【汽车与环境】中汽中心资深首席专家李孟良：中国工况与电动汽车标准

2018年12月7日-8日，以“创新驱动、技术引领”为主题的2018第六届“汽车与环境”创新论坛在上海·安亭正式举办。本次论坛完整覆盖汽车行业技术领域的研讨，旨在进一步促进整车企业与零部件企业之间对技术发展趋势的探讨、加强汽车行业专家之间的交流互动、增强整车与零部件企业的交流、搭建合作平台，通过活动促进汽车零部件产业创新转型升级、打造更具竞争力的整零协同创新关系，助力实现向汽车强国的转变。以下是中汽中心教授级高工/资深首席专家、试验研究所副总工程师李孟良在本次论坛上的发言：

中汽中心教授级高工/资深首席专家，试验研究所副总工程师 李孟良                   

大家好！今天非常高兴以“中国工况与电动汽车标准”的题目来向大家介绍中国工况的成果，以及正在进行的后续应用工作。大家知道中国工况是工信部项目”中国新能源汽车产品检测工况研究和开发”的简称，英文简称CATC。该项目从2015~2017年历时三年的研究开发、形成了高度契合中国交通实际运行情况的中国工况，项目于今年年初已经通过工信部的验收。中国工况对汽车产业的发展意义重大，今天我们借这个机会给大家汇报一下。

今天主要讲三方面，第一个是中国工况概要；第二个是电动汽车在中国实际工况下的主要性能表现；第三个是中国工况在电动汽车标准体系应用中的进展。

中国工况概要

大家知道汽车工况是汽车运行环境和工作状况的反映，是进行产品研发、试验检测和标准制定的基础。无论之前引用NEDC还是现在的WTC，从两者的工况特征来讲，大家都知道与中国实际交通情况有严重偏离。这个不足其实对我们的影响很大，主要有三方面，一个是制约新产品的开发，缺乏基础数据，第二个方面就是欧洲工况不符合我们中国实际，导致我们论证的时候油耗与实际相差很大，也会影响我们政策，如进行合理有效地评估和监管；第三个方面是因为引用了国外的标准，人家有先发优势，国外车型不需要进行改进设计就可以直接进入我国市场，抢占我国汽车市场。

针对这种情况，财政部和工信部联合起草中国工况项目，过去三年里，在工信部的指导之下，我们牵头行业在国内41个城市开展研究，从方法论的研究开始，陆续在41个城市展开实验调查、工况验证、标准草案编制和政策研究。先后有77个课题团队、近1100名科研人员参与其中。

根据中国道路交通的基本情况，项目组创新性地积极利用现代测量技术、信息技术和计算机技术以及交通大数据分析技术等新技术，建立了汽车道路行驶工况科学方法体系和研发平台。包括GPRS技术实现多城市、大规模车辆同步测试，保证获得的数据在相同时间、不同空间的可比性；包括交通GIS数据，宏观上确定行驶工况中我国车辆出行不同速度区间运行比重，同时我们也采用了交通GIS大数据，一年差不多有21亿条的数据。包括载客特征和空调使用特征调查，获得“使用”工况。 

这张图是我们采集的车辆数量和里程的分布，车辆是5048辆车，5500万公里，采样频率1HZ。里面车型种类最多，车型数量最多，测量参数最多，充分反映了我国广阔区域里面汽车的各类使用情况，既满足工况本身开发的需求，也满足分析工况与汽车性能之间关系的需求。总之一句话，中国工况建立了全球最大实际道路和驾驶特征的车辆运行特征库，有效地反应了我国低速行驶多、高速行驶少、怠速比例高的基本情况的基本情况。

