基于不同标准的电动汽车能量消耗量生产一致性判定对比研究

耿培林 雷利刚 周 猛

（中汽研汽车检验中心（天津）有限公司 天津 300300）

引言

为了确保批量生产的汽车、系统、部件以及独立技术总成与已通过型式检验的车型保持一致，国家要求企业所申报的批量生产的产品、形式与核准定型申报时的相关性保持一致，即保持生产一致性。生产一致性要求可为汽车生产企业生产质量管理提供一定的参考。放眼全球，随着新能源汽车行业迅速发展，新车型的认证及上市数量逐年增加。为了规范新能源汽车产业发展，保障产品质量与安全以及消费者权益，各个国家通过更新标准和加强监管的方式针对新能源车型制定和完善了多项生产一致性测试方法和判定标准。

近年来，我国针对标准中生产一致性项目，逐步增加了对纯电动汽车的抽检频次，并通过标准修订不断完善抽检流程。相较于原有标准GB/T 18386-2017《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》，现行标准GB/T 18386.1-2021《电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法第1 部分：轻型汽车》[1]新增了生产一致性保证计划和生产一致性要求。而在欧洲标准（EU）2018/1832[2]中也对生产一致性验证有明确的要求和规定。根据工信部2023 年度道路机动车辆生产企业及产品监督检查工作的要求，GB/T 18386.1-2021 标准中，电动汽车能量消耗量生产一致性作为重要的性能指标被安排在抽检项目中。因此，了解GB/T 18386.1-2021 标准与（EU）2018/1832标准中生产一致性的判定方法和试验流程对管理生产质量和保障消费者权益具有十分重要的意义。

本文分析GB/T 18386.1-2021 标准和（EU）2018/1832 标准中电动汽车生产一致性保证计划和生产一致性要求的异同点，并在实验室底盘测功机上对同型号的纯电动汽车分别按照GB/T 18386.1-2021 标准与（EU）2018/1832 标准规定的流程进行能量消耗量生产一致性试验，对比两种标准生产一致性试验流程和结果的差异，通过计算相关统计量进行样车的生产一致性合格判定。

1 试验方法

1.1 方案设计

试验分别按照GB/T 18386.1-2021 标准与（EU）2018/1832 标准中规定的测试方法开展。

整个试验在（20±3）℃温度下进行，试验前，底盘测功机以80 km/h 的匀速进行热机。转鼓热机完成后，将车辆安装在底盘测功机上并进行放电。同时，按照提供的道路阻力，分别根据相应的标准对车辆进行滑行试验，获得转鼓阻力加载值。在试验前，配置底盘测功机参数、安装功率分析仪。在底盘测功机上分别进行GB/T 18386.1-2021 标准规定的CLTC循环和（EU）2018/1832 标准规定的WLTC 循环试验，试验过程中采集车速、电流、电压数据，试验结束后收集整理试验数据，计算首个循环的能量消耗量，通过计算得出生产一致性统计量，进行生产一致性判定。图1 为CLTC 循环的CLTC-P 行驶工况曲线，图2 为WLTC 循环曲线。

图1 CLTC-P 行驶工况

图2 WLTC 循环

1.2 生产一致性试验流程

1.2.1 GB/T 18386.1-2021 标准生产一致性试验流程

参照GB/T 19233-2020 《轻型汽车燃料消耗量试验方法》[3]，生产一致性试验流程如图3 所示。

图3 GB/T 18386.1-2021 标准生产一致性试验流程

1.2.2 （EU）2018/1832 标准生产一致性试验流程

（EU）2018/1832 标准中的生产一致性试验流程与GB/T 18386.1-2021 标准中基本相同，区别在于（EU）2018/1832 标准中规定试验样车数最多不超过16 辆。

2 试验准备及车辆参数

2.1 试验车辆与设备

试验车辆为随机抽取的某车型样车，共6 辆，其中3 辆用于CLTC 循环测试，另3 辆用于WLTC 循环测试。试验室配备奥地利AVL 公司的48 in 四驱底盘测功机和日本HIOKI 公司的PW 3390 型功率分析仪。试验设备满足GB/T 18386.1-2021 标准与（EU）2018/1832 标准中的测试需求。试验车辆基本参数见表1。

表1 试验车辆基本参数

2.2 磨合要求

2.2.1 GB/T 18386.1-2021 标准磨合要求

在进行生产一致性试验时，车辆的磨合里程无需满足GB/T 18386.1-2021 标准规定的REESS（可充电储能系统）最低磨合里程的要求。试验可以在没有任何行驶里程的车辆上进行，或在行驶了不到15 000 km 的车辆上进行。

参照GB/T 19233-2020 标准，对于磨合车辆，需要计算其0 km 和“x”km 之间能量消耗量的渐变系数EC0-x。其中0 km 的定义是指车辆下线后，除必要的运输接驳和本试验相关辅助性工作所需的行驶外，无其他任何行驶。

