文章來(lái)源：1.交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院2.城市公共交通智能化交通運(yùn)輸行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.重慶車輛檢測(cè)研究院有限公司；4.電動(dòng)汽車安全評(píng)價(jià)重慶市工業(yè)和信息化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
既有研究表明，能耗、續(xù)駛里程、動(dòng)力性是開展純電動(dòng)公交車性能評(píng)價(jià)時(shí)普遍關(guān)注的核心指標(biāo)，但測(cè)試方法尚不統(tǒng)一，尤其是測(cè)試時(shí)采用的工況與公交車輛實(shí)際運(yùn)營(yíng)環(huán)境差異較大，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果對(duì)行業(yè)的參考價(jià)值較低。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究成果，提出針對(duì)純電動(dòng)公交車關(guān)鍵性能指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法，并利用實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)開展分析評(píng)價(jià)，以期推動(dòng)國(guó)家層面盡快制定純電動(dòng)公交技術(shù)性能的評(píng)估方法和標(biāo)準(zhǔn)，從而指導(dǎo)行業(yè)管理部門、公交企業(yè)、車輛生產(chǎn)企業(yè)和第三方機(jī)構(gòu)利用規(guī)范方法對(duì)純電動(dòng)公交車性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，幫助行業(yè)客觀認(rèn)識(shí)純電動(dòng)公交車實(shí)際技術(shù)水平，幫助用戶合理選購(gòu)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。1純電動(dòng)公交車運(yùn)營(yíng)性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化方法設(shè)計(jì)在實(shí)際道路環(huán)境測(cè)試純電動(dòng)公交車運(yùn)營(yíng)性能時(shí)， 測(cè)試方法應(yīng)盡量接近實(shí)際運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景，同時(shí)應(yīng)易于開展車型間比較，以方便公交企業(yè)參考測(cè)試結(jié)果。運(yùn)營(yíng)性能測(cè)試的主要目的是幫助公交企業(yè)選購(gòu)車輛， 測(cè)試對(duì)象宜為已經(jīng)進(jìn)入《產(chǎn)品公告》，能在市場(chǎng)上購(gòu)買到的車型。而對(duì)于已經(jīng)進(jìn)入《產(chǎn)品公告》的車型，在對(duì)樣車進(jìn)行測(cè)試前，需核查車輛配置，核查的主要參數(shù)包括整備質(zhì)量、車長(zhǎng)及儲(chǔ)能裝置等。樣車參數(shù)應(yīng)與《產(chǎn)品公告》備案參數(shù)保持一致，其中，動(dòng)力蓄電池的電量須和 《產(chǎn)品公告》 備案參數(shù)一致，整備質(zhì)量公差允許范圍為±3%，車長(zhǎng)公差允許范圍為±1%。同時(shí)，樣車應(yīng)配備車載終端，在測(cè)試過(guò)程中按照《電動(dòng)汽車遠(yuǎn)程服務(wù)與管理系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范第3部分：通信協(xié)議及數(shù)據(jù)格式》（GB/T32960.3—2016）[17]要求持續(xù)上傳相關(guān)數(shù)據(jù)，建議上傳頻率不低于1次/s。為方便公交企業(yè)進(jìn)行橫向比較，建議在測(cè)試中設(shè)定統(tǒng)一的裝載質(zhì)量，而不是按車輛設(shè)計(jì)的最大裝載質(zhì)量的一定比例進(jìn)行裝載?？