性能稳定性 　　试验之前，汽车应该按照汽车制造厂的规定进行里程磨合，或磨合3000km。 　　6.3.2车辆状态 　　6.3.2.1试验汽车性能应当符合汽车制造厂规定，能够正常行驶。 　　6.3.2.2应根据汽车制造厂规定调整发动机、电机和汽车操纵件。 　　6.3.2.3如果汽车的冷却风扇为温控型，应使其保持正常的工作状态。乘客舱的空调系统应当关闭。 　　6.3.3汽车附件 　　汽车必须携带正常附件进行试验(如后视镜，保险杠等)。 　　如果在底盘测功机上进行试验，某些附件(如轮毅盖)可以拆除，以保证底盘测功机试验的安全性。 　　6.3.4试骏汽车载荷 　　根据GB/T 12545.2-2001，除了特殊规定外，M2、M3类城市客车为装载质量的65%；其他汽车为满载，乘员质量及其装载要求按GB/T 12534的规定。 　　6.3.5轮胎 　　应当使用汽车制造厂推荐的轮胎。 　　6.3.5.1轮胎压力 　　对于底盘测功机试验，在试验开始之前，轮胎压力应当设定为汽车在底盘测功机上建立道路阻力系数时的压力值，而且不能超过制造厂的规定值范围。 　　6.3.6润滑荆 　　应该使用汽车制造厂指定的汽车润滑剂。 　　6.3.7换挡 　　驾驶员应当通过使用加速踏板的适当操作或/和换挡转速的准确选择以实现行驶循环所规定的车速与时间的对应关系。应当避免车速变化比理论车速平缓，或有过度的加速踏板扰动的情况，以免引起试验的无效性。 　　加速过程应当根据厂商建议平稳加速。对于手动变速箱，驾驶员应当在最短的时间内完成换挡过程。如果汽车不能以指定的速度加速，那么汽车应当在最大油门踏板下运行直到车速跟踪上理论车速要求。 　　6.3.8车速及公差 　　6.3.8.1车辆加速、等速和用制动器减速时，实际车速与理论车速允许偏差为±3.0km/h。若不使用制动器，车辆减速时间比相应工况规定的时间短，则应在下一个工况时间中恢复至理论循环规定的时间。 　　6.3.8.2在工况改变过程中，允许车速的偏差大于规定值，但超过车速偏差的时间不得大于1.0s。 　　6.3.9制动能量回收 　　如果汽车有制动能量回收的功能，汽车在底盘测功机上进行试验时应当采用与实车相同的控制策略。如果汽车配备了防抱死制动系统ABS，或配备了驱动力控制系统TCS，并且在单轴驱动的底盘测功机上进行试验，汽车的防抱死制动系统ABS或驱动力控制系统TCS有可能会误把未安置于转鼓轮 　　鼓上的不移动的车轮当作故障系统。如果发生此类现象，那么必须对ABS或TCS系统的轮速传感器等进行修正以获得正常的系统工作。 　　6.3.10汽车试验准备和预处理 　　汽车预处理至少应当包括： 　　6.3.10.1燃料箱清空和再充满，或使用一个外部油箱以保证使用的是试验用燃料。 　　6.3.10.2汽车应当使用一个完整的试验循环，紧接着20min的关闭点火锁预置，进行汽车的预处理。 　　6.4预置可再充电能，储存系统(RESS) 　　6.4.1车外充电 　　对于可外接充电的重型混合动力电动汽车的RESS系统，在试验之前应当被充电至汽车制造厂规定的最高荷电状态或汽车制造厂要求的荷电状态。对于不可外接充电的混合动力电动汽车，车外充电仅允许应用于动力蓄电池电量的预置与调整。 　　6.4.2可再充电能量储存系统(RESS)的失效 　　当RESS系统损坏，或RESS系统能量储存能力低于制造厂规定的数值时，该RESS系统应视作失效，应当将失效的RESS系统修复、更换和进行平衡，然后再重新对整车进行试验。使用失效的RESS系统试验的结果应当视作无效。 　　6.5底盘测功机的技术条件 　　如果在底盘测功机上进行试验，对重型混合动力电动汽车应当使用配备下列设施的试验室来进行试验：底盘测功机应当能够模拟重型汽车正常运行时的瞬态惯性载荷、空气阻力和滚动阻力。此时，在行驶循环中不考虑道路坡度的问题。瞬态的惯性载荷应当使用适当尺寸的飞轮或电控功率吸收装置来进行模拟。