T_CSAE 164-2020 插电式混合动力乘用车动力系统能量消耗量台架试验方法.docx

ICS 43.080.01CCS T 47团体标准T/CSAE 1642020插电式混合动力乘用车动力系统能量消耗量台架试验方法Bench test method for energy consumption of plug-inhybrid passenger car powertrain2020-12-25 发布2020-12-25 实施中国汽车工程学会 发 布T/CSAE 1642020目次前言. II1  范围. 12  规范性引用文件.13  术语和定义. 14  按行驶模式手动选择进行的 PHEV 分类.15  试验台架要求.25.1  试验台架要求.25.2  测试设备要求.36  试验条件. 36.1  燃料和润滑油的规格.36.2  动力加载和空调模拟要求.36.2.1  动力加载要求.36.2.2  空调模拟要求.37  试验方法、试验程序及试验结果处理.47.1  试验说明.47.2  无行驶模式手动选择功能 PHEV 的台架试验. 47.2.1  空调制热.47.2.2  空调制冷.67.2.3  空调关闭.97.2.4  综合能耗结果.117.3  有行驶模式手动选择功能 PHEV 的台架试验. 117.3.1  空调制热.117.3.2  空调制冷.147.3.3  空调关闭.157.3.4  综合能耗结果.15附录 A  （规范性）  储能装置外接充电规程. 16IT/CSAE 1642020前言本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则  第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件由电动汽车产业技术创新战略联盟提出。本文件参加单位：清华大学、中国科学院电工研究所、中国汽车技术研究中心、上海汽车集团股份有限公司、浙江吉利控股集团有限公司、奇瑞汽车股份有限公司、上海捷能汽车技术有限公司。本文件主要起草人：何承坤、苟晋芳、张俊智、王伟、曲辅凡、孙东升、王琪、张毅华、陈志鹏、李宁、张剑锋、姜博、郭思阳、李文博，郑钻玺。IIT/CSAE 1642020插电式混合动力乘用车动力系统能量消耗量台架试验方法1  范围本文件规定了在动力系统台架上进行插电式混合动力乘用车实际运行工况能量消耗量试验的试验方法。本文件适用于最大设计总质量不超过3.5t的M1类、M2类和N1类、装用于点燃式发动机或压燃式发动机的、可外接充电的混合动力车辆，纯电动乘用车可参照执行。2  规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 18276-2017汽车动力性台架试验方法和评价指标GB 18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）GB/T 19233-2008轻型汽车燃料消耗量试验方法GB/T 19596电动汽车术语GB 19753-2013轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法GB/T 38146.1-2019中国汽车行驶工况 第1部分：轻型汽车QC/T 658-2009汽车空调制冷系统性能道路试验方法QC/T 720-2004汽车空调术语3  术语和定义GB/T 19596界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1动力系统  powertrain动力单元与部分传动装置或传动系的组合。3.2动力系统台架  powertraintest bench用于在实验室加载和测试动力系统的装置。4  按行驶模式手动选择进行的 PHEV 分类1行驶模式手动选择功能无有对应的 PHEV 车型无行驶模式手动选择功能的 PHEV有行驶模式手动选择功能的 PHEVT/CSAE 1642020本文件中按照是否具有行驶模式手动选择功能，如表1所示将插电式混合动力汽车（PHEV）分为2类。表1 按行驶模式手动选择的 PHEV 分类5  试验台架要求5.1 试验台架要求5.1.1  所用试验台架应满足本文件 6.2 条款要求。5.1.2  试验台架测试装备应满足本文件 5.2 条款要求。5.1.3  被测动力系统与加载装置的连接方式有下列形式：加载装置在轮端与动力系统连接（参见图 1）；加载装置在差速器前端与动力系统连接；加载装置在变速器前端与动力系统连接。图1 试验台架示意图注：图1所示为一类典型混合动力系统试验台架，不代表所有插电式混合动力系统台架。