紤]公交車輛實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的載客數(shù)量，建議 8m段車型按2t質(zhì)量進(jìn)行裝載，10m和12m段車型按3t質(zhì)量進(jìn)行裝載。能耗測(cè)試方法需重點(diǎn)考慮兩個(gè)方面：一是如何設(shè)置合理的行駛工況；二是如何準(zhǔn)確地獲取車輛耗電量。關(guān)于行駛工況設(shè)計(jì)，按照目前執(zhí)行的《電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法》 [18]（GB/T18386—2017）標(biāo)準(zhǔn)，公交車輛生產(chǎn)企業(yè)在申請(qǐng) 《產(chǎn)品公告》 時(shí)可以選擇使用基于等速法的測(cè)試結(jié)果或基于工況法的測(cè)試結(jié)果，兩種方法均在測(cè)試用車架上進(jìn)行。
考慮乘客舒適度，建議夏季測(cè)試時(shí)將溫度設(shè)定為26℃，冬季測(cè)試時(shí)設(shè)定為21℃。在測(cè)試時(shí)，應(yīng)要求車內(nèi)溫度穩(wěn)定在設(shè)置溫度±2℃。同時(shí)，為反映公交車運(yùn)營(yíng)中上下客開門時(shí)內(nèi)外空氣流通增加的空調(diào)負(fù)荷對(duì)能耗的影響，建議在測(cè)試中設(shè)置一定的開門次數(shù)，如可在1個(gè)循環(huán)工況中設(shè)置2次開門，每次開門時(shí)間可設(shè)為17s（考慮一般公交站上下客用時(shí)）。圖 1為能耗測(cè)試中一個(gè)循環(huán)工況的速度曲線。每個(gè)循環(huán)中包含停車起步、加速、滑行減速和制動(dòng)減速停車及開關(guān)門等環(huán)節(jié)。測(cè)試時(shí)應(yīng)在車道上相應(yīng)位置設(shè)置標(biāo)牌提示駕駛員，駕駛員按照車輛綜合性能測(cè)試儀的指示行駛并監(jiān)控速度偏差，應(yīng)保證車輛當(dāng)前速度與規(guī)定速度誤差在±3km/h內(nèi)。在每個(gè)試驗(yàn)循環(huán)中，允許超出公差范圍的累計(jì)時(shí)間不超過(guò)30s。為了減少測(cè)試中各種不確定因素的影響，應(yīng)進(jìn)行較長(zhǎng)距離的測(cè)試。綜合考慮測(cè)試準(zhǔn)確性要求和測(cè)試成本，建議按照上述循環(huán)工況進(jìn)行 10個(gè)循環(huán)的測(cè)試，車輛行駛距離合計(jì)約55km，行駛時(shí)間 合計(jì)約 3.6h。為便于測(cè)試工作的組織安排，每次測(cè)試確保在半天時(shí)間內(nèi)完成。表1所示為由10個(gè)循環(huán)工況組成的完整測(cè)試工況的特征值統(tǒng)計(jì)結(jié)果。對(duì)于車輛耗電量計(jì)量， 有兩種方法相對(duì)方便、準(zhǔn)確。第一種是為車輛安裝功率分析儀，能準(zhǔn)確測(cè)量電量消耗，不需要對(duì)測(cè)試開始時(shí)的車輛SOC（StateofCharge，電池充電狀態(tài)）進(jìn)行過(guò)多限制。第二種是不加裝測(cè)試設(shè)備，根據(jù)充電量來(lái)推算耗電量，測(cè)試方法較為復(fù)雜：測(cè)試開始前對(duì)車輛進(jìn)行充電使SOC為100%，完成測(cè)試后對(duì)樣車再次充電至SOC為100%，記錄充電量作為耗電量；兩次充電須采用相同的充電條件，按照統(tǒng)一的功率（如60kW）進(jìn)行。測(cè)試時(shí)可根據(jù)設(shè)備條件選擇對(duì)應(yīng)的方法，建議優(yōu)先采用第一種安裝功率分析 儀的測(cè)試方法。由于不同廠家的 SOC計(jì)算和顯示的策略不同，不建議采用基于SOC變化量來(lái)推算車輛耗電量的方法。為提高測(cè)試效率，建議同時(shí)測(cè)試?yán)m(xù)駛里程與能耗?？筛鶕?jù)完成完整測(cè)試工況后的用電量和該 車型的動(dòng)力蓄電池電量來(lái)推算其實(shí)際續(xù)駛里程，不必采用行駛至車輛電量耗盡的測(cè)試方法。續(xù)駛里程計(jì)算公式為：式 （1）中：S為續(xù)駛里程（km）；L為完整的能耗測(cè)試工況的行駛里程數(shù)（km）；E B 為動(dòng)力蓄電池總能量（kWh）；E為能耗測(cè)試中的耗電量 （ kWh）。公交車日常運(yùn)營(yíng)中的平均時(shí)速不足 20km/h，很少高速行駛。同時(shí)，為了防止乘客跌倒，在車輛起步時(shí)不能快速提速，因此公交車與乘用車相比在動(dòng)力性上的要求較低。