空气阻力和滚动阻力可以通过相应的计算机控制系统施加一定的吸收功率来完成。空气阻力和滚动阻力应当通过在底盘测功机上模拟道路滑行曲线获得。道路滑行程序详见GB 18352.1-2001的附件CC相关部分。除非混合动力汽车的驱动系统惯量能够被准确地计算获得，否则道路滑行曲线不允许通过数值计算的方法获得。汽车道路滑行的实际质量应当与底盘测功机上准备进行试验的汽车质量一致。汽车应当安装于底盘测功机上，以便能够按照试验循环进行驱动。应当给驾驶员提供显示理论车速和实际车速的司机助显示屏幕，以保证驾驶员能够根据理论循环操作汽车。 　　6.5.1底盘测功机容量 　　底盘测功机的容量应当能够保证准确再现汽车实际行驶时的惯性力、滚动阻力和空气阻力。需要考虑底盘测功机内部的阻尼，避免底盘测功机的机械作用对汽车的能量消耗量产生副作用。 　　6.5.2底盘测功机的标定 　　底盘测功机试验室应该提供底盘测功机生产商推荐的标定程序。 　　6.5.3惯性载荷 　　汽车从完全停止状态起动的惯性载荷需要被正确模拟(例如：用于加速汽车的能量加上滚动阻力和空气阻力的理论计算值应当与实际道路滑行试验结果相一致)。 　　6.5.4道路阻力 　　滚动阻力和空气阻力是不可回收的，可以通过一个功率吸收装置来模拟，滚动阻力和空气阻力可以通过对滑行数据分析比较来核实。 　　6.5.5底盘测功机负荷系数的确定 　　用于模拟道路阻力的底盘测功机负荷系数的确定参照GB 18352.1-2001附录CC的相应规定，按照下面的规定进行： 　　6.5.5.1装备有制动能量回收系统的汽车，如果制动能量回收系统仅仅通过制动踏板来实现功能，那么在道路和底盘测功机上进行滑行试验时，均不需要进行特殊的操作。 　　6.5.5.2装备有制动能量回收系统的汽车，如果至少在部分情况下，当制动踏板没有踩下时，制动能量回收系统开始工作，那么在道路和底盘测功机上进行滑行试验时，需要暂时地使制动能量回收系统处于失效状态，最好通过汽车控制系统软件的临时更改来实现。不建议采用改变汽车的机械状态以解除制动能量回收系统功能的方法(如完全拆除传动轴)。但是，如果改变汽车的机械状态是唯一可行的办法，那么汽车操作时应当采取所有的安全预防措施，并且在道路滑行和底盘测功机滑行时保证汽车的机械更改方式完全一致。在道路和底盘测功机上，采用没有传动轴进行汽车加速的方法应该由汽车制造厂来确定。但是，不允许使用另一辆车推动试验汽车的方式。 　　6.5.5.3当进行道路滑行试验时，汽车装载质量应当与底盘测功机试验时的设定值完全一致。 　　6.5.6底盘测功机的设定 　　底盘测功机的功率吸收应当参照GB 18352.1-2001附件CB的有关规定；底盘测功机的惯量模拟以6.3.4的规定为依据，既可以采用机械惯量模拟装置，也可以采用电惯量模拟装置，或两者共同作用。 　　最好能够保证底盘测功机系统在所有的速度都提供相应的阻力，而不是仅仅在滑行试验的两个特定的车速范围内满足要求。在进行道路和底盘测功机的滑行试验时，均应当把制动能量回收系统功能屏蔽道路和底盘测功机滑行试验，汽车的其他部件都应当处于相同的状态(如，空调关闭等)。 　　6.6试验仪器 　　6.6.1下面为需要使用的和推荐使用的一些试验设备。 　　6.6.1.1一个用于测量车辆速度和距离的试验仪器(如非接触式车速仪)，车速的测量精度为±0.2km/h，时间的测量精度应为±0.1s。燃料消耗量、能量消耗量、车速和时间的测量装置应同步起动。 　　6.6.1.2一个用于实时显示试验循环理论车速和实际车速，指导驾驶员调整车辆行驶速度的辅助司机助显示屏幕。而且实际行驶车速和理论车速应当能够被记录下来，记录频率不得低于1Hz。 　　6.6.1.3用于测量油耗的油耗仪，精度不低于±0.5%测量值；或使用称重法测量燃料消耗量的天平，精度不得低于±0.5%测量值。 　　