乘用车循环外技术装置节能效果评价方法 第5部分：发电机 编制说明

1《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法第5部分：发电（征求意见稿）编制说明1.1任务来源为鼓励先进汽车节能技术的发展和应用，在工业和信息化部的指导下，全国汽车标准化技术委员会汽车节能分技术委员会在2020年启动了《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法第5部分：发电机》标准制定前期预研工作，并于2022年提交了标准立项申请，2023年12月29日，国家标准化管理委员会下达计划，项目计划号20232489-T-339，归口单位是全国汽车标准化技术委员会。1.2制定背景2023年，我国汽车产销量分别完成3016.1万辆和3009.4万辆，连续15年稳居全球第一，汽车保有量达到3.36亿辆。汽车保有量的快速增长给我国能源和环境带来巨大的压力。2023年我国国内原油产量达到了2.09亿吨，连续6年保持增长。2023年原油进口量5.6399亿吨，同比增长11.0%，对外依存度达到73.10%。2021年10月24日，国务院印发2030年前碳达峰行动方案的通知，坚持“全国统筹、节约优先、双轮驱动、内外畅通、防范风险”的总方针，有力有序有效做好碳达峰工作，明确各地区、各领域、各行业目标任务，加快实现生产生活方式绿色变革，推动经济社会发展建立在资源高效利用和绿色低碳发展的基础之上。针对汽车行业，进一步提出“节约优先作为工作方针。加快节能标准更新，修订一批能耗限额、能效强制性国家标准。提高燃油车船能效标准，健全能效标识制度，加快淘汰高耗能高排放老旧车船。”由此，加快发展节能汽车是缓解燃油供应矛盾、改善大气环境质量、促进我国汽车产业健康可持续发展的重要举措。为贯彻落实《汽车产业中长期发展规划》中提出的乘用车平均燃料消耗量目标要求，我国发布并实施了GB27999《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》。为鼓励先进汽车节能技术的发展和应用，做好GB27999配套实施细则，基于鼓励先进、可量化评价的原则开展了乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法的制定工作。鉴于不同循环外技术/装置的技术原理、节能效果以及应用程度存在差异，节能效果的评价方法也存在不同。截止目前，已经制定了换挡提醒装置、怠速起停系统、汽车空调、制动能量回收系统等四项技术/装置的节能效果评价方法。为了进一步促进先进节能技术的推广应用，有必要开展更多的循环外技术/装置节能效果评价方法的制定工作。1.3起草过程按照节能工作整体部署，《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法第5部分：发电2机》标准制定工作于2020年正式启动。2021年5月18日召开汽标委第二届节能分标委换届大会暨标准审查会，审议通过了《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法第5部分：发电机》标准立项建议。2023年12月29日，国家标准化管理委员会下达计划。2024年4月形成征求意见稿。自2020年启动标准制定工作以来，组织召开了多次工作会议和技术交流并开展了循环外技术调研，具体情况见表1。1.调研阶段（1）2020年9月2日，召开标准预研启动会，确定工作形式、工作内容及任务安排。（2）2021年3月23日，在轻型汽车燃料消耗量试验方法及标识类标准工作组2021年第一次会议上，起草组牵头单位汇报了标准研究的进展情况，分享了起草组成员单位开展的试验测试情况，提出了行业整体水平的用电量调研，以及车型油耗测试数据不足，需要面向工作组征集数据的需求。（3）2021年5月11日，召开第一次核心起草组讨论会议，牵头单位与各成员单位确认整车数据提供的范围及日期，随后陆续收到20家整车及零部件企业提供的40个车型的试验数据（含后续补充征集的数据）。