混合动力电动汽车及多电机纯电动汽车动力系统功率测试方法 编制说明

《混合动力电动汽车及多电机纯电一、工作简况 二、国家标准编制原则、主要内容及其确定依据 2三、主要试验验证情况分析及预期效益 7四、与国际、国外标准技术内容或产品的对比情况 13五、采用国际标准和国外先进标准的情况 17六、与有关法律、行政法规及相关标准的关系 17七、重大分歧意见的处理经过和依据 八、涉及专利的有关说明 九、实施国家标准的要求和措施建议 十、其他应予说明的事项 1《混合动力电动汽车及多电机纯电动汽车动力系统功率测试方法》（征求意见稿）编制说明1.任务来源《混合动力电动汽车及多电机纯电动汽车动力系统功率测试方法》立项计划由国家标准化管理委员会于2023年12月下达，计划编号为：20231761-T-339。2.制定背景车辆的额定功率可用于比较不同车辆的性能，同时也有其他用途，如：对车辆、客户信息、保险和税收进行分类等。在过去，传统燃油车完全由内燃机作为驱动源，其额定功率通常与通过发动机台架试验确定的发动机额定功率相同，但这种方法并没有考虑发动机和道路之间的传动系统中的功率损耗；如今，混合动力电动汽车和具有多电机驱动的纯电动汽车等电动汽车在市场中的份额越来越大，由于这些车辆具有多种动力源，例如一个发动机和一个电机，或者多个电机，过去确定车辆额定功率的方法并不适用于这些车辆；由于环保要求及政策驱使，预计电动汽车的市场份额也会不断增长。未来，电动汽车和传统汽车将在市场上长时间共存，因此，有必要制定一项电动汽车额定功率测试方法的标准，并确保其测试结果能够在公平的基础上与传统车辆的额定功率进行定性及定量的比较。3.主要参与单位本标准由全国汽车标准化技术委员会归口，委托全国汽车标准化技术委员会电动车辆分技术委员会（以下简称“电动车辆分标委”）负责组织开展制订工作。2023年下半年开始，电动汽车整车标准工作组启动预研工作，组织成立了由中国汽车技术研究中心有限公司牵头，涵盖电动汽车整车企业、第三方检测机构、科研院所等的标准起草组。4.主要工作过程1）2023年10月，电动车辆分标委开展了电动汽车动力系统功率测试方法的预研工作，并成立起草组，随即展开技术研究工作，收集国内外针对该课题的相关研究及行业起草建议；2）2023年11月，起草组基于前期预研结果，组织开展GTR21、ISO20762等国际相关法规的解读，电动车辆分标委根据行业反馈的起草建议，组织完成立项草案等立项材料的编制工作；23）2023年12月，起草组完成草案初稿的编写，并于重庆召开第一次行业讨论会议，与会专家针对草案初稿中的功率测试方法、最大功率计算、最大功率速度识别等关键点提出修改建议；4）2024年3月，各电动汽车整车企业针对串联、并联等不同构型的电动汽车进行整车功率测试，并验证两种测试方法的一致性及不同测功机测试结果的一致性；5）2024年4月，起草组针对修改意见完成修改，同时整理测试结果；6）2024年6月，起草组于线上召开讨论会，基于前期会议结论及各电动汽车整车企业的测试结果，与会专家针对功率测试参考点的选取、能量转换效率系数、两种测试方法的适用性等达成一致；7）2024年8月，起草组于重庆召开第一次正式工作会议，与会专家针对内燃机输出参考点确定展开深入讨论，并对草案全文进行详细审查；8）2024年10月，电动汽车整车标准工作组于西安召开2024年第二次会议，起草组汇报了新版的草案及前期行业反馈意见的处理情况，并对各电动汽车整车企业开展的测试结果进行展示；9）2024年11月，起草组于深圳召开第二次正式工作会议，与会专家对全文技术内容、可行性、规范性等全面审查，统一意见，形成征求意见稿。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：本文件制定过程中，立足于当前混合动力电动汽车和多电机驱动的纯电动汽车发展现状，结合了国际已有的相关研究，同时，整车企业、检测机构共同参与方案和框架讨论，典型企业、权威检测机构、行业专家共同参与标准的制定和讨论；3)适用性原则：起草过程充分考虑了国内外现有相关标准的统一和协调，考虑了当前电动汽车的各种动力系统构型，对不同构型提出了统一的测试方法，并对测试结果的有效性提出要求。