6.6.1.4测量电流的仪器，精度不低于±0.5%最大测量值，或±0.2%FS。 　　6.6.1.5测量电压的仪器，精度不低于±0.5%最大测量值，或±0.2%FS。 　　6.6.1.6用于测量电容器电压的仪器。 　　6.6.1.7用于测量机电飞轮旋转速度的仪； 　　以及其他可以满足电能量消耗量试验功能要求的仪器，在检定有效期内，可以用于试验，但精度不得低于±0.5%测量值。 　　6.6.2滑行试验测f参数使用仪器的试验精度规定如下： 　　6.6.2.1时间：精度为±0.1s； 　　6.6.2.2车速：精度为10.2km/h； 　　6.6.2.3风速：测量点在距汽车迎风截面的中心点位置前约2m的位置，仪器精度为±1km/h； 　　6.6.2.4环境温度：精度为±1℃； 　　6.6.2.5大气压力：精度为±0.3kPa； 　　6.6.2.6轮胎压力：精度为±5kPa； 　　6.6.2.7汽车质量：精度为±20kg, 　　7试验程序 　　7.1汽车驱动系统的启动和再启动 　　汽车的驱动系统应当按照汽车制造厂提供的用户手册推荐的启动程序进行启动。空调及其他汽车正常运行并不必须用到的车载附件，在试验时应当被断开或屏蔽，除非需要特别评估空调载荷影响的情况 　　7.2预运行 　　试验汽车在进行试验前应进行试验循环的预运行，以使驾驶员熟悉车辆状况及熟练汽车操作。 　　7.3车辆荷电状态的预里 　　对于可外接充电型混合动力电动汽车，在进行试验前，要求对车辆进行充电，充到汽车制造厂规定的最高荷电状态或汽车制造厂要求的荷电状态；对于不可外接充电型混合动力电动汽车，检测部门要求检查车辆处于正常使用的荷电状态，否则进行动力蓄电池的电量调整，达到正常使用的荷电状态。 　　7.4能量消耗量试验的预循环运转 　　车辆在道路或底盘测功机上，使用一个完整的行驶循环进行车辆的预热和预处理，循环结束，关闭点火锁20min，进行车辆预置。 　　7.5能量消耗量试验运转 　　车辆在道路或底盘测功机上，按照行驶循环进行试验。 　　7.6试验循环的次数及其处理 　　要求进行至少3次试验，每次试验都要求进行车辆荷电状态的预置、预循环运转和试验运转。 　　7.7数据记录和结果 　　7.7.1环境数据 　　记录试验时的环境温度、大气压力。 　　7.7.2燃料密度 　　提供并记录燃料密度。GB/T 19754-2005 　　7.7.3 SOC、动力蓄电池电压和NEC 　　RESS系统在试验开始和结束时刻的SOC和动力蓄电池电压应当进行记录。 　　7.7.4行驶距离 　　测量和记录汽车在道路或底盘测功机上的实际行驶距离，单位为千米(km)。 　　7.7.5燃料消耗 　　采用油耗仪或称重法测量燃料消耗，燃料消耗用体积表示单位为升(L), 　　7.7.6电能量耗NEC 　　测量并计算汽车在整个试验循环过程中RESS系统的NEC，并记录结果。对于动力蓄电池，应当对动力蓄电池的充、放电电流和电压以不低于20Hz的频率连续地进行测量，按照4.1的规定进行积分，以准确确定车辆行驶过程中动力蓄电池的NEC。 　　7.7.7能量消耗量 　　汽车的能量消耗量试验结果应当表示为汽车每行驶100km消耗燃料多少升(单位为：L/100km)和汽车每行驶100km消耗电量多少瓦时(单位为：Wh/100km)；也可以使用附录D所提供的换算关系，计算汽车每行驶100km等效消耗燃料多少升(单位为：L/100km)。 　　7.8试验的有效性 　　对于每种试验循环，至少要获得3次有效的检测结果。然后，求取燃料消耗量和电量消耗量的平均值作为车辆的能量消耗量结果。 　　如果在试验过程中的任何时刻，汽车驱动力无法满足速度要求，或由于汽车的RESS系统能量过低，驾驶员不能继续进行驾驶，则该试验过程应当认为无效。RESS系统应当被重新充电，试验程序应当重新启动开始。 　　8最终的试验报告 　　最终的试验报告应当包括汽车配置、试验循环和7.7中所定义的所有测量参数和结果。