（4）2021年5月18日，召开汽标委第二届节能分标委换届大会暨标准审查会，审议通过了《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法第5部分：发电机》标准立项建议。2.起草阶段（1）2021年8月17日，召开第2次核心起草组讨论会议，针对收集整理的车型试验数据进行讨论，试验数据基本符合要求，个别数据异常，需要进一步征集数据。（2）2022年5月，完成标准草稿并在工作组内部征求意见。期间，共收到工作组成员单位反馈的27条意见。（3）2022年8月11日，组织召开第3次核心起草组讨论会，重点讨论反馈意见及意见处理情况。（4）2022年10月18日，组织召开第4次核心起草组讨论会，重点讨论修订完成的草案涉及的试验方法及评价方法。（5）2022年11月17日，在轻型汽车燃料消耗量试验方法及标识类标准工作组2022年第三次会议上，介绍了发电机技术的测试流程及标准草案，就核心关注问题进行了相关说明，指出，目前待确定的问题主要有用电器负载的设定以及目标值的确定，后续将开展针对性的研究。（6）2023年2月，经核心起草组充分讨论后，提出针对用电器负载设定及目标值确定的问题，进一步开展试验数据的补充征集工作。（7）2023年3月14日，在轻型汽车燃料消耗量试验方法及标识类标准工作组2023年第一次会议上，介绍了标准的研究进展，与前期研究内容相比，一是增加了HEV电量循环修正标准的相关要求，在GB/T19753的基础上设定了试验前后电量增加的上限；二是介绍3了电机效率对传统车单个试验循环结果修正的影响。（8）2023年6月6日，召开第5次核心起草组会议，就草案内容基本达成一致。（9）2023年6月14日，在轻型汽车燃料消耗量试验方法及标识类标准工作组2023年第二次会议上，介绍了现阶段草案内容，并就电流负载设定、基于整备质量的目标值模型、目标值设定等标准关键要点进行了说明。（10）2024年1月24日，召开第6次核心起草组会议，根据标准草案进行了逐条探讨，针对总体要求、试验规程、试验结果判定及修正基本达成一致。表1主要技术会议及研究活动会议活动主要工作2020年9月启动会确定工作形式、工作内容及任务安排2021年3月工作组会议汇报起草组开展的预研情况，面向工作组提出试验数据及用电器数据征集需求2021年5月第1次核心起草组会议讨论确定各成员单位提供数据的范围及日期2021年5月标准审查会通过标准立项审议2021年8月第2次核心起草组会议针对调研数据进行讨论、明确后续数据征集工作安排2022年5月向标准工作组征求意见收到27条反馈意见2022年8月第3次核心起草组会议讨论确认反馈意见2022年10月第4次核心起草组会议讨论修改试验方法工作组会议讨论电器负载设定和目标值确定问题2023年2月试验数据补充征集补充征集试验数据2023年3月工作组会议讨论修改试验方法2023年6月第5次核心起草组会议草案基本修订完成2023年6月工作组会议讨论修改试验方法第6次核心起草组会议草案补充修改讨论，草案文本逐条探讨2.1编制原则（1）规范性原则：在标准的起草过程中，严格按GB/T1.1—2020的要求规划标准内容。在条款表述上，准确按照GB/T1.1—2020的规定表述。（2）科学性原则：本标准在编写过程中，充分吸收和听取车辆生产企业、检测机构和行业机构的意见和建议，广泛征集了试验数据，并综合考虑了技术发展现状、趋势和成本等因素，提出了发电机燃料消耗量目标值，明确了测试规程。2.2标准的主要内容及其确定依据本标准是贯彻落实《规划》、保障乘用车第六阶段燃料消耗量标准实施的重要措施。标准制定主要依据GB27999中提出的“对采用一种或多种循环外技术/装置的车辆，其车型燃料消耗量可相应减去一定额度”规定。其中，循环外技术/装置是指在实际使用中具有明显4节能效果，但在现有试验方法中无法（完全）测量的技术/装置。循环外技术标准的制定主要基于鼓励先进、可量化评价原则，依据实际的测量值对车型的循环外技术节能效果进行评价。1）适用范围本标准规定了乘用车发电机节能效果的评价方法。本标准适用于具有汽车发电机的最大设计总质量不超过3500kg的M1类车辆。