台架控制系统由整车控制器、驱动电机及其控制器、摩擦制动系统、车辆动力学模型实时仿真系统、加载装置（直/交流电力测功机、电涡流测功机、水力测功机等常用加载装置）、动力电池、动力电池管理系统(BMS)、DC/DC变换器、低压蓄电2参数单位准确度分辨率时间s±0.10.1距离m±0.1%1温度±11速度km/h±10.2质量kg±0.5%1电流A±0.5%0.1电压V±0.5%1T/CSAE 1642020池、变速箱、减速器、空调模拟装置等组成。驱动电机与发动机力矩经动力耦合装置输出，经变速器、差速器传递至半轴处，液压制动系统根据控制命令施加摩擦制动力。实时仿真系统运行车辆动力学模型并发出驱动电机、发动机、液压制动系统及加载装置控制命令，测量混合动力系统动力输出末端力矩，以计算车辆运行状态（实时仿真系统），测量加载装置转速，据此进行加载装置速度闭环控制。5.2 测试设备要求所用加载装置、排气取样系统、排气分析设备及其测试精度应该符合GB 18352.6-2016相关规定。加载装置的调整按照GB 18352.6-2016附录的规定进行，直到满足标准要求。其他相关参数的单位、准确度及分辨率见表2。表2 相关测量参数的单位、准确度及分辨率6  试验条件6.1 燃料和润滑油的规格台架使用的燃料和润滑油的规格应符合制造厂技术条件的规定。6.2 动力加载和空调模拟要求6.2.1  动力加载要求加载装置应准确模拟插电式混合动力汽车混合动力模式切换过程、换挡过程以及制动过程的动态负载特性，且性能稳定、具备较高的可靠性及可重复性，每个试验循环模拟速度的公差应满足GB18352.62016 附录C.1.2.6.6 的要求。6.2.2  空调模拟要求空调模拟装置，应根据设定的环境温度和目标温度准确模拟空调的电能消耗。空调模拟装置的配置有下列形式：真实温度控制舱和真实车载空调的组合；能够计算空调消耗的虚拟温度舱和空调真实耗电设备的组合。3T/CSAE 16420207  试验方法、试验程序及试验结果处理7.1 试验说明7.1.1  试验工况根据企业情况可自行选择，每次测试应选择同一种试验工况，试验工况有下列形式：GB/T 38146.1-2019 的中国乘用车行驶工况（CLTC-P）；企业自定义的实际运行测试工况。7.1.2  试验程序及试验结果处理有下列形式：本文件 7.2、7.3 条款；按中国汽车工程学会技术规范插电式混合动力乘用车实际运行工况能量消耗量转鼓试验规范的试验程序和结果处理方法，进行 8 次 CLTC-P 循环试验后进行结果处理。7.2 无行驶模式手动选择功能 PHEV 的台架试验7.2.1  空调制热7.2.1.1 通则无行驶模式手动选择功能的PHEV试验应分别在以下条件进行：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。7.2.1.2 空调模拟装置设定空调模拟装置设定的环境温度，企业根据运行地域自行选择，有下列可选温度：（0±3)；（-7±3)；（-15±3)；（-20±3)。空调模拟装置设定为制热模式，目标温度设定为不低于25 。7.2.1.3 条件 A7.2.1.3.1  储能装置放电储能装置通过台架运行进行放电，按下述要求在试验台架上运行，直到满足放电终止条件：车速稳定在 50 km/h±2 km/h，直到混合动力电动汽车的发动机自行起动；如果不起动发动机，仿真车辆不能达到 50 km/h±2 km/h 稳定车速，应降低到保证车辆能够稳定行驶的合适车速，并且在规定的时间内发动机不起动；按照制造厂建议,应将发动机在自行启动后 10 s 内停机。7.2.1.3.2  台架处理台架按下列程序进行处理：对于装用压燃式发动机的混合动力汽车的台架应该采用 GB18352.6-2016 中附录 C 的附件 CA规定的循环，进行预处理；对于装用点燃式发动机的混合动力汽车的台架应该采用 GB 18352.6-2016 中附录 C 的附件 CA规定的循环，进行预处理。4T/CSAE 1642020预处理后，台架环境温度相对稳定在-7 ±3 ，以上环境温度设定下至少进行 6 h，然后，按照附录 A 的规定，完成对储能装置的完全充电。7.2.1.3.3  试验程序试验按下列程序进行：a)  台架正常运行，按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定开始试验；b)  取样按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定进行；c)  台架按照 GB 18352.6-2016 的规定运行，其中循环曲线按照 7.1 规定的工况曲线，如果制造厂对挡位变换有特殊的文件规定，工况曲线对这些试验台架对应仿真车辆的换挡点的要求不适用。