但公交車輛在兩個(gè)場(chǎng) 景下仍需具備足夠的動(dòng)力性能，一是在地勢(shì)變化較大或立交橋較多的城市，需要公交車輛具有良好的爬坡能力；二是在車輛運(yùn)營(yíng)中有快速超車完成變線的需求，因此，公交車的動(dòng)力性應(yīng)從爬坡時(shí)間和加速時(shí)間兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。（ 1）爬坡時(shí)間測(cè)試方法?？紤]城市中多數(shù)線路不會(huì)有過(guò)大坡度，建議測(cè)試坡道的坡度設(shè)為12%。測(cè)試時(shí)將車輛停放于試驗(yàn)坡道的起步區(qū)域， 自由選擇動(dòng)力輸出模式檔位，起動(dòng)車輛。車輛全油門起步，記錄其從起步爬至坡頂?shù)臅r(shí)間，單位為 s。每輛車共進(jìn)行3次爬坡測(cè)試，取3次爬坡時(shí) 間的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。（ 2）加速時(shí)間測(cè)試方法。為更好地契合公交 車提速超車變線的應(yīng)用場(chǎng)景， 應(yīng)測(cè)試車速?gòu)?0km/h提速到60km/h的加速時(shí)間，而不是測(cè)試起 步時(shí)的加速時(shí)間。參考《電動(dòng)汽車動(dòng)力性能試驗(yàn)方法》（ GB/T18385—2005）[20]中的測(cè)試方法，測(cè) 試時(shí)將車輛行駛至加速測(cè)試車道，自由選擇動(dòng)力輸出模式檔位，將車輛加速至（ 30±1）km/h，并 維持該速度勻速行駛，然后將加速踏板快速踩到底，使車輛加速至 60km/h，記錄這一加速時(shí) 間，單位為 s，以相反方向行駛重復(fù)測(cè)試一次， 取兩次測(cè)得時(shí)間的算術(shù)平均值作為最終測(cè)試結(jié)果。本文提出的測(cè)試方法在全國(guó)新能源公交車性能評(píng)價(jià)賽（ ElectricBusPerformanceAssessmentCompetition,EB-PAC）中得到應(yīng)用，按照本文提 出的工況曲線、載重和空調(diào)設(shè)置測(cè)試出的各項(xiàng)結(jié)果為研究提供了樣本數(shù)據(jù)。該賽事在2020年有24 款車型參賽，車長(zhǎng)包括 8m段、10m段和12m段3 個(gè)類別，參賽的生產(chǎn)企業(yè)包括了近年來(lái)在我國(guó)城市客車市場(chǎng)銷量較高的絕大多數(shù)企業(yè)。參賽車型均為已進(jìn)入《產(chǎn)品公告》的在售車型，具體參賽車型和各車型技術(shù)參數(shù)信息可分別在活動(dòng)主辦方網(wǎng)站和相關(guān)管理部門網(wǎng)站查詢。2.2《產(chǎn)品公告》值與測(cè)試值差異分析2020年全國(guó)新能源公交車性能評(píng)價(jià)賽（EB-PAC）于2020年9月15日—2020年9月17日在重慶舉行，比賽期間的氣溫在26~28℃之間。參賽車型能耗和續(xù)駛里程的《產(chǎn)品公告》值和比賽中的實(shí)測(cè)值如表2所示。對(duì)比能耗和續(xù)駛里程的《產(chǎn)品公告》 值和實(shí)測(cè)值可知，兩者差異的平均值分別達(dá)到28.7%和26.1%。從各米段平均值來(lái)看，《產(chǎn)品公告》值與實(shí)測(cè)值相比，12m段車型能耗低216.9Wh/km，續(xù)駛里程高213km；10m段車型能耗低71.5Wh/km，續(xù)駛里程高95km；8m段車型能耗低90.2Wh/km，續(xù)駛里程高68km。由于《產(chǎn)品公告》值采用等速法測(cè)試，且空調(diào)全程處于關(guān)閉狀態(tài)，企業(yè)較容易針對(duì)單一工況進(jìn)行功率點(diǎn)優(yōu)化，能耗較低；實(shí)測(cè)值采用新發(fā)布的CHTC-B工況，包含加速、減 速、急加速、急減速、勻速、怠速等場(chǎng)景，設(shè)置 了爬坡路段且開啟空調(diào)，能耗較高，測(cè)試結(jié)果更接近車輛投入使用后的實(shí)際情況，對(duì)公交企業(yè)的參考意義更大。為了在實(shí)測(cè)中表現(xiàn)更好，客車生產(chǎn)企業(yè)會(huì)綜合考慮更多因素，采用更先進(jìn)的技術(shù)來(lái)優(yōu)化車輛設(shè)計(jì)，這也更能反映客車企業(yè)的技術(shù)水平。