本标准适用于能够燃用汽油或柴油的车辆，不适用于可外接充电式混合动力电动汽车。2）总体思路在实际行驶过程中，车辆往往会开启各种用电器，这些用电器的功耗累加在一起会造成车辆较高的能耗（电器负载越大，能耗增加越多如果在实际道路行驶过程中采用高效发电机（具有更高的能量转化效率，发电机与整车集成匹配效果更好等可以一定程度上降低车辆因为使用大功耗用电器造成的高能耗，减少碳排放。由于高效发电机的节能效果只与用电器功耗直接相关，因此，在室内转鼓实验室加载合适的用电器负载即可模拟车辆在实际行驶过程中开启大用电器负载后使用高效发电机带来的节能效果。基于可量化评价原则，综合考虑试验精度、可复现性、成本等因素，最终确定通过底盘测功机对整车进行试验进而评价汽车发电机的燃料经济性。3）试验规程标准总体按照预处理、暖机、连续开启和关闭用电器热机试验、重复性检验测试三组试验的顺序依次进行。其中，开启用电器的试验中，用电器的功耗按照600W加载，并推荐采用电子负载与车载蓄电池直接相连接。电子负载加载的用电器功耗是充分考虑了实际车辆道路行驶的用电器负载情况提出的，包括春夏秋冬四季，白天和夜晚，以及晴天和雨天等各种情况，最终得到了开启用电器的电子负载加载功耗按照600W实施。4）试验结果a)汽车发电机试验结果按照公式（1）计算该车型汽车用电器燃料消耗量：FCGE=FCON—FCOFF………………(1)式中：FCGE——汽车用电器燃料消耗量，单位为升每100千米（L/100km）；FCON——车辆开启用电器条件下的燃料消耗量，单位为升每100千米（L/100km）；FCOFF——车辆关闭用电器条件下的燃料消耗量，单位为升每100千米（L/100km）。b)汽车发电机目标值按照公式（2）计算该车型汽车发电机燃料消耗量目标值：TGE=0.000188×CM+0.44676…………(2)式中：5TGE——汽车发电机燃料消耗量目标值，单位为升每100千米（L/100km）；CM——整车整备质量，单位为千克（kg）。c)汽车发电机节能效果值如按公式（1）计算得到的车型汽车用电器燃料消耗量大于或等于公式（2）中相应目标值，则该车型发电机不具有节能效果。如按公式（1）计算得到的车型汽车用电器燃料消耗量小于公式（2）中相应目标值，则按照公式（3）计算该车型发电机的节能效果试验结果，按照公式（4）计算该车型发电机的节能效果值：FCT=(TGE-FCGE)×K………………(3)式中：FCG——汽车发电机节能效果试验结果，单位为升每100千米（L/100km）；K——比例系数，取0.6。FCJ=min[FCT,0.12]…………………(4)式中：FCE——汽车发电机节能效果值，单位为升每100千米（L/100km）。图1高效率电机节能效果理论发电机的作用是在发动机发动时提供连续的电流，为汽车蓄电池充电并为汽车电子设备提供电能。发电机通过传动皮带与机轴连接。发动机发动时，传动皮带带动发电机，使动能转化为电能。对于内燃机汽车而言，发电机需要满足日益增长的车辆舒适和安全相关用电设备的需求，例如：空调系统、导航系统、制动防抱死系统和自动驾驶系统。高效率发电机可6以减少发动机负载，在实际行驶时对油耗降低做出贡献，减少碳排放，如图1所示。目前，已经研发并应用了多种提高发电机效率的技术，例如：使用方形卷线定子增加槽满率以减小铜损，使用低损二极管降低整流损耗等等，如图2所示。随着发电机效率的提高，相关数据也表明，其对实用油耗的影响显著，因此自2020年起，启动该标准的预研工作。图2高效率电机相应技术手段标准制定过程中，中国汽车技术研究中心有限公司组织主流汽车企业和检测机构进行试验验证工作，依据标准草案开展了40个车型的汽车发电机整车试验，为标准提供了数据支撑。总体上看，由于各试验室在GB/T19233—2020标准实施过程中已积累了较多经验，因此在试验设备、试验精度、试验人员等方面均可以满足本标准的测试需求。同时，工作组依据验证过程中收集到的汽车发电机能耗数据，在总体平均水平的基础上适当加严，确定了汽车发电机的燃料消耗量目标值，如图3所示。其中，满足目标值要求可作为高效发电机的车型比例为38.09%