可按照 GB 18352.6-2016 附件 CB、附录 C 中 C.1.2.6.5 的规定，并结合制造厂的产品使用手册和变速器操作说明书进行操作；d)  下面两种试验方法可选：1)  台架起动前或起动的同时开始取样，并在试验工况的最后一个怠速段结束后停止取样；2)  台架起动前或起动的同时开始取样，并连续重复一定数量的试验工况，在储能设备达到最低荷电状态时的第一个试验工况最后的怠速结束后停止取样。最低荷电状态参照 GB19753-2013 中 7.1.2.3.4 规定的程序确定。e)  测量结果：1)  按照 GB/T 19233-2008 的计算方法，利用测得的 CO2、CO 和 HC 排放量，以碳平衡法计算燃料消耗 c1 （L）；2)  试验结束后 30 min 内，按照附录 A 的规定对储能装置进行充电，测量并记录从电网获得的电能 e1 （Wh）， e1 即为条件 A 下仿真车辆的电能消耗；3)  根据试验台架对应仿真车辆在条件 A 下运行的循环工况情况，计算得出车辆在条件 A 下的运行总里程 D1ha （km）。7.2.1.4 条件 B7.2.1.4.1  台架处理台架处理包括一下两项内容：按照 7.2.1.3.1 的规定对储能装置进行放电。如果制造厂要求，在放电之前可按照 7.2.1.3.2对台架进行处理；预处理后，台架环境温度相对稳定在-7 ±3 ，以上环境温度设定下至少进行 6 h。7.2.1.4.2  试验程序试验按下列程序进行：a)  台架正常起动，按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定开始试验；b)  取样按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定进行；c)  台架按照 GB 18352.6-2016 的规定运行，其中工况曲线按照 7.1 规定的工况曲线，如果制造厂对挡位变换由特殊的文件规定，工况曲线对这些试验台架对应仿真车辆的换挡点的要求不适用。可按照 GB 18352.6-2016 附件 CB、附录 C 中 C.1.2.6.5 的规定，并结合制造厂的产品使用手册和变速器操作说明书进行操作；d)  按照 GB/T 19233-2008 的计算方法，利用测得的 CO2、CO 和 HC 排放量，以碳平衡法计算燃料消耗 c2 （L）；5T/CSAE 1642020e)  试验结束后 30 min 内，按照附录 A 的规定对储能装置进行充电，测量并记录从电网获得的电能 e2 （Wh）；f)  按照 7.2.1.3.1 的规定对储能装置进行放电；g)h)i)按照附录 A 的规定对储能装置进行充电。测量并记录从电网获得的电能 e3 （Wh）；条件 B 下，试验台架对应仿真车辆的电能消耗为 e4 =e2 - e3 （Wh）；根据台架在条件 B 下运行的循环工况情况，计算得出车辆在条件 B 下的运行总里程 D1hb（km）。7.2.1.5 试验结果7.2.1.5.1  条件 A 下，空调制热条件下的综合能耗按照7.2.1.3进行试验，条件A下，空调制热条件下的综合能耗 FCtot1ha （L/100km）为：FCtot1ha = (FC1ha + FCEC1ha ) / D1ha ´100式中：FC1ha （L）空调制热条件下的燃料消耗量， FC1ha = c1 ；FCEC1ha （L）空调总电量消耗量 e1 依据GB/T 37340中5.1折算的燃料消耗量；D1ha条件A下的运行总里程。7.2.1.5.2  条件 B 下，空调制热条件下的综合能耗按照7.2.1.4进行试验，条件B下，空调制热条件下的综合能耗 FCtot1hb （L/100km）为：FCtot1hb = (FC1hb + FCEC1hb ) / D1hb ´100式中：FC1hb （L）空调制热条件下的燃料消耗量， FC1hb = c2 ；FCEC1hb （L）空调总电量消耗量 e4 依据 GB/T 37340 中 5.1 折算的燃料消耗量；D1hb条件B下的运行总里程。7.2.2  空调制冷7.2.2.1 通则无行驶模式手动选择功能的PHEV试验应分别在以下条件进行：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。7.2.2.2 空调模拟装置设定空调模拟装置设定的环境温度，企业根据运行地域自行选择，有下列可选温度：（30±2)；（-35±2)；（-40±2)。空调模拟装置设定为制冷模式，目标温度设定为不高于25 。7.2.2.3 条件 A6T/CSAE 16420207.2.2.3.1  储能装置放电储能装置通过台架行驶进行放电，按下述要求直到满足放电终止条件：车速稳定在 50 km/h±2 km/h，直到混合动力电动汽车的发动机自行起动；如果不起动发动机，仿真车辆不能达到 50 km/h±2 km/h 稳定车速，应降低到保证仿真车辆能够稳定行驶的合适车速，并且在规定的时间/距离内发动机不起动；按照制造厂建议。