2.主要内容《混合动力电动汽车及多电机纯电动汽车动力系统功率测试方法》总共包含六个章节和两个附录，主要内容如下：（1）范围本文件规定了混合动力电动汽车及具有多电机驱动的纯电动汽车动力系统最大功率测试条件、测试程序、结果计算。3本文件适用于M1、N1类和最大设计总质量不超过3500kg的M2类混合动力电动汽车及具有多电机驱动的纯电动汽车。其他车辆可参照执行。（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/T15089机动车辆及挂车分类GB/T18297-2024汽车发动机性能试验方法GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法GB/T18488电动汽车用驱动电机系统GB/T19596电动汽车术语（3）术语和定义GB/T15089、GB/T19596和GB/T18297界定的以及下列术语和定义适用于本文件。1）动力系统：驱动车辆的所有机械动能输出装置。注：如内燃机、电驱动系统（含驱动电机及逆变器）等，不含变速器、减速器、差速器等机械传动部分。2）动力系统功率：车辆运行时，动力系统同时刻输出的机械功率总和。3）动力系统最大功率：在车辆最大动力输出模式以及最大加速踏板命令下运行时，动力系统同时刻输出的机械功率总和。4）参考点：在轮端驱动功率最大的情况下，动力系统的机械动能输出端基准点。5）电能转换效率系数：电驱动系统将电能转换为机械能时的能量转换效率。6）机械传动效率系数：动力系统输出端到车轮驱动端的机械传动机构的机械能转换效（4）测试方法1）测试方法（TP1）使整车在底盘测功机或轴耦合测功机上定速运行，测量REESS（可充电储能系统）输出到逆变器输入端的电流和电压，如图1所示。按公式（1）计算参考点R的功率值：式中：PR——参考点功率，单位为千瓦（kW）；U——REESS输出到逆变器输入端电压，单位为伏特（VI——REESS输出到逆变器输入端电流，单位为安培（AK1——对应工况下的电能转换效率系数。4图1单个电驱动模块电流和电压测试示意图若整车运行是由多个电驱动模块同时驱动，则应分别测量计算每一个驱动模块对应的参考点功率值，累加后作为整车动力系统功率值，如图2所示。按公式（2）和公式（3）计算各参考点功率值：式中：PR1——参考点1功率，单位为千瓦（kWPR2——参考点2功率，单位为千瓦（kWU1——REESS输出到逆变器1输入端电压，单位为伏特（VU2——REESS输出到逆变器2输入端电压，单位为伏特（VI1——REESS输出到逆变器1输入端电流，单位为安培（AI2——REESS输出到逆变器2输入端电流，单位为安培（AK1(1)——对应工况下的电能转换效率系数（1K1(2)——对应工况下的电能转换效率系数（2）。图2多个电驱动模块电流和电压测试示意图若每个逆变器输入端和对应参考点之间的电能转换效率系数相同（或有一个综合值如图3、图4所示。可只测量REESS总输出电压、电流，并按公式（4）计算参考点功率值：5图3具有综合电能转换效率系数的多个电驱动模块电流和电压测试示意图图4具有相同电能转换效率系数的多个电驱动模块电流和电压测试示意图当逆变器内集成了提供12V或24V等辅助电源的DC/DC或非驱动高压辅助设备时，应测量相关设备的输入功率，在计算参考点功率时进行扣减；若无法单独测量以上设备输入功率时，应按照1.0kW进行扣减。当整车运行时，内燃机提供了驱动力（直接或间接应测量内燃机转速、进气歧管压力、喷油量等参数，结合制造厂提供的该内燃机功率特性曲线和万有特性曲线，确定内燃机输出功率，累加计入整车动力系统功率。2）测试方法（TP2）使整车在轴耦合测功机上定速运行，测量驱动轴输出的扭矩和转速，如图5所示。