基于不同标准的电动汽车能量消耗量生产一致性判定对比研究.pdf

Comparative Study on Determination of Conformity ofProduction of Energy Consumption of Electric Vehiclesbased on Different StandardsGENG Peilin;LEI Ligang;ZHOU MengCATARC Automotive Test Center(Tianjin)Co.,Ltd.(Tianjin,300300,China)Abstract：The differences between GB/T 18386.1-2021 and EU Regulation(EU)2018-1832 for confor原mity of production(COP)of electric vehicle energy consumption on test process,statistical calculation andjudgment method are compared and analyzed.According to the two standards,the COP test of a certaintype of pure electric vehicle was carried out.The results show that the pure electric vehicle can be judgedas qualified according to GB/T 18386.1-2021 standard,and can be judged to have passed the certificationaccording to the COP criteria in(EU)2018-1832.Keywords：Electric vehicle;Energy consumption;COP;Chinese standard;European standard摘要：对比分析了国家标准GB/T 18386.1-2021与欧洲标准（EU）2018/1832中对于电动汽车能量消耗量生产一致性判定的试验流程、统计量计算与生产一致性判定方法的差异。根据两种标准的不同规定，分别对某一型号的纯电动汽车进行了相关的生产一致性试验。结果表明，按照GB/T 18386.1-2021标准中生产一致性合格判定准则，该型号纯电动汽车可判定为合格；按照（EU）2018/1832标准中验证生产一致性合格判定准则，该型号纯电动汽车可判定为通过验证。关键词：电动汽车能量消耗量生产一致性国家标准欧洲标准中图分类号：U469.72文献标识码：A文章编号：2095-8234（2024）01-0056-06基于不同标准的电动汽车能量消耗量生产一致性判定对比研究耿培林雷利刚周猛（中汽研汽车检验中心（天津）有限公司天津300300）作者简介：耿培林（1989-），男，博士，主要研究方向为轻型汽车能量消耗量测试评价技术。引言为了确保批量生产的汽车、系统、部件以及独立技术总成与已通过型式检验的车型保持一致，国家要求企业所申报的批量生产的产品、形式与核准定型申报时的相关性保持一致，即保持生产一致性。生产一致性要求可为汽车生产企业生产质量管理提供一定的参考。放眼全球，随着新能源汽车行业迅速发展，新车型的认证及上市数量逐年增加。为了规范新能源汽车产业发展，保障产品质量与安全以及消费者权益，各个国家通过更新标准和加强监管的方式针对新能源车型制定和完善了多项生产一致性测试方法和判定标准。近年来，我国针对标准中生产一致性项目，逐步增加了对纯电动汽车的抽检频次，并通过标准修订不断完善抽检流程。相较于原有标准GB/T 18386-2017电动汽车 能量消耗率和续驶里程 试验方法，现行标准GB/T 18386.1-2021电动汽车能量消耗量小 型 内 燃 机 与 车 辆 技 术SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE第53卷第1期圆园24年2月Vol.53 No.1Feb.2024 测控技术 第1期图1CLTC-P行驶工况140120100806040200时间/s1 800 s1 部（674s）2 部（693 s）3 部（433 s）图2WLTC循环140120100806040200时间/s和续驶里程试验方法 第1部分：轻型汽车1新增了生产一致性保证计划和生产一致性要求。而在欧洲标准（EU）2018/18322中也对生产一致性验证有明确的要求和规定。根据工信部2023年度道路机动车辆生产企业及产品监督检查工作的要求，GB/T18386.1-2021标准中，电动汽车能量消耗量生产一致性作为重要的性能指标被安排在抽检项目中。