应将发动机在自行启动后10 s内停机。7.2.2.3.2  台架处理台架按下列程序进行处理：对于装用压燃式发动机的混合动力汽车的台架应该采用 GB 18352.6-2016 中附录 C 的附件 CA规定的循环，进行预处理；对于装用点燃式发动机的混合动力汽车的台架应该采用 GB 18352.6-2016 中附录 C 的附件 CA规定的循环，进行预处理；预处理后，台架环境温度相对稳定在 35 ±3 ，以上环境温度设定下至少进行 6 h，然后，按照附录 A 的规定，完成对储能装置的完全充电。7.2.2.3.3  试验程序试验按下列程序进行：a)  台架正常起动，按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定开始试验；b)  取样按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定进行；c)  台架按照 GB 18352.6-2016 的规定运行，其中循环曲线按照 7.1 规定的工况曲线，如果制造厂对挡位变换由特殊的文件规定，工况曲线对这些试验台架对应仿真车辆的换挡点的要求不适用。可按照 GB 18352.6-2016 附件 CB、附录 C 中 C.1.2.6.5 的规定，并结合制造厂的产品使用手册和变速器操作说明书进行操作；d)  下面两中试验方法可选：1)  台架起动前或起动的同时开始取样，并在试验工况的最后一个怠速段结束后停止取样；2)  台架起动前或起动的同时开始取样，并连续重复一定数量的循环，在储能设备达到最低荷电 状 态 时 的 第 一 个 试 验 工 况 最 后 的 怠 速 结 束 后 停 止 取 样 。 最 低 荷 电 状 态 参 照 GB19753-2013 中 7.1.2.3.4 规定的程序确定。e)  测量结果：1)  按照 GB/T 19233-2008 的计算方法，利用测得的 CO2、CO 和 HC 排放量，以碳平衡法计算燃料消耗 c1 （L）；2)  试验结束后 30 min 内，按照附录 A 的规定对储能装置进行充电，测量并记录从电网获得的电能 e1 （Wh）， e1 即为条件 A 下车辆的电能消耗；3)  根据试验台架对应仿真车辆在条件 A 下运行的循环工况情况，计算得出车辆在条件 A 下的运行总里程 D1ra （km）。7.2.2.4 条件 B7.2.2.4.1  台架处理台架按下列程序进行处理：7按照附录 A 的规定对储能装置进行充电。测量并记录从电网获得的电能 e3 （Wh）；e4 =e2 - e3根据仿真车辆在条件 B 下运行的循环工况情况，计算得出车辆在条件 B 下的运行总里程 D1rbT/CSAE 1642020按照 7.2.2.3.1 的规定对储能装置进行放电。根据要求，在放电之前可按照 7.2.1.3.2 对台架进行处理；预处理后，台架环境温度相对稳定在 35 ±3 ，以上环境温度设定下至少进行 6 h。7.2.2.4.2  试验程序试验按下列程序进行：a)  台架正常起动，按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定开始试验；b)  取样按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定进行；c)  台架按照 GB 18352.6-2016 规定运行，其中循环曲线按照 7.1 规定的工况曲线，如果制造厂对挡位变换由特殊的文件规定，工况曲线对这些试验台架对应仿真车辆的换挡点的要求不适用。可按照 GB 18352.6-2016 附件 CB、附录 C 中 C.1.2.6.5 的规定，并结合制造厂的产品使用手册和变速器操作说明书进行操作；d)  按照 GB/T 19233-2008 的计算方法，利用测得的 CO2、CO 和 HC 排放量，以碳平衡法计算燃料消耗 c2 （L）；e)  试验结束后 30 min 内，按照附录 A 的规定对储能装置进行充电，测量并记录从电网获得的电能 e2 （Wh）；f)  按照 7.2.2.3.1 的规定对储能装置进行放电；g)h)  条件 B 下，仿真车辆的电能消耗为（Wh）；i)（km）。7.2.2.5 试验结果7.2.2.5.1  条件 A 下，空调制冷条件下的综合能耗按照 7.2.2.3 试验，条件 A 下，空调制冷条件下的综合能耗 FCtot1ra （L/100km）为：FCtot1ra = (FC1ra + FCEC1ra ) / D1ra ´100式中：FCEC1ra （L）空调制冷条件下总的电能消耗量 e1 依据 GB/T 37340 中 5.1 简单折算；FC1ra （L）空调制冷条件下的燃料消耗量， FC1ra = c1 ；D1ra条件 A 下的运行总里程。