按公式（5）计算参考点R1的功率值：式中：T——驱动轴输出扭矩，单位为牛米（N·mn——驱动轴转速，单位为转每分（r/min）；K2——对应工况下的机械传动效率系数。图5驱动轴输出扭矩和转速测量示意图6当车辆同时由多个驱动轴驱动时，应同时测量每一个驱动轴上的扭矩和转速，并分别计算参考点功率后，累加得到整车动力系统功率。（5）测试流程测试流程如图6所示。完整测试应包含5次，每次测试应重复5.8到5.10。图6最大功率测试程序（6）结果计算1）基本原则①应采用第2至第5次测试的数据用于计算。②每次测试应采用从最大加速踏板命令发出开始连续10s的数据用于计算。③各参考点的功率按5.2中对应的公式计算。④当同时有多个参考点时，应将每个参考点同时刻的功率累加作为动力系统功率。⑤若测试过程中，因非车辆原因造成测试中止，则该次测试数据不得用于计算。⑥用于计算的数据中，单次测试计算结果与4次结果平均值的偏差应不超过±5%，否则应重新进行一次完整测试。2）峰值最大功率计算①每次测试计算，取每2秒计算得到的移动平均值中的最大值，作为该次测试的峰值最大功率。②将4次测试计算的峰值最大功率平均后得到车辆动力系统峰值最大功率。3）持续最大功率计算①每次测试计算，取最后2秒计算得到的平均值，作为该次测试的持续最大功率。②将4次测试计算的持续最大功率平均后得到车辆动力系统持续最大功率。4）内燃机输出参考点功率确定7将车辆动力系统最大功率工作点下内燃机的实测进气歧管压力和喷油量与5.2.1.4记录的内燃机转速在功率特性曲线上的进气歧管压力和喷油量进行对比。若进气歧管压力和喷油量偏差未超过±5%，基于内燃机的功率特性曲线，按照5.2.1.4记录的内燃机转速确定内燃机输出参考点的功率。若进气歧管压力和喷油量偏差超过±5%，应基于万有特性曲线校正内燃机参考点的功率。（7）附录A列举了典型动力系统构型推荐的功率测试方法，主要包括：并联式混合动力构型、功率分流式混合动力构型、串联式混合动力构型、多驱动轴式混合动力构型。（8）附录B明确了车辆动力系统最大功率车速的测试方法。3.确定依据本标准起草过程中参考了全球技术法规GTR21、国际标准ISO20762和国外标准SAEJ2908。主要参考点为：测试方法TP1及测试方法TP2、测试程序、峰值最大功率及持续最大功率的计算方法等。起草组于2023年11月至2024年8月选取了国内主流新能源汽车进行了标准验证试验，包括纯电、串联、并联等架构，验证车辆所属企业为中央车企和独资车企：详细情况如下：（1）针对两种测试方法的一致性验证试验本文件规定了两种测试方法，即TP1和TP2，对于某些构型，只能使用其中一种测试方法，而对于另一部分构型，两种测试方法都可以选择，因此有必要针对两种测试方法的一致性进行试验验证。1）针对一款并联式混合动力构型的车辆进行了TP1和TP2的两种测试图7并联式混合动力构型车辆测试图8图8并联式混合动力构型示意图①测试方法（TP1）车辆最大功率计算：R1和R2参考点的功率累加得到车辆动力系统的最大功率。表1P2构型测试方法（TP1）功率计算内燃机输出参考点功率验证：将测量的喷油量和进气歧管压力与功率特性曲线上的值对比，偏差均在5%以内。表2内燃机输出参考点R1功率确定②测试方法（TP2）通过测试方法（TP2）可直接得到车辆动力系统的最大功率。表3P2构型测试方法（TP2）功率计算9该车辆的最大功率车速为115km/h，TP1测试方法得到的最大功率为201.6kW，TP2测试方法得到的最大功率为205.3kW，偏差为1.8%，吻合度较高。2）针对一款增程构型车辆进行测试图9串联式混合动力构型车辆测试图图10串联式混合动力构型示意图①将内燃机喷油量与进气歧管压力与相应转速下功率特性曲线上的喷油量与进气歧管压力进行比对。表4内燃机喷油量与进气歧管压力②由于偏差大于5%，需要基于内燃机万有特性曲线校正内燃机参考点功率。表5相应转速在万有特性曲线上的扭矩、功率、喷油量和进气歧管压力③基于万有特性曲线，在1950rpm下，根据内燃机实测的喷油量和进气歧管压力，可以得到内燃机输出参考点的功率。