基于数据库，我们建立了符合中国实际的各类轻重型车工况体系，这个体系目前包括2条轻型车工况，6条重型商用车辆工况，满足燃料消耗标准所需检测工况。

电动汽车在中国实际工况下的主要性能

下面我介绍一下电动汽车在中国实际工况下的主要性能。

新能源车（主要是指纯电动车）与传统车在低中高各速度区间上的比例略有差异。其高速运行比例低。在行驶工况如短行程长度、最大速度等比较上，其速度、加速度的统计和分布指标并没有随动力系统的不同而明显不同。但电动车因低速大扭矩特点，其加速段加速度值较传统车相对更高。总体看来，点动汽车与传统车共享道路资源，运行技术特征重合度高，新能源车可使用CATC工况。

下面来说PHEV。大家知道，PHEV出行中动力使用特点。实际上能耗和排放取决一天行驶中车辆使用纯电里程的比例以及他的纯电里程。如右边的计算公式，是现行的PHEV能耗测试标准如GB/T19753，利用条件A测试的纯电续驶里程和条件B固定里程25km进行结果加权；

当然，大家也知道了，美国SAE、欧盟刚实施的WLTP规程和现行轻型车国六排放标准，都采用纯电利用系数UF（也就是一天行驶中车辆处于初始CD模式的比例）对不同模式（条件：条件A：储能装置处于充电终止的最高荷电状态；条件B：储能装置处于运行放电结束的最低荷电状态）下的试验结果进行加权处理，如右图。这种在定义中做了两个假设：车辆每天以满电状态、CD模式开始运行，并且充电频率1天/次。GB19753也准备改用UF了。 

项目组基于中国工况数据做了部分研究。我国PHEV纯电里程比较大；目前甚至相当长一段时期内，私家车充电频率平均高于1天，出行链里程远高于日出行里程。实际上这些都并不满足SAE假设。现有PHEV的公告纯电续驶里程基本低于80km， 我们测算了一下：UF(日里程)>UF(AER+25km)>UF(出行链里程)。 

因此建议我们采用UF时根据中国实际调整。而利用出一次充电行程进行的UF计算可以有效反映不充分充电时纯电行驶的覆盖规律，符合中国实际。 

再来看下我们关于环境温度和空调使用比例情况的调查。实际上中国不同维度空调差异还是比较明显：冬季暖风开启不会低于零度，夏季空调开启一般高于20度就可以开了。从这张PHEV车测试的数据可以清楚的看到，油耗和用电方面，开启空调冬天影响很大，春秋不一样，夏季有增长，增长不大。此外，我们也总结了空调测试的条件，定高温浸车35度加光照，空调开启至23-25度；低温测试-7到2度，空调开启20-22度。可以看到，无论高温还是低温，在开空调情况下续航里程明显下降，尤其低温下降更为明显；

而环境温度，目前传统汽车是没有这种考虑，对新能源汽车和电动汽车来讲是非常重要的因素，我们应该综合考虑温度评价电动汽车能耗和续航，促进三电技术及其综合性能的提升。 

下面这个图是工况的特征分布情况，包括平均速度耐受比，速度和加速度的分布，我们用速度和加速度分布上进行呈现，主要是用WLTC进行比较。据分析，我们国家乘用车平均速度相对WLTC来讲是比较低的，怠速比是22%，WLTC是15%到13%。高速部分WLTC和我们工况也有明显的差异，包括加速度的分布范围也有一些差异。

分析看出，中国工况主要以低速和中速区间为主，具有低平均速度、高怠速比例、频繁加减速的特点。相较于WLTC测试循环，CLTC（CATC轻型车工况）测试循环的速度-加速度覆盖范围更广，在总体的加速度分布上，CLTC测试循环与RDE测试更为接近。CATC最大速度区域比例和加速度分布规律有利于新能源车发展。

短途行驶时，CV和HEV油耗均较高，而PHEV油耗极低；随着行程增加，PHEV油耗逐渐增加；当出行里程从30增加到100km，与对比汽油车相比，PHEV-N节油效果降低到接近HEV。PHEV节油效果伴随续驶里程的递减特征，原因在于出行人群主要集中在40公里以内，而出行距离更长人群绝对数量低且较为分散。相对于短续驶里程时，长续驶里程惠及的人群增量越少，导致节油优化效果越发弱化。根据前面介绍过的中国工况主要以低速和中速区间为主，具有低平均速度、高怠速比例、频繁加减速的特点，新能源车和HEV车辆的具有在我国实际交通情况的提环保水平的汽车节能减排技术。 