各車型的能耗與續(xù)駛里程的《產(chǎn)品公告》 值和測(cè)試值對(duì)比如圖2所示。由圖可知，車型間的差異程度并不相同。以12m段車輛的能耗為例，C6和C7車型的《產(chǎn)品公告》值與測(cè)試值的差異較小，約為50Wh/km，而C2和C4車型的《產(chǎn)品公告》值與測(cè)試值之差高達(dá)360Wh/km，10m段中的B1和B6車型的能耗實(shí)測(cè)值甚至低于《產(chǎn)品公告》值；續(xù)駛里程的《產(chǎn)品公告》值與實(shí)測(cè)值的差異程度同樣不一致，C2等車型相差約300km， 而 B1等車型則幾乎沒(méi)有差異。這說(shuō)明公交企業(yè)購(gòu)車時(shí)如果僅按照《產(chǎn)品公告》值的高低順序進(jìn)行選擇，并不能選到未來(lái)在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中表現(xiàn)更好的車 型。因此，建議公交企業(yè)能以 EB-PAC比賽實(shí)測(cè)結(jié)果等為參考，并結(jié)合本地城市交通和公交線網(wǎng)的實(shí)際狀況，科學(xué)地選擇新能源公交車輛的車型。
從圖 2中的能耗實(shí)測(cè)值來(lái)看，車型間的差異較大。12m車型中能耗最大值與最小值相差251Wh/km，如以最小值為基準(zhǔn)值，則最大值與最小值間的差值相對(duì)于基準(zhǔn)值的差異比例為43.4%；10m車型能耗最大值與最小值相差291Wh/km，差異比例達(dá)64.5%；8m車型能耗最大值與最小值相差166Wh/km，差異比例為39.5%。這說(shuō)明客車生產(chǎn)企業(yè)間技術(shù)水平有較大差異，公交企業(yè)能否基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)科學(xué)選擇能耗低的車輛，對(duì)未來(lái)運(yùn)營(yíng)成本和節(jié)能減排效果有很大影響。但是，即使是能耗最高的車型，其能耗水平也低 于 1kWh/km，由于多數(shù)公交企業(yè)充電價(jià)格低于1元/kWh，運(yùn)營(yíng)中的車輛動(dòng)力成本將不高于1元/km，相對(duì)傳統(tǒng)燃油/燃?xì)夤卉嚨膭?dòng)力成本，純電動(dòng)公交車優(yōu)勢(shì)非常顯著。如圖 2所示，續(xù)駛里程實(shí)測(cè)值在不同車型間差異也較大。12m車型續(xù)駛里程最大值與最小值相差187km，如同樣以最小值為基準(zhǔn)值，則差異比例為48.3%；10m車型續(xù)駛里程最大值與最小值相差356km，差異比例為93.0%；8m車型續(xù)駛里程最大值與最小值相差231km，差異比例為100.9%。除了車輛的動(dòng)力電池帶電量不同之外，能耗不同也帶來(lái)續(xù)駛里程的差異。12m車型續(xù)駛 里程平均值為 463.0km，10m車型續(xù)駛里程平均值為511.2km，8m車型續(xù)駛里程平均值為313.2km，均大幅超過(guò)公交車輛日均運(yùn)營(yíng)里程的平均水平，已經(jīng)可以緩解公交運(yùn)營(yíng)企業(yè)對(duì)純電動(dòng)車輛續(xù)駛里程的焦慮。在下一步產(chǎn)品規(guī)劃中可考慮結(jié)合當(dāng)?shù)毓坏膶?shí)際運(yùn)營(yíng)需求，適當(dāng)減少動(dòng)力電池帶電量，降低購(gòu)置成本，此外可通過(guò)減重來(lái)降低能耗，節(jié)約運(yùn)營(yíng)中的充電成本。樣本車輛的動(dòng)力性指標(biāo)實(shí)測(cè)值如圖 3所示。12m車型的超越加速時(shí)間平均值為8.53s，爬坡時(shí)間平均值為7.78s；10m車型的超越加速時(shí)間平均值為9.71s，爬坡時(shí)間平均值為7.81s；8m車型的超越加速時(shí)間平均值為9.96s，爬坡時(shí)間平均值為7.54s。不同車型間的超越加速時(shí)間差異較大，爬坡時(shí)間差異較小。12m段組超越加速時(shí)間最大值與最小值相差3.8s，以最小值為基準(zhǔn)值時(shí)差異比 例為 55.3%，爬坡時(shí)間最大值與最小值相差2.5s，差異比例為37.1%；10m段組超越加速時(shí)間最大值與最小值相差6.4s，差異比例為104.2%，爬坡時(shí)間最大值與最小值相差1.8s，差異比例為26.5%；8m段組超越加速時(shí)間最大值與最小值相差7.0s，差異比例為115.9%，爬坡時(shí)間最大值與最小值相差1.8s，差異比例為28.2%。