表6增程构型车辆功率计算在当前测试方法的规定中，增程构型只能使用TP1进行测试。其中，最大功率为135kW，与仿真结果偏差2%，吻合度较高。（2）针对两种测功机的一致性验证试验在当前测试方法的规定中，提供了底盘测功机和轴耦合测功机两种测试设备，因此有必要对两种测试设备的一致性进行试验验证。1）使用轴耦合测功机针对多驱动轴构型的测试方法一致性验证图11多驱动轴式混合动力构型车辆测试图图12多驱动轴式混合动力构型示意图表7多驱动轴构型在轴耦合测功机上使用TP1的测试结果通过轮端的扭矩、转速数据，使用TP2对该构型车辆进行测试。其中，可直接测得R1与R2的功率和。表8多驱动轴构型在轴耦合测功机上使用TP2的测试结果针对多驱动轴构型车辆，选择TP1测试，计算R1、R2和R3三个参考点的功率总和，结果为327.144kW，选择TP2测试，结果为299.453kW，偏差9.25%。2）使用轴耦合测功机针对多电机纯电构型图13多电机纯电构型车辆测试图图14多电机纯电构型示意图表9多电机纯电构型在轴耦合测功机上使用TP1的测试结果表10多电机纯电构型在轴耦合测功机上使用TP2的测试结果针对多电机纯电构型车辆，选择TP1测试，计算R1、R2两个参考点的功率总和，结果为331.062kW，选择TP2测试，结果为326.592kW，偏差1.35%。3）轴耦合测功机与底盘测功机的数据对比将同一辆车在同样的测试条件下，分别使用底盘测功机和轮毂测功机进行测试，所得数据如表9所示。表11两种测功机的扭矩对比由于车辆的轮胎与底盘测功机之间不可避免的存在阻力损失，底盘测功机所测得的扭矩与轴耦合测功机所测得的扭矩存在一定的差距，因此本文件规定：当选择TP2时，只能使用轴耦合测功机。本材料以GTRNo.21（以下简称GTR21）、国标草案、ISO20762、SAEJ2908四个标准法规作为对比。GTR21作为对比的基准标准法规。据GTR21所述，GTR21建立在ISO20762的基础上，而前者则作为国标草案的参考标准，故本材料将以GTR21为基准。日本主导制定了ISO20762标准，ISO根据日本汽车研究所（JARI）于2015年6月批准的新工作项目提案，于2018年最终确定为ISO20762。韩国KATRI标准主要参考SAE。KATRI于2015年6月完成相关标准，内容参考SAEJ2908-2017，试验方法架构GTR21类似。（1）基本议题对比适用车型：GTR和国标草案保持一致，ISO则仅适用于混动车型，SAE适用范围则另外包含燃料电池汽车和传统油车；最大功率参考点：四个标准法规对参考点的定义皆为发动机和驱动电机输出轴，整车功率为两者输出的机械功总和；适用测功机类型：国标和SAE采用底盘/轴耦合测功机，GTR修订本则另外新增动力总成台架（systembench而ISO仅支持底盘测功机；数据获取途径：GTR、国标草案、SAE在实测数据的基础上，新增CAN总线数据获取的方式；重复试验要求：GTR、国标草案要求对最大功率速度点进行5次试验，并取后4次试验数据进行计算。表12基本信息对比国家/地区标准法规编号适用车型最大功率参考点适用测功机类型数据获取途径重复试验要求/GTRNo.21纯电/轻混/插混发动机/驱动电机输底盘/轮毂测功机/动力总成台架实测值/机载数据5国标草案纯电/轻混/插混发动机/驱动电机输底盘/轮毂测功机实测值/机载数据5/ISO2018纯电/插混发动机/驱动电机输底盘测功机实测值/美国SAEJ2908纯电/轻混/插混/燃料电池/传统燃油车发动机/驱动电机输底盘/轮毂测功机实测值/机载数据可以重复试验取平均（2）试验环境要求国标草案、GTR21、ISO20762、SAEJ2908的环境温度要求均为25℃±10℃,SAEJ2908对于大气压力的要求为90kPa-105kPa，其余均为80kPa-110kPa。