中国工况在电动车标准体系中应用进展 

下面我介绍一下中国工况在电动汽车标准体系中的进展。第一个是工况国家标准，目前中国汽车行驶工况国家标准第1第2部分已完成报批稿，第一部分是轻型汽车，第二部分是重型商用车辆，第三部分是发动机。纯电动车和燃料电池汽车、重型商用车燃料消耗量试验方法标准在下一阶段的修订中首先导入中国工况；但生效时间还是太过遥远（2022-2023年），需要4，5年。因而要考虑在政策、法规等方面开展应用。同时，还是要考虑中国工况在排放标准中的应用，比如以当前企业有急需的RDE开发出发，如建立RDE工况数据库、实现转毂/动力总成RDE试验能力（中国工况为基础）、建立RDE标定排放优化技术能力等； 

此外，中国汽车工程学会已通过“中国工况体系”团体标准立项，顺应行业呼声将中国工况向能耗和排放之外一切有与工况相关的技术领域中发展，共有整车能耗和排放用典型工况、RDCD工况库、发动机工况、噪声工况、EMC工况、EV电池电机工况、PHEV电池电机工况在内的7项团体标准。

根据行业需求和进展，有计划地有步骤导入相关行业标准、国家标准。如能耗、噪声、智能网联等检测工况正在研究。今年的工作重点为推进中国汽车工况在能耗和排放法规中的应用，如建立RDE工况数据库RDCD；

比如中国工况支持噪声标准制定中国际发声地位。联合国多工况噪声非正式工作组第10次会议在东京召开，会议认为在试验方法方面，由于中国的验证试验已与“中国工况”及“中国交通噪声典型问题”深入结合，因此不同挡位、不同车速、不同发动机转速等因素均已被充分考虑，中国建议目前已经具备确定ASEP数学模型对应试验方法的技术条件。

工信部财政部已经决定在未来4年滚动支持中国工况数据深度挖掘、更新和应用，尤其是在持续跟踪中国实际交通变化趋势，动态评估或更新中国工况；以及政策法规方面应用。

科技部国家重点研究计划也支持了一个为期3年的项目，开展基于“中国工况” 下的国六排放标准技术体系研究。研究测试工况的制定和选择，对车辆技术路径选择进而对产业投资回报具有重大影响。

中国工况基本辨明及反映我国汽车行驶实际情况，其推出对正确引导车辆开发和标定，对促进符合我国交通特征和使用特征的汽车节能减排技术的研发与创新，都具有重要意义。

此外，国内整车企业积极参与了“中国工况”开发及验证，已经展开了中国工况对未来产品影响的评价。项目成果为制定我国各类车型能耗（油耗、电耗）和排放标准和充分参与国际标准制定提供了重要基础。

“中国工况”向我们走来，但是达到预期仍有很长的路要走：

一是后续还需要标准立项，根据新标准积累检测数据，油耗和排放相关标准引用，全面实施“中国工况”需要多步骤、长周期。

二是新旧工况切换导致目前的油耗和排放标准受到影响，需要企业重新做产品开发认证等工作，会增加企业成本，在行业企业尤其是欧洲企业中实施存在阻力。

三是“中国工况”是一项长期持续的基础工程，后续需要长期研究和修正。 

关于中国工况的内容今天就介绍这么多。最后，我们坚信，中国工况迈出了第一步，我们要不忘中国工况开发的初心，共同砥砺前行！通过中国工况的应用，推动更符合中国实际交通情况的汽车节能减排技术路径选择、应用与发展，为我国汽车产业做强贡献力量。

谢谢大家聆听！

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