因此，了解GB/T 18386.1-2021标准与（EU）2018/1832标准中生产一致性的判定方法和试验流程对管理生产质量和保障消费者权益具有十分重要的意义。本文分析GB/T 18386.1-2021标准和（EU）2018/1832标准中电动汽车生产一致性保证计划和生产一致性要求的异同点，并在实验室底盘测功机上对同型号的纯电动汽车分别按照GB/T 18386.1-2021标准与（EU）2018/1832标准规定的流程进行能量消耗量生产一致性试验，对比两种标准生产一致性试验流程和结果的差异，通过计算相关统计量进行样车的生产一致性合格判定。1试验方法1.1方案设计试验分别按照GB/T 18386.1-2021标准与（EU）2018/1832标准中规定的测试方法开展。整个试验在（20 依 3）益温度下进行，试验前，底盘测功机以80 km/h的匀速进行热机。转鼓热机完成后，将车辆安装在底盘测功机上并进行放电。同时，按照提供的道路阻力，分别根据相应的标准对车辆进行滑行试验，获得转鼓阻力加载值。在试验前，配置底盘测功机参数、安装功率分析仪。在底盘测功机上分别进行GB/T 18386.1-2021标准规定的CLTC循环和（EU）2018/1832标准规定的WLTC循环试验，试验过程中采集车速、电流、电压数据，试验结束后收集整理试验数据，计算首个循环的能量消耗量，通过计算得出生产一致性统计量，进行生产一致性判定。图1为CLTC循环的CLTC-P行驶工况曲线，图2为WLTC循环曲线。1.2生产一致性试验流程1.2.1GB/T18386.1-2021标准生产一致性试验流程参照GB/T 19233-2020轻型汽车燃料消耗量试验方法3，生产一致性试验流程如图3所示。1.2.2（EU）2018/1832标准生产一致性试验流程（EU）2018/1832标准中的生产一致性试验流程与GB/T 18386.1-2021标准中基本相同，区别在于（EU）2018/1832标准中规定试验样车数最多不超过16辆。2试验准备及车辆参数2.1试验车辆与设备试验车辆为随机抽取的某车型样车，共6辆，其中3辆用于CLTC循环测试，另3辆用于WLTC循环测试。试验室配备奥地利AVL公司的48 in四驱底盘测功机和日本HIOKI公司的PW 3390型功率分析仪。试验设备满足GB/T 18386.1-2021标准与（EU）2018/1832标准中的测试需求。试验车辆基本参数见表1。根据相关生产一致性判定准则，试验统计量是否符合此批产品不合格判定？追加一辆车进行试验根据相关生产一致性判定准则，试验统计量是否符合此批产品合格判定？计算试验统计量试验3辆车此批产品不合格此批产品合格否否是是图3GB/T 18386.1-2021标准生产一致性试验流程耿培林等：基于不同标准的电动汽车能量消耗量生产一致性判定对比研究57小型内燃机与车辆技术第53卷2.2磨合要求2.2.1GB/T 18386.1-2021标准磨合要求在进行生产一致性试验时，车辆的磨合里程无需满足GB/T 18386.1-2021标准规定的REESS（可充电储能系统）最低磨合里程的要求。试验可以在没有任何行驶里程的车辆上进行，或在行驶了不到15 000 km的车辆上进行。参照GB/T 19233-2020标准，对于磨合车辆，需要计算其0 km和“x”km之间能量消耗量的渐变系数EC0-x。其中0 km的定义是指车辆下线后，除必要的运输接驳和本试验相关辅助性工作所需的行驶外，无其他任何行驶。渐变系数EC0-x的计算公式为：EC0-x=FCxkmFC0km（1）式中：EC0-x为渐变系数，此系数可小于1；FCxkm为“x”km能量消耗量，（Wh）/km；FC0 km为0 km能量消耗量，（Wh）/km。所有参与试验车辆的能量消耗量计算方法为：第一辆车为“x”km能量消耗量，随后的车辆为该车辆0 km能量消耗量乘以渐变系数EC0-x。作为可替代方案，在进行能量消耗量生产一致性试验时，可采用固定渐变系数0.96。本文涉及的生产一致性判定试验中，样车未进行磨合，故采用固定渐变系数0.96。2.2.2（EU）2018/1832标准磨合要求（EU）2018/1832标准中所规定的磨合要求以及渐变系数的计算与GB/T 18386.1-2021标准中的规定大致相同，差异在于（EU）2018/1832标准中对于0km的定义中规定车辆最多行驶80 km。对于GB/T18386.1-2021标准中所述可替代方案的固定渐变系数，（EU）2018/1832标准规定为0.98。本文涉及的（EU）2018/1832标准验证生产一致性试验中，采用固定渐变系数0.98。3试验结果分析3.1能量消耗量试验结果在分别完成3辆样车首个CLTC循环和3辆样车首个WLTC循环的能量消耗量生产一致性试验后，利用下面的公式计算相关样车该循环的能量消耗量ECDC，firstCLTC和ECDC，firstWLTC。