渐变系数EC0-x的计算公式为：

式中：EC0-x为渐变系数，此系数可小于1；FCxkm为“x”km 能量消耗量，（W·h）/km；FC0km为0 km 能量消耗量，（W·h）/km。

所有参与试验车辆的能量消耗量计算方法为：第一辆车为“x”km 能量消耗量，随后的车辆为该车辆0 km 能量消耗量乘以渐变系数EC0-x。作为可替代方案，在进行能量消耗量生产一致性试验时，可采用固定渐变系数0.96。本文涉及的生产一致性判定试验中，样车未进行磨合，故采用固定渐变系数0.96。

2.2.2 （EU）2018/1832 标准磨合要求

（EU）2018/1832 标准中所规定的磨合要求以及渐变系数的计算与GB/T 18386.1-2021 标准中的规定大致相同，差异在于（EU）2018/1832 标准中对于0 km 的定义中规定车辆最多行驶80 km。对于GB/T 18386.1-2021 标准中所述可替代方案的固定渐变系数，（EU）2018/1832 标准规定为0.98。本文涉及的（EU）2018/1832 标准验证生产一致性试验中，采用固定渐变系数0.98。

3 试验结果分析

3.1 能量消耗量试验结果

在分别完成3 辆样车首个CLTC 循环和3 辆样车首个WLTC 循环的能量消耗量生产一致性试验后，利用下面的公式计算相关样车该循环的能量消耗量ECDC，firstCLTC和ECDC，firstWLTC。

式中：ECDC，j为基于REESS 电能变化量的第j 个速度区间的能量消耗量，（W·h）/km；j 为速度区间的序号；dj为车辆在第j 个速度区间的行驶里程，km；ΔEREESS，j为第j 个速度区间所有REESS 的电能变化量，W·h。

计算结果如图4 所示。

图4 样车能量消耗量测试值

由图4 可知，进行WLTC 循环的样车，其能量消耗量普遍高于CLTC 循环的样车。CLTC 循环的样车中，样车3 的能量消耗量较其他样车低，导致这组数据波动性较大；而WLTC 循环的3 辆样车能量消耗量差异不大，波动性较小。

3.2 数据处理与统计量计算

3.2.1 GB/T 18386.1-2021 标准统计量计算

在进行GB/T 18386.1-2021 标准中生产一致性试验的统计量计算时，首先利用下面的公式计算用于生产一致性判定中能量消耗量的目标值ECDC，COP

式中：ECDC，COP为基于REESS 电能变化量的第1 个试验循环的能量消耗量生产一致性目标值，（W·h）/km；ECDC，c1为进行型式认证试验时按照公式（2）计算得到的基于REESS 电能变化量的第1 个试验循环的能量消耗量，（W·h）/km，若型式认证试验进行多次，则此值为多次试验的算术平均值；AFAC为由能量消耗量申报综合值和型式认证试验结果确定的调节因子，按照下面的公式进行计算：

式中：ECAC，declared为汽车生产企业提供的能量消耗量申报综合值，（W·h）/km；EC 为进行型式认证试验时基于从外部获取的能量消耗量，（W·h）/km，若型式认证试验进行多次，则此值为多次试验的算术平均值。

参照GB/T 19233-2020 标准，当对汽车生产企业的统计数据满意时，可利用下面的公式计算出样车的试验统计量（以下称A 型统计量）。

式中：s 为测量值取自然对数后生产标准偏差的估计值；L 为能量消耗量型式认证值的自然对数；xi为样车中第i 辆车测量值的自然对数；n 为样车数。

当对汽车生产企业的统计数据不满意或不能获得时，可利用下面的公式计算出样车的试验统计量（以下称B 型统计量）。

式中：xj为样车中第j 辆车测量值的自然对数；L 为能量消耗量型式认证值的自然对数；n 为样车数。

其试验统计量为比值dn/vn。

由车辆生产企业提供以及通过上述计算处理得到参与生产一致性合格判定的相关参数见表2。

表2 GB/T 18386.1-2021 标准生产一致性试验相关参数

3.2.2 （EU）2018/1832 标准统计量计算

（EU）2018/1832 标准中用于生产一致性判定中能量消耗量的目标值ECDC，COP可利用下面的公式进行计算。

式中：ECDC，COP为基于REESS 电能变化量的第1 个试验循环的能量消耗量生产一致性目标值，（W·h）/km；ECDC，CD，firstWLTC为进行型式认证试验时，基于REESS电能变化量的第1 个WLTC 试验循环的能量消耗量，（W·h）/km；AFEC为能量消耗量申报综合值和型式认证试验结果确定的调节因子，按照下面的公式进行计算；

式中：ECWLTC，declared为汽车生产企业提供的能量消耗量申报综合值，（W·h）/km；ECWLTC为进行型式认证试验时基于从外部获取的能量消耗量，（W·h）/km。

