新能源汽车创新技术团体标准体系的建设

吴 倩， 郑广州， 岳凤来

（北京新能源汽车技术创新中心有限公司， 北京 100176）

1 研究背景

中国政府高度重视新能源汽车的发展，在各方的共同努力下，中国电动汽车产业由培育期进入成长期，产业发展取得重大进展。近年来，新能源汽车技术创新速度不断加快，然而，国家、行业标准因其制定周期长并兼顾全行业技术水平，很难及时对行业的创新技术进行规范和推广。2017年，工信部、发改委和科技部《汽车产业中长期发展规划》，要求优化完善新能源汽车标准体系。

2017年11月，经全国人大常务委员会审议通过，将团体标准纳入《中华人民共和国标准化法》。团体标准因其与市场需求贴进、制定周期相对较短等特点，作为国家、行业标准的有益补充，成为及时规范和推广新能源汽车创新技术的有效手段。然而，新能源汽车创新技术各项团体标准不够系统，甚至存在矛盾，急需制定一套完整的标准体系，协调开展标准研究。

根据北京市科委、市经信委《北京市加快科技创新培育新能源智能汽车产业的指导意见》构建新能源汽车产业相关标准体系以及“推进新能源汽车在北京2022年冬奥会和冬残奥会中应用”的要求，经与国内整车厂、零部件厂、行业协会深入调研合作，对现行国家行业标准进行梳理，对新能源汽车技术进行分析，开展了此项新能源汽车创新技术团体标准体系建设工作，并基于该体系，牵头制定了支持北京冬奥会的电动汽车低温技术团体标准。

2 研究方法

1） 多层次调研

与行业协会、汽车整车企业、零部件生产企业、科研机构深入交流，了解产业各层面新能源汽车技术标准化情况。参加ISO、IEC等国际标准化会议，参加中德电动汽车标准研讨会，了解国际标准技术路线及发展方向。

2） 结合技术梳理现行标准

结合新能源汽车车型及技术方向，对现有国内电动汽车的国家、行业标准进行系统梳理分析，同时对国际标准和国外先进标准进行分析研究，涉及标准100余项，从而确定团体标准体系的基本框架。

3） 以需求为导向制定标准

对已经过验证、国家产业需求度高、国家行业标准处于空白的新能源汽车创新技术，优先纳入本标准体系制定团体标准。为满足北京冬奥会电动汽车供给的迫切需要，择优制定一系列电动汽车低温先进技术团体标准。

3 标准体系研究

3.1 标准体系框架

根据新能源汽车主要车辆类型及产业链涉及的主要新技术方向，新能源汽车创新技术团体标准体系框架见图1 （红色字为已牵头制定相应团体标准）。下面将对标准体系框架中，各主要技术方向包含的标准研究方向进行介绍。

图1 新能源汽车创新技术团体标准体系框架

3.2 电动车辆

标准体系中，电动车辆架构下的标准是对车辆本身的研究，一般可分为基础通用标准、整车标准、系统及部件标准等几个层次。其中，系统标准主要指车载储能系统、电驱动系统、燃料电池系统、控制系统以及其他系统［1］。

3.2.1 基础通用

基础通用标准是本领域内其他技术标准制定与实施的前提和基础，在电动车辆的标准体系中，处于整个架构底层，对整个体系起到支撑和维护作用。主要包括：信号与标志、环境条件及电磁兼容。

3.2.2 整车

根据GB/T 19596-2017，本标准体系涉及的电动汽车分类如图2所示。

图2 电动汽车分类

电动汽车整车标准主要关注安全性、动力性、经济型等车辆的主要指标或性能。其中，电动汽车特殊安全性作为区别于传统汽车安全要求的内容，可适用于大部分类型的电动汽车。动力性和经济性等其他内容则根据不同的电动汽车类型分别描述。

1） 电动汽车安全性

电动汽车安全性主要考虑电动汽车在储能、电气、驱动等方面的特殊性，使得电动汽车在满足传统内燃机汽车安全要求的同时，还应符合特殊的安全标准，如触电防护、电气安全、有害气体排放、电池起火防护等。