（3）试验车辆要求表13试验车辆要求对比GTRNo.21国标草案ISO20762：2018SAEJ2908试验车辆磨合要求OVC/NOVC:3,000-15,000kmPEV:300km/满电里程按制造商技术要求进行磨合，若车辆安装有REESS，应在安装REESS的条件下进行磨合，磨合里程需大于300km，同时PHEV的REESS至少经历一次从完全充电状态直至荷电状态报警或电量平衡的过程；不可外接充电式混合动力汽车应检查确认电量显示及充放电工作正常。/按制造商建议车辆调试道路负载模式下:以以60km/h的速度运行>20道路载荷模式下:以CS模式：采用典型排放底盘测功机：60km/h的速度运行>=20分钟，或按照制造商的建议进行初始调节。分钟，或按照制造商的建议进行初始调节。内燃机可参与驱动（直接或间接）的汽车，宜将车辆设置在强制内燃机驱动模式（若无此模式，可选择混合动力驱动模式）。60km/h的速度运行>=20分钟，或按照车辆制造商的建议运行。连续>=2个HWY循环。道路负载模式下等速行驶：以80-100km/h的速度行驶至少10-15分钟。CD混动模式：道路负载模式下，保证唤醒发动机，加速至100km/h的速度等速行驶16.6km(或约10分钟)。CD纯电模式：道路载荷模式下，以100km/h的速度行驶10分钟(16.6km)。REESS初始充电充至指定获得最大功率的初始SOC，或按制造商推荐的SOC按车辆制造厂提供的方法调整REESS到制造厂推荐的SOC值按制造商推荐的SOCCS模式：/CD混动模式：充至100%SOCCD纯电模式：充至100%SOC（4）试验条件除另有规定之外，下表所有项目均应以不小于10hz的频率进行测量和记录。其中，试验环境参数应在试验开始前及结束时各记录一次。表14试验条件对比项目参数（单位）精确度附注GTRNo.21国标草案ISO20762:2018SAEJ2908发动机转速(r/min)±10r/min或读数±0.5%±10r/min或读数±0.5%±10r/min或读数±0.5%/取较大值进气歧管压力(Pa)±2%±2%±50Pa/喷油量(g/s)读数±3%读数±3%读数±3%/试验环境大气压力(Pa)±0.15kPa湿度±1(比湿度)//室内温度(K)±1℃±1℃±2℃±2℃REESS电压(V)±0.3%FSD/读数±1%±0.3%FSD/读数±1%±0.5%额定电压±0.5%取较大值电流(A)±0.3%FSD/读数±1%±0.3%FSD/读数±1%±0.5%最大测量值±0.3%取较大值辅助设备和/或总牵引驱动单元电压(V)±0.3%FSD/读数±1%±0.3%FSD/读数±1%±0.5%/取较大值电流(A)±0.3%FSD/读数±1%±0.3%FSD/读数±1%±0.5%最大测量值±0.3%取较大值测功机速度(km/h)±0.2km/h/±0.1%±0.2km/h或±0.1%FSD±0.5km/h/±1%/力(N)±10N±10N//车轴/车轮转速(rev/s)±0.05s/读数±±3/读数±1%±0.05s/读数±1%±0.05s/读数±0.5%取较大值扭矩(Nm)±6Nm/±0.5%FSD±6Nm/±0.5%FSD±6Nm/±0.5%FSD最大测量值1%取较大值—时间(s)±100ms±100ms±10ms/加速踏板命令(%)读取车载加速踏板指令信号////（5）试验方法最高功率车速判定方法相似。GTR21、国标草案、ISO20762最为类似，对车速范围及分辨率未做严格的具体要求，SAEJ2908要求从低到高测量全速度段，并经过分析和细化得到最高功率车速。1）GTR21判定方法：首先选择目标速度段，以粗分辨率覆盖速度范围，然后选择更精细的分辨率，测量各个车速点，以确定获得峰值功率的速度；测功机模式：定速模式。2）国标草案判定方法：按照制造厂推荐的车速范围及分辨率，按照附录图B.2所示的测试程序确定最大功率车速；测功机模式：定速模式。3）ISO20762判定方法：根据车辆制造商的建议，在一个或多个速度下进行测量；测功机模式：定速模式。4）SAEJ2908判定方法：从明显低于预期峰值功率速度的初始速度开始，完全踩下加速踏板，加速至高于预期峰值功率速度的最终