其统计量需按照下面的2 个公式分别计算相关数据的平均值与平方差。

式中：Xtests为xN的平均值；VAR 为xN的平方差；N 为样车数。

xN使用下面的公式进行计算；

式中：ECtest-i为第i 辆车的试验测试值，（W·h）/km。

由车辆生产企业提供以及通过上述计算处理得出参与验证生产一致性合格判定的相关参数见表3。

表3 （EU）2018/1832 标准验证生产一致性试验相关参数

4 生产一致性合格判定

4.1 生产一致性合格判定方法

4.1.1 GB/T 18386.1-2021 标准生产一致性合格判定方法

参照GB/T 19233-2020 标准，当对汽车生产企业的统计数据满意时，以3 辆样车的试验为基础，根据表4 的生产一致性判定准则进行判定。

表4 生产一致性判定表（A）

判定方法为：通过公式（5）计算出试验统计量（A型统计量），如果试验统计量大于表4 中样车数量对应的合格判定数，则判定为合格；如果试验统计量小于表4 中样车数量对应的不合格判定数，则判定为不合格；否则，加抽一辆车进行试验，并按多一辆样车数重新进行计算。

当对汽车生产企业的统计数据不满意或不能获得时，以3 辆样车的试验为基础，根据表5 的生产一致性判定准则进行判定。

表5 生产一致性判定表（B）

判定方法为：通过公式（6）、公式（7）、公式（8）计算出试验统计量/vn（B 型统计量）。如果/vn≤An，这批产品合格；如果/vn＞Bn，这批产品不合格；如果An＜/vn≤Bn，加抽一辆车。其中，An为表5 中的合格判定数，Bn为表5 中的不合格判定数。

4.1.2 （EU）2018/1832 标准生产一致性合格判定方法

（EU）2018/1832 标准生产一致性合格判定方法如下：

如果Xtests＜A-VAR，则通过验证；

如果Xtests＞A-（（N-3）/13）×VAR，则不通过验证；

如果A-VAR≤Xtests＜A-（（N-3）/13）×VAR，需增加车辆测试。

其中，A 为1.01；N 为样车数。

4.2 生产一致性合格判定结果

4.2.1 GB/T 18386.1-2021 标准生产一致性合格判定结果

根据表2 和表4 得出该组试验样车A 型统计量的生产一致性判定结果如图5 所示。

图5 GB/T 18386.1-2021 标准A 型统计量判定结果

从图5 可以看出，该组样车的统计量计算结果4.674 大于表4 中的合格判定数3.327，所以判定为合格。

根据表2 和表5 得出该组试验样车B 型统计量的生产一致性判定结果如图6 所示。

图6 GB/T 18386.1-2021 标准B 型统计量判定结果

从图6 与表2 的对比可以看出，该组样车的统计量计算结果-1.908 小于表5 中的合格判定数An=-0.803 81，所以判定为合格。

4.2.2 （EU）2018/1832 标准生产一致性合格性判定结果

根据表3 得出该组试验样车生产一致性判定结果如图7 所示。

图7 （EU）2018/1832 标准统计量判定结果

从图7 可以看出，该组样车统计量Xtests的值0.944 7 小于A-VAR 的值1.009 918 3，所以通过验证。

综合分析图5 和图6 可见，基于GB/T 18386.1-2021 标准进行CLTC 循环试验的这组样车，尽管通过了生产一致性试验，但其统计量计算结果与合格性判定的临界值差距不大。原因在于第3 辆车的测试值为125，导致3 辆车的测试值离散程度较大，在很大程度上影响了统计量的计算结果。

分析图7 可见，基于（EU）2018/1832 标准进行WLTC 循环的这组样车，由于3 辆车的测试结果差异较小，离散程度低，其统计量计算结果距合格性判定的临界值有着较大的裕度。

5 结论

通过对GB/T 18386.1-2021 标准与（EU）2018/1832 标准中生产一致性判定流程与生产一致性判定方法进行对比，可以得出两者的主要差异为：

1）GB/T 18386.1-2021 标准中，试验采用CLTC循环；（EU）2018/1832 标准中，试验采用WLTC 循环。

2）GB/T 18386.1-2021 标准与（EU）2018/1832标准对于车辆磨合要求和试验中抽取样车数量上限规定不同。

3）在数据处理时，GB/T 18386.1-2021 标准中，试验值的自然对数参与统计量的计算；（EU）2018/1832标准中，测试值的比值参与统计量的计算。

4）GB/T 18386.1-2021 标准与（EU）2018/1832标准统计量的计算与生产一致性合格判定方法不同。

5）试验结果表明，按照GB/T 18386.1-2021 标准中生产一致性合格判定准则，该型号纯电动汽车可判定为合格；按照（EU）2018/1832 标准中验证生产一致性合格判定准则，该型号纯电动汽车可判定为通过验证。

6）通过对试验流程和统计量计算方法进行分析，可以发现，尽管GB/T 18386.1-2021 标准与（EU）2018/1832 标准测试循环不同，并且能量消耗量生产一致性统计量计算方法也存在差异，但两者均可以实现试验样车测试值与型式认证值之间差异的对比以及各试验样车测试值离散程度的判断。