ECDC，j=驻EREESS，jdj（2）式中：ECDC，j为基于REESS电能变化量的第j个速度区间的能量消耗量，（Wh）/km；j为速度区间的序号；dj为车辆在第j个速度区间的行驶里程，km；驻EREESS，j为第j个速度区间所有REESS的电能变化量，Wh。计算结果如图4所示。由图4可知，进行WLTC循环的样车，其能量消耗量普遍高于CLTC循环的样车。CLTC循环的样车中，样车3的能量消耗量较其他样车低，导致这组数据波动性较大；而WLTC循环的3辆样车能量消耗量差异不大，波动性较小。3.2数据处理与统计量计算3.2.1GB/T 18386.1-2021标准统计量计算在进行GB/T 18386.1-2021标准中生产一致性试验的统计量计算时，首先利用下面的公式计算用于生产一致性判定中能量消耗量的目标值ECDC，COPECDC，COP=ECDC，c1伊 AFAC（3）式中：ECDC，COP为基于REESS电能变化量的第1个试验循环的能量消耗量生产一致性目标值，（Wh）/km；ECDC，c1为进行型式认证试验时按照公式（2）计算得到的基于REESS电能变化量的第1个试验循环的能量消耗量，（Wh）/km，若型式认证试验进行多次，则此值为多次试验的算术平均值；AFAC为由能量消耗量申报综合值和型式认证试验结果确定的调节因子，按照下面的公式进行计算：AFAC=ECAC，declaredEC（4）表1试验车辆基本参数项目CLTC循环试验车辆WLTC循环试验车辆整备质量/kg1 8001 800总质量/kg2 1902 270电池容量/（kWh）6666驱动电机额定功率/kW7575驱动形式后驱后驱道路阻力系数143.456 7/0.900 3/0.030 7124.9/1.242/0.028 99图4样车能量消耗量测试值180160140120100806040200144141125164161163CLTC循环样车WLTC循环样车车辆类别58第1期表3（EU）2018/1832标准验证生产一致性试验相关参数ECWLTC，declared/（Wh）km-1）ECWLTC/（Wh）km-1）ECDC CD，first WLTC/（Wh）km-1）AFECXtestsVAR16816716810.944 70.000 081 7式中：ECAC，declared为汽车生产企业提供的能量消耗量申报综合值，（Wh）/km；EC为进行型式认证试验时基于从外部获取的能量消耗量，（Wh）/km，若型式认证试验进行多次，则此值为多次试验的算术平均值。参照GB/T 19233-2020标准，当对汽车生产企业的统计数据满意时，可利用下面的公式计算出样车的试验统计量（以下称A型统计量）。S=1sni=1移（L-xi）（5）式中：s为测量值取自然对数后生产标准偏差的估计值；L为能量消耗量型式认证值的自然对数；xi为样车中第i辆车测量值的自然对数；n为样车数。当对汽车生产企业的统计数据不满意或不能获得时，可利用下面的公式计算出样车的试验统计量（以下称B型统计量）。dj=xj-L（6）dn=1nnj=1移dj（7）v2n=1nnj=1移（dj-dn）2（8）式中：xj为样车中第j辆车测量值的自然对数；L为能量消耗量型式认证值的自然对数；n为样车数。其试验统计量为比值dn/vn。由车辆生产企业提供以及通过上述计算处理得到参与生产一致性合格判定的相关参数见表2。表2GB/T 18386.1-2021标准生产一致性试验相关参数EC/（Wh）km-1）ECAC，declared/（Wh）km-1）ECDC，C1/（Wh）km-1）AFACECDC，COP/（Wh）km-1）A型统计量B型统计量13013014711474.674-1.908耿培林等：基于不同标准的电动汽车能量消耗量生产一致性判定对比研究3.2.2（EU）2018/1832标准统计量计算（EU）2018/1832标准中用于生产一致性判定中能量消耗量的目标值ECDC，COP可利用下面的公式进行计算。ECDC，COP=ECDC，CD，firstWLTC伊 AFEC（9）式中：ECDC，COP为基于REESS电能变化量的第1个试验循环的能量消耗量生产一致性目标值，（Wh）/km；ECDC，CD，first WLTC为进行型式认证试验时，基于REESS电能变化量的第1个WLTC试验循环的能量消耗量，（Wh）/km；AFEC为能量消耗量申报综合值和型式认证试验结果确定的调节因子，按照下面的公式进行计算；AFEC=ECWLTC，declaredECWLTC（10）式中：ECWLTC，declared为汽车生产企业提供的能量消耗量申报综合值，（Wh）/km；ECWLTC为进行型式认证试验时基于从外部获取的能量消耗量，（Wh）/km。其统计量需按照下面的2个公式分别计算相关数据的平均值与平方差。