7.2.2.5.2  条件 B 下，空调制冷条件下的综合能耗按照 7.2.2.4 进行试验，条件 B 下，空调制热条件下的综合能耗 FCtot1rb （L/100km）为：FCtot1rb = (FC1rb + FCEC1rb ) / D1rb ´100式中：（L）  空调制热条件下的燃料消耗量， FC1rb = c2 ；FCEC1rb （L）空调总电量消耗量 e4 依据 GB/T 37340 中 5.1 折算的燃料消耗量；8T/CSAE 1642020D1rb条件B下的运行总里程。7.2.3  空调关闭7.2.3.1 通则无行驶模式手动选择功能的PHEV试验应分别在以下条件进行：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。7.2.3.2 空调模拟装置设定空调模拟装置设定为关闭状态。7.2.3.3 条件 A7.2.3.3.1  储能装置放电储能装置通过台架模拟车辆行驶进行放电，按下述要求直到满足放电终止条件：台架车速稳定在 50 km/h±2 km/h，直到混合动力电动汽车的发动机自行起动；如果不起动发动机，仿真车辆不能达到 50 km/h±2 km/h 稳定车速，应降低到保证台架对应仿真车辆能够稳定行驶的合适车速，并且在规定的时间/距离内发动机不起动；按照制造厂建议。应将发动机在自行启动后10 s内停机。7.2.3.3.2  台架处理7.2.3.3.2.1 对于装用压燃式发动机的混合动力汽车的台架应该采用 GB 18352.6-2016 中附录 C 的附件 CA 规定的循环，进行预处理。7.2.3.3.2.2 对于装用点燃式发动机的混合动力汽车的台架应该采用 GB 18352.6-2016 中附录 C 的附件 CA 规定的循环，进行预处理。7.2.3.3.2.3 在试验前，台架应于 20 30 的温度条件下室内保温，浸车期间，按照附录 A 的规定，完成对储能装置的完全充电。在试验前，台架应于 20 30 的温度条件下至少 6 h，直到发动机的润滑油和冷却液温度与室温的差在±2范围内。7.2.3.3.3  试验程序7.2.3.3.3.1 台架正常起动，按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定开始试验。7.2.3.3.3.2 取样按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定进行。7.2.3.3.3.3 台架按照 GB 18352.6-2016 的规定运行，其中循环曲线按照 7.1 规定的工况曲线，如果制造厂对挡位变换由特殊的文件规定，工况曲线对这些试验台架对应仿真车辆的换挡点的要求不适用。可按照 GB 18352.6-2016 附件 CB、附录 C 中 C.1.2.6.5 的规定，并结合制造厂的产品使用手册和变速器操作说明书进行操作。7.2.3.3.3.4 下面两中试验方法可选：a)  台架起动前或起动的同时开始取样，并在试验工况的最后一个怠速段结束后停止取样；b)  台架起动前或起动的同时开始取样，并连续重复一定数量的循环，在储能设备达到最低荷电状态时的第一个试验工况最后的怠速结束后停止取样。最低荷电状态参照 GB 19753-2013 中7.1.2.3.4 规定的程序确定。9T/CSAE 16420207.2.3.3.3.5 测量结果：a)  按照 GB/T 19233-2008 的计算方法，利用测得的 CO2、CO 和 HC 排放量，以碳平衡法计算燃料消耗 c1 （L）；b)  试验结束后 30 min 内，按照附录 A 的规定对储能装置进行充电，测量并记录从电网获得的电能 e1 （Wh）， e1 即为条件 A 下台架的电能消耗；c)  根据试验台架对应仿真车辆在条件 A 下运行的循环工况情况，计算得出车辆在条件 A 下的运行总里程 D1na （km）。7.2.3.4 条件 B7.2.3.4.1  台架处理7.2.3.4.1.1 按照 7.2.3.3.1 的规定对储能装置进行放电。如果制造厂要求，在放电之前可按照7.2.3.3.2.1 或 7.2.3.3.2.2 对台架进行处理。7.2.3.4.1.2 在试验前，台架应于 20 30 的温度条件下至少 6 h，直到发动机的润滑油和冷却液温度与室温的差在±2 范围内。7.2.3.4.2  试验程序7.2.3.4.2.1 台架正常起动，按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定开始试验。7.2.3.4.2.2 取样按照 GB 18352.6-2016 附录 C 的规定进行。7.2.3.4.2.3 台架按照 GB 18352.6-2016 的规定运行，其中循环曲线按照 7.1 规定的工况曲线，如果制造厂对挡位变换由