陈光 张妍懿 郝冬 王晓兵 王仁广
(中国汽车技术研究中心)
随着中国汽车行业的迅猛发展,国内电动汽车占有率迅速攀升。目前已有针对电动汽车一系列标准,但没有覆盖电动汽车的全部关键性能,尚不足以全面地评价和反映电动汽车的关键技术状况;某些关键性能在国外已有相关标准,但国内还没有采用;此外,动力电池性能受环境影响较大,导致电动汽车的关键性能受到使用条件影响程度较大。部分电动汽车相关国家标准借鉴了传统车的对应标准,对于电动汽车使用条件对其影响的考虑不足,测评结果不能够反映实际使用中电动汽车的性能,导致消费者实际用车的体验与依据国标测试的官方数据相差较大。为了更好地引导消费者准确了解电动汽车,促进行业技术进步,推动中国电动汽车行业发展,中国汽车技术研究中心组织17家整车企业成立了EV-TEST评价规程工作组。为期近1年时间,建立了EV-TEST电动汽车测试评价体系,并在2017年5月正式推出,文章主要对该评价体系的关键性能指标的选择确定进行具体讨论和分析。
考虑不同类型电动汽车面对的消费者群体和使用场景不同,EV-TEST的测试评价体系分为2组,具体如下:
1)微车组:长度小于4 m的乘用车;2)常规车组:微车组以外其他乘用车。
随着电动汽车行业的发展和EV-TEST的改版,分组方法后续将会有所调整。2组的测试评价体系框架基本相同,测试方法相同,主要在评分方法有所调整,下面主要以常规车组具体指标的确定为例进行具体分析。
EV-TEST体系是考虑消费者购买和使用电动汽车时,最关注的性能指标而制定的。微型乘用车和其他类别乘用车的消费者群体不同,使用情境也有所不同,所以指标体系也应有不同。经过深入分析讨论,EV-TEST常规车组指标体系制定,如图1所示,包括续驶、电耗、充电、安全和动力5个一级指标,下面又细分为14个二级指标。
图1 EV-TEST常规车组评价指标体系
电动汽车的纯电动续驶里程,直接影响到消费者的日常出行,是消费者最关注的性能指标,也是消费者日常使用体验的最直接性能指标之一。为此,将续驶设置为EV-TEST指标体系的一级指标。
GB/T 18386—2005《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》[1]中规定了续驶里程测试方法:即常温下的NEDC工况法和60 km/h等速法。消费者购车获取的官方续驶里程信息为按照国标测试的数值。另外,中国地域辽阔,大部分地区夏冬温度变化较大,车辆空调长期处于开启状态。温度和空调都对电动汽车续驶里程有很大影响,这直接导致实际续驶里程体验远低于官方信息。目前,国内及国际上并无相关标准考虑到不同温度和空调使用条件下的续驶里程测试方法。另外,受到驱动电机持续工作和电池持续大功率放电对续驶里程的影响,电动汽车在高速行驶时的续驶里程较国标测试数值也有下降。基于以上原因,一级指标续驶中下设4个二级指标。
1)常温续驶里程。按照GB/T 18386—2005[1]中NEDC工况法测试方法,测试电动汽车常温下的续驶里程。在EV-TEST评分体系中,使用该续驶里程测试结果作为评分依据。
2)高温续驶里程。测试评价电动汽车在夏季车主开启冷风空调下的续航能力,但目前国内及国际上均无此类测试方法。为此,工作组制定《EV-TEST电动汽车测试规程》[2]给出了具体测试方法,测试在高温、冷风空调开启、NEDC工况下的电动汽车续驶里程。在EV-TEST评分体系中,使用高温续驶里程测试结果相对于常温续驶里程的下降率作为评分依据。
3)低温续驶里程。测试评价电动汽车在冬季开启暖风情况下的续航能力,但目前国内及国际上均无此类测试方法。按照EV-TEST测试规程中规定的测试方法,测试在低温、暖风空调开启、NEDC工况下的电动汽车续驶里程。在EV-TEST评分体系中,使用低温续驶里程测试结果相对于常温续驶里程的下降率作为评分依据。
4)高速续驶里程。测试评价电动汽车在持续高速(100 km/h)情况下的续航能力,但目前国内及国际上均无此类测试方法。按照EV-TEST测试规程给出的测试方法,测试在持续高速工况下的电动汽车续驶里程。在EV-TEST评分体系中,使用高速续驶里程测试结果相对于常温续驶里程的下降率作为评分依据。
电动汽车电耗水平直接影响消费者日常用车花费,是消费者关注的指标;电耗水平是车辆节能技术水平的综合体现,电耗指标可以引导汽车节能技术发展。为此,将电耗设为EV-TEST指标体系的一级指标。
电耗的测试与常温续驶里程测试同步进行,所以EV-TEST规程中测试方法未将续驶和电耗测试分开,综合制定了续驶里程和能量消耗率的试验方法。
考虑到高温、低温和高速下电耗的上升率和续驶里程的下降率基本一致,所以EV-TEST评价体系中,一级指标电耗下只设立常温下电耗这个二级指标。
充电性能是电动汽车最基本的性能之一,直接影响到消费者日常消费体验,是消费者最关心的问题之一,为此,将充电性能设为一级指标。一级指标充电下设3个二级指标。