电动汽车在行驶、静止、充电等多个状态下可能会出现特殊安全性问题，体现在以下几个方面：一是大质量的车载储能系统及其相关系统对车辆结构及成员、第三方造成潜在机械伤害；二是高能的车载储能系统的潜在危险；三是高能电压系统带来的触电伤害。

2） 纯电动汽车

纯电动汽车整车性能主要侧重动力性和经济性先进技术标准研究。

3） 混合动力电动汽车

混合动力电动汽车的整车性能主要包括：动力性、经济性和排放性先进技术标准研究。

4） 燃料电池电动汽车

燃料电池电动汽车的整车性能主要包括安全性、动力性和经济性先进技术标准研究。其中，安全性除了满足电动汽车安全性要求外，还应考虑车载氢系统等燃料电池电动汽车特有的安全要求。

3.2.3 关键系统及部件

1） 车载储能系统

车载储能系统分为可充电储能系统和不可充电储能系统。动力蓄电池和超级电容属于可充电储能系统。车载储氢系统和锌空气电池属于不可充电储能系统。目前，车载储能系统尚不能完全满足电动汽车的需求，其技术水平制约着电动汽车的产业发展。

2） 电驱动系统

电驱动系统可分为驱动电机系统、驱动电机单体、动力系及其他三个方面。其中，驱动电机系统是电驱动系统的主要组成部分，其电气特性、耐久性、电磁兼容性、噪声等性能直接影响电动汽车整车的安全性、动力性、经济性及舒适性。

3） 燃料电池系统

燃料电池系统即燃料电池发动机，是一种将氢气和氧气通过电化学反应直接转化为电能的发电装置。燃料电池系统可分为：电堆、氢气供给循环系统、空气供给系统、水热管理系统。

4） 控制系统

控制系统包括控制器以及与控制器相关的电源及电路、通信网络、传感器与执行器，也包括通信协议等软件部分。

5） 其他系统和部件

其他系统及部件是指除了储能、电驱动、整车电控三大系统之外的其他总成和零部件，同样承担着电动汽车某项重要功能。如热管理系统、空调系统、电动助力转向系统、DC/DC等。

3.2.4 先进技术标准研究方向

结合产业需求、技术成熟度，经与国际及国外先进标准对比，分析现行国家行业标准［2］，制定现有先进技术标准研究方向，见图3。

图3 电动车辆先进技术团体标准研究方向

3.3 界面与通信

为使电动汽车传导充电接口具有广泛的兼容性，需要规定统一的充电接口界面。电动汽车进行无线充电时，需要规定形状、大小、规格等相匹配的传输设备。燃料电池电动汽车加氢时，也应确保加氢口和加氢枪的严密对接。在充电或加氢过程中，数据通信可提供设备握手、功能交互、安全监控等多项重要功能。

结合产业需求、技术成熟度，经与国际及国外先进标准对比，分析现行国家行业标准，制定现有界面与通信先进技术标准研究方向，见图4。

3.4 基础设施

电动汽车基础设施是指为电动汽车提供能量补给的设备、场站、服务等。对于可外接充电的电动汽车，具体指充电或换电设施。对于燃料电池电动汽车，具体为加氢设施。中国已经建成规模庞大的充换电设施，并有相关国家行业标准。相比之下，燃料电池电动汽车相应基础设施发展缓慢，标准空白主要集中于此。

结合产业需求、技术成熟度，经与国际及国外先进标准对比，分析现行国家行业标准，制定现有基础设施先进技术标准研究方向，见图5。

图4 界面与通信先进技术团体标准研究方向

图5 基础设施先进技术团体标准研究方向

3.5 相关产业

从电动汽车的全生命周期角度考虑，紧急救援、消防安全、回收利用、远程服务、存储和运输相关领域已成为发展电动汽车产业的重要补充。因此各相关产业的安全、绿色、协同发展，是电动汽车产业健康可持续发展的落脚点。