雖然從公交車的使用特點(diǎn)來(lái)看，不必追求過(guò)大的動(dòng)力性能，但必要的動(dòng)力性能是公交運(yùn)行效率和運(yùn)行安全的重要保障，特別是在山地城市和立交橋較多的城市，動(dòng)力性能 尤為重要。由實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可看出，不同車型的動(dòng)力性存在較大差異，尤其是部 分車型的超越加速時(shí)間相差達(dá)1倍以上，說(shuō)明在重點(diǎn)保證車輛能耗水平的前提下，如何為車輛提供足夠的超越加速性能依然是行業(yè)面臨的一項(xiàng)技術(shù)問(wèn)題，客車生產(chǎn)企業(yè)仍需持續(xù)提升技術(shù)實(shí)力。3純電動(dòng)公交車技術(shù)性能提升建議由前文可知，純電動(dòng)公交車不同車型的性能差異較大，僅依靠《產(chǎn)品公告》信息并不能選擇到最優(yōu)產(chǎn)品，建議盡快出臺(tái)純電動(dòng)公交車性能評(píng)價(jià)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，提升性能評(píng)價(jià)的合理性，支撐相關(guān)評(píng)價(jià)工作的開展，引導(dǎo)質(zhì)量更優(yōu)的產(chǎn)品進(jìn)入城市公交行業(yè)。本文提出的測(cè)試方法經(jīng)過(guò)新能源公交車性能評(píng)價(jià)賽 （EB-PAC）等活動(dòng)的實(shí)踐驗(yàn)證，表現(xiàn)出良好的科學(xué)性和實(shí)用性，得到了客車生產(chǎn)企業(yè)和公交運(yùn)營(yíng)企業(yè)的一致認(rèn)可，建議在相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的編制中得到采用。（ 1）在純電動(dòng)公交車產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，建議客 車生產(chǎn)企業(yè)平衡好車輛動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，在保證車輛有足夠動(dòng)力完成運(yùn)輸服務(wù)的同時(shí)盡量降低運(yùn)營(yíng)成本。（ 2）合理設(shè)置續(xù)駛里程。由于公交車運(yùn)營(yíng)線路和運(yùn)營(yíng)趟次相對(duì)固定，每天的運(yùn)營(yíng)里程穩(wěn)定，車輛續(xù)駛里程如能滿足一天的運(yùn)營(yíng)需求即能較為方便地組織在夜間停運(yùn)時(shí)間段充電，而裝載過(guò)高蓄電量的電池來(lái)提升續(xù)駛里程會(huì)大幅增加車輛購(gòu)置成本和運(yùn)營(yíng)能耗，并不能給公交運(yùn)營(yíng)組織帶來(lái)更多的便利。（ 3）未來(lái)應(yīng)繼續(xù)利用輕量化、低滾阻、低風(fēng)阻等技術(shù)來(lái)提高動(dòng)力系統(tǒng)效率，不斷提升整車的綜合能量控制技術(shù)，從而降低能耗，提高續(xù)駛里程。（ 4）純電動(dòng)公交車在運(yùn)營(yíng)中積累了大量數(shù)據(jù)，建議盡快構(gòu)建交通運(yùn)輸行業(yè)新能源汽車運(yùn)行監(jiān)測(cè)平臺(tái)，開展基于實(shí)際運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的性能分析，通過(guò)大范圍監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與精準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)的緊密結(jié)合，為公交企業(yè)車型選擇提供更多的幫助。（ 5）建議將性能評(píng)價(jià)賽等交流活動(dòng)作為推優(yōu)扶強(qiáng)的重要手段，引導(dǎo)質(zhì)量更優(yōu)、使用效果更好的新能源汽車產(chǎn)品進(jìn)入城市公交行業(yè)，提高公眾對(duì)新能源汽車的認(rèn)知度和接受度，營(yíng)造新能源公交車高質(zhì)量發(fā)展環(huán)境。
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