1)车桩兼容性。充电兼容性直接决定消费者使用电动车辆时能否正常充电。国家标准中有针对电动汽车和充电设备的充电兼容性的测试方法,然而,实际使用情况下的各种复杂因素,导致通过国家标准测试的真实车辆和真实充电桩匹配充电时,还可能出现充电不兼容的情况,大大影响了消费者的使用体验。
目前国内及国际上均无此类测试方法,为此,EV-TEST测试规程中给出了测试方法,规定了电动汽车实车与交流充电桩和直流充电桩互相匹配时的充电兼容性的测试方法,其中包括交流充电和直流充电测试方法。
由于目前我国充电桩品牌繁多,以及充电相关国家标准新旧交替的原因,已有的充电桩质量参差不齐。为了引导、鼓励充电桩的生产企业根据新版国标更新设置,本规程全部使用符合2015年新发布的GB/T 20234—2015[3],GB/T 27930—2015[4],GB/T 18487—2015[5]要求的交流充电桩和直流充电桩进行测试。
2)百公里充电时间(包括交流充电和直流充电)。电动汽车的充电时间直接关系消费者日常使用,是消费者非常关心的问题。充电时间对于消费者来说是比较直观的指标,然而续驶里程、电池容量不同的车辆充电时间明显不同,充电时间不具备直接可比性;充电速率能够客观评价不同电动车辆的充电能力,但是不够直观且不易被消费者理解。为此提出了“百公里充电时间”这一概念,这个概念可理解为支持电动汽车行驶100 km所需要的充电时间。这一指标既能够方便消费者理解,也能够在相同标准上客观评价不同电动汽车的充电能力。
目前国内及国际上均无此类测试方法,EV-TEST测试规程中给出了测试方法,规定了电动汽车百公里充电时间的测试和计算方法,包括交流充电和直流充电测试方法。
3)充电抗扰。车辆充电抗扰性能是评价车辆对复杂或极端充电条件下的适应性,也是直接影响到用户体验的项目。EV-TEST体系根据欧盟法规ECE R10《Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to electromagnetic compatibility》[6]中充电抗扰测试方法,参考其中浪涌(Surge)、电快速瞬变脉冲群(EFT)2项充电状态抗扰测试方法,对来自电网的典型干扰形式进行模拟,用以评价充电过程的可靠性,以及在电网存在干扰状态下的充电稳定性。
汽车安全是任何类型汽车的消费者都关心的话题,EV-TEST体系将安全设立为一级指标。由于碰撞安全将在C-NCAP体系下进行评价,并于2018年发布,所以此版EV-TEST体系中并不包含碰撞安全指标。EV-TEST安全指标关注电动汽车相对于传统汽车的“电”特殊安全项目,设立4个二级指标,包括3项基本指标和1项加分指标。
1)涉水电安全。近年来,每到雨季各地就会出现道路大面积深度积水情况,消费者关心电动汽车在涉水时的电安全。EV-TEST按照DB31/T 634—2012《电动乘用车运行安全和维护保障技术规范》[7]进行涉水试验,涉水结束后按照GB/T 18384.3—2015《电动汽车安全要求第3部分:人员触电防护》[8]进行绝缘阻值试验。
2)电磁辐射。当下社会,消费者对于电磁辐射的关注程度日益增加,对于电动汽车电磁辐射影响的讨论和质疑声不绝于耳,是消费者非常关心的问题。该项测试依据日本标准JASO TP-13002:2013《关于汽车人体暴露的磁场检测方法》[9]进行。
3)电磁抗扰。电动汽车采用纯电驱动,电磁兼容性能尤为重要,在电磁干扰环境下电动汽车的功能是否正常,直接影响到消费者用车安全。该项测试依据欧盟法规 ECE R10《Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to electromagnetic compatibility》[6]中电磁抗扰测试方法、频率范围、限值要求进行。
4)电池包防水(加分项)。电动汽车电池包根据GB 4208—2008《外壳防护等级(IP 代码)》[10]测试,通过IPX7防护等级测试,是电池包防水性能的优秀体现,为此设该项目为加分项。
动力性并不是电动汽车相对于传统汽车所特有的项目,但也是消费者购买汽车时最常考虑的性能指标之一。EV-TEST体系将动力设为一级指标,下设2项二级指标:
1)最高车速。最高车速是一项基本动力性能指标,尤其电动汽车最高车速普遍低于传统燃油汽车,消费者关注电动汽车最高车速。此项目测试方法依据国家标准GB/T 18385—2005《电动汽车动力性能试验方法》[11]进行。
2)加速性能。加速性能是消费者关注的指标,除了消费者比较熟悉和关注的0~100 km/h加速性能以外,考虑普通消费者城市用车时最常遇到的中低速加速需求,也设置0~50 km/h和50~80 km/h 2个加速性能测试项目。
通过对EV-TEST性能指标体系中具体指标的分析,明确了体系中五大一级指标及对应二级指标的选择原因和依据,深入了解这些基本情况有助于加深对体系的理解和使用。该体系是一个第三方评价体系,其评价的标准明确高于国家标准的基本要求,通过EV-TEST评价可以让消费者比较全面地了解电动汽车的整体性能,有利于电动汽车的选择和使用。