结合产业需求、技术成熟度，经与国际及国外先进标准对比，分析现行国家行业标准，制定现有相关产业先进技术标准研究方向，见图6。

图6 相关产业先进技术团体标准研究方向

4 技术标准研究

4.1 标准需求分析

因低温环境对电动汽车的动力性、充电性能、采暖性能、整车环境适应性都有较大影响，为支持“2022年冬奥会和冬残奥会”顺利召开，保证电动汽车在冬奥会场地及中国华北及以南地区低温环境具有良好的驾乘体验，提升中国汽车产品形象，基于本标准体系，需研究制定一系列低温技术团体标准，以填补国家、行业标准在电动汽车低温环境性能要求和试验方法的空白［3］。

图7 4地冬季最低气温图

4.2 标准环境温度确定

电动汽车性能与环境温度息息相关，温度的确定将决定各项性能指标的确定及试验的开展。温度设置过高将导致提供的汽车产品无法满足冬奥会要求，温度设置过低将增加汽车企业的研发制造成本。因此，确定合理的标准环境温度成为制定此系列低温技术团体标准的首要问题。

4.2.1 数据选取原则

标准环境温度选取遵循如下两个原则。

1） 确保采标车辆性能满足2022年2月北京冬奥会举办城市的环境条件（北京市区、延庆区、张家口）。

2） 同时兼顾中国电动汽车冬季主要行驶区域环境条件。中国幅员辽阔，以目前中国电动汽车的技术现状难以在东北、西北地区冬季良好运行，故冬季主要行驶区域最北部主要为华北地区。

4.2.2 数据统计分析

根据以上两点，选取北京（朝阳区、延庆区）、张家口、太原4地作为标准试验环境温度基准城市。所选4地近10年11月、12月、1月、2月最低气温数据见图7，统计情况如下。

1） 4地10年间，在冬奥会举办月 （2月），最低温均高于-20℃。

2） 4地10年间，冬季4个月，单日最低温度数据统计共计160个，其中低于-20℃的月最低温9个 （占总统计数据比例的5.6%），最低为-24℃。

3） 4地10年间，单日最低温极值均出现在1月，且整体成波动上扬趋势。

所选4个城市10年11月、12月、1月、2月的月平均最低温 （当月每日最低温加总，除以当月天数） 数据，见图8。统计情况如下：①4地10年间，冬季4个月，月平均最低温均高于-20℃，极值为2011年1月张家口-16℃。②4地10年间，月平均最低温极值均出现在1月，且整体成波动上扬趋势。

图8 4地冬季平均低温图

4.2.3 数据分析结论

标准设定环境温度分析结论如下。

1） 4地10年间，北京冬奥会举办月 （2月） 最低温均高于-20℃。

2） 4地10年间，冬季4个月，单日最低温度低于-20℃的数据占比仅为5.6%，最低为-24℃，车辆当日处于低于-20℃的时间较短，车内温度很难达到-20℃以下。且，10年来单日低温极值出现月（1月） 温度成整体波动上扬趋势。

3） 4地10年间，冬季4个月，月平均最低温均高于-20℃。且，10年来低温极值出现月 （1月） 温度成整体波动上扬趋势。

综上所述，标准设置车辆在试验基准温度-20℃，车辆试验前浸置16h （16:00～8:00，大于日最低温持续时间段）。

4.3 标准研讨

为研究制定低温技术系列标准，成立了3个标准研究工作组，组织召开标准研讨会19场次，对标准逐项进行充分研讨，形成意见建议300余项。邀请专家对标准进行评审，并结合专家意见完善标准相关内容［4］。

4.4 标准试验验证

标准技术内容基本确定后，根据标准规定，在低温环境下对纯电动乘用车和纯电动商用车进行了试验验证。因篇幅所限，此处仅列举其中一项标准《纯电动汽车低温冷起动性能要求及试验方法》的部分试验数据，详见表1～表4。

表1 1#乘用车试验样车试验记录

试验证明，此系列低温团体标准规定的低温性能指标适合行业主流中上等车型，试验方法科学合理、可操作，对提升电动汽车行业低温环境技术水平具有引导意义。

表2 2#乘用车试验样车试验记录

表4 2#商用车试验样车试验记录

表3 1#商用车试验样车试验记录

4.5 标准研究成果

通过多次研讨及试验验证，已形成8项低温先进技术团体标准，并完成团体标准全国公开征求意见，未收到国内汽车行业相关单位异议。