Xtests=x1+x2+L+xNN（11）VAR=（x1-Xtests）2+（x2-Xtests）2+L+（xN-Xtests）2N-1（12）式中：Xtests为xN的平均值；VAR为xN的平方差；N为样车数。xN使用下面的公式进行计算；xi=ECtest-iECDC，COP（13）式中：ECtest-i为第i辆车的试验测试值，（Wh）/km。由车辆生产企业提供以及通过上述计算处理得出参与验证生产一致性合格判定的相关参数见表3。4生产一致性合格判定4.1生产一致性合格判定方法4.1.1GB/T 18386.1-2021标准生产一致性合格判定方法参照GB/T 19233-2020标准，当对汽车生产企业的统计数据满意时，以3辆样车的试验为基础，根据表4的生产一致性判定准则进行判定。判定方法为：通过公式（5）计算出试验统计量（A型统计量），如果试验统计量大于表4中样车数量对应的合格判定数，则判定为合格；如果试验统计量小于表4中样车数量对应的不合格判定数，则判定为不合格；否则，加抽一辆车进行试验，并按多一辆样车数重新进行计算。59小型内燃机与车辆技术第53卷当对汽车生产企业的统计数据不满意或不能获得时，以3辆样车的试验为基础，根据表5的生产一致性判定准则进行判定。判定方法为：通过公式（6）、公式（7）、公式（8）计算出试验统计量dn/vn（B型统计量）。如果dn/vn臆An，这批产品合格；如果dn/vn Bn，这批产品不合格；如果An dn/vn臆Bn，加抽一辆车。其中，An为表5中的合格判定数，Bn为表5中的不合格判定数。4.1.2（EU）2018/1832标准生产一致性合格判定方法（EU）2018/1832标准生产一致性合格判定方法如下：如果Xtests A-（N-3）/13）伊VAR，则不通过验证；如果A-VAR臆 Xtests A-（N-3）/13）伊 VAR，需增加车辆测试。其中，A为1.01；N为样车数。4.2生产一致性合格判定结果4.2.1GB/T 18386.1-2021标准生产一致性合格判定结果根据表2和表4得出该组试验样车A型统计量的生产一致性判定结果如图5所示。从图5可以看出，该组样车的统计量计算结果表4生产一致性判定表（A）样车数（试验车辆累计数）合格判定数不合格判定数33.327-4.72443.261-4.79053.195-4.85663.129-4.92273.063-4.98882.997-5.05492.931-5.120102.865-5.185112.799-5.251122.733-5.317132.667-5.383142.601-5.449152.535-5.515162.469-5.581172.403-5.647182.337-5.713192.271-5.779202.205-5.845212.139-5.911222.073-5.977232.007-6.043241.941-6.109251.875-6.175261.809-6.241271.743-6.307281.677-6.373291.611-6.439301.545-6.505311.479-6.57132-2.112-2.112表5生产一致性判定表（B）样车数（试验车辆累计数）合格判定数不合格判定数3-0.803 8116.647 434-0.763 397.686 275-0.729 824.671 366-0.699 623.255 737-0.671 292.454 318-0.644 061.943 699-0.617 501.591 0510-0.591 351.332 9511-0.565 421.135 6612-0.539 600.979 7013-0.513 790.853 0714-0.487 910.748 0115-0.461 910.659 2816-0.435 730.583 2117-0.409 330.517 1818-0.382 660.459 2219-0.355 700.407 8820-0.328 400.362 0321-0.300 720.320 7822-0.272 630.283 4323-0.244 100.249 4324-0.215 090.218 3125-0.185 570.189 7026-0.155 500.163 2827-0.124 830.138 8028-0.093 540.116 0329-0.061 590.094 8030-0.028 920.074 93310.004 490.056 29320.038 760.038 76合格追加车辆试验不合格-4.724样车统计量4.6743.327统计量图5GB/T 18386.1-2021标准A型统计量判定结果60第1期4.674大于表4中的合格判定数3.327，所以判定为合格。根据表2和表5得出该组试验样车B型统计量的生产一致性判定结果如图6所示。从图6与表2的对比可以看出，该组样车的统计量计算结果-1.908小于表5中的合格判定数An=-0.803 81，所以判定为合格。4.2.2（EU）2018/1832标准生产一致性合格性判定结果根据表3得出该组试验样车生产一致性判定结果如图7所示。从图7可以看出，该组样车统计量Xtests的值0.9447小于A-VAR的值1.0099183，所以通过验证。综合分析图5和图6可见，基于GB/T 18386.1-2021标准进行CLTC循环试验的这组样车，尽管通过了生产一致性试验，但其统计量计算结果与合格性判定的临界值差距不大。原因在于第3辆车的测试值为125，导致3辆车的测试值离散程度较大，在很大程度上影响了统计量的计算结果。分析图7可见，基于（EU）2018/1832标准进行WLTC循环的这组样车，由于3辆车的测试结果差异较小，离散程度低，其统计量计算结果距合格性判定的临界值有着较大的裕度。5结论通过对GB/T 18386.1-2021标准与（EU）2018/1832标准中生产一致性判定流程与生产一致性判定方法进行对比，可以得出两者的主要差异为：1）GB/T 18386.1-2021标准中，试验采用CLTC循环；（EU）2018/1832标准中，试验采用WLTC循环。2）GB/T 18386.1-2021标准与（EU）2018/1832标准对于车辆磨合要求和试验中抽取样车数量上限规定不同。3）在数据处理时，GB/T 18386.1-2021标准中，试验值的自然对数参与统计量的计算；（EU）2018/1832标准中，测试值的比值参与统计量的计算。4）GB/T 18386.1-2021标准与（EU）2018/1832标准统计量的计算与生产一致性合格判定方法不同。5）试验结果表明，按照GB/T 18386.1-2021标准中生产一致性合格判定准则，该型号纯电动汽车可判定为合格；按照（EU）2018/1832标准中验证生产一致性合格判定准则，该型号纯电动汽车可判定为通过验证。6）通过对试验流程和统计量计算方法进行分析，可以发现，尽管GB/T 18386.1-2021标准与（EU）2018/1832标准测试循环不同，并且能量消耗量生产一致性统计量计算方法也存在差异，但两者均可以实现试验样车测试值与型式认证值之间差异的对比以及各试验样车测试值离散程度的判断。参考文献1国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.GB/T18386.1-2021电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1部分：轻型汽车S/OL.（2021-03-09）2023-03-01.https：/ of 5 November 2018,amending Directive 2007/46/EC ofthe European Parliament and of the Council,CommissionRegulation（EU）No 692/2008 and Commission Regulation（EU）2017/1151 for the purpose of improving the emissiontype approval tests and procedures for light passenger andcommercial vehicles,including those for in-service conformityand real-driving emissions and introducing devices formonitoring the consumption of fuel and electric energy（Textwith EEA relevance.）S/OL.（2018-11-27）.https:/eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A32018R1832&qid=1708479503977.3国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.GB/T19233-2020轻型汽车燃料消耗量试验方法S.北京：中国标准出版社，2019.（收稿日期：2023-04-16）合格追加车辆试验不合格样车统计量0.944 71.009 918 3图7（EU）2018/1832标准统计量判定结果统计量1.01耿培林等：基于不同标准的电动汽车能量消耗量生产一致性判定对比研究图6GB/T 18386.1-2021标准B型统计量判定结果样车统计量-1.908合格追加车辆试验不合格16.647 4统计量样车统计量-0.803 8-1.90861