文章來源：1.交通運輸部科學研究院2.城市公共交通智能化交通運輸行業(yè)重點實驗室；3.重慶車輛檢測研究院有限公司；4.電動汽車安全評價重慶市工業(yè)和信息化重點實驗室
既有研究表明，能耗、續(xù)駛里程、動力性是開展純電動公交車性能評價時普遍關注的核心指標，但測試方法尚不統(tǒng)一，尤其是測試時采用的工況與公交車輛實際運營環(huán)境差異較大，導致測試結(jié)果對行業(yè)的參考價值較低。本文結(jié)合國內(nèi)外研究成果，提出針對純電動公交車關鍵性能指標的標準化測試方法，并利用實際測試數(shù)據(jù)開展分析評價，以期推動國家層面盡快制定純電動公交技術(shù)性能的評估方法和標準，從而指導行業(yè)管理部門、公交企業(yè)、車輛生產(chǎn)企業(yè)和第三方機構(gòu)利用規(guī)范方法對純電動公交車性能進行評價，幫助行業(yè)客觀認識純電動公交車實際技術(shù)水平，幫助用戶合理選購優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。在實際道路環(huán)境測試純電動公交車運營性能時， 測試方法應盡量接近實際運營場景，同時應易于開展車型間比較，以方便公交企業(yè)參考測試結(jié)果。運營性能測試的主要目的是幫助公交企業(yè)選購車輛， 測試對象宜為已經(jīng)進入《產(chǎn)品公告》，能在市場上購買到的車型。而對于已經(jīng)進入《產(chǎn)品公告》的車型，在對樣車進行測試前，需核查車輛配置，核查的主要參數(shù)包括整備質(zhì)量、車長及儲能裝置等。樣車參數(shù)應與《產(chǎn)品公告》備案參數(shù)保持一致，其中，動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%，車長公差允許范圍為±1%。同時，樣車應配備車載終端，在測試過程中按照《電動汽車遠程服務與管理系統(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)進行橫向比較，建議在測試中設定統(tǒng)一的裝載質(zhì)量，而不是按車輛設計的最大裝載質(zhì)量的一定比例進行裝載。考慮公交車輛實際運營中的載客數(shù)量，建議 8m段車型按2t質(zhì)量進行裝載，10m和12m段車型按3t質(zhì)量進行裝載。能耗測試方法需重點考慮兩個方面：一是如何設置合理的行駛工況；二是如何準確地獲取車輛耗電量。關于行駛工況設計，按照目前執(zhí)行的《電動汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法》 [18]（GB/T18386—2017）標準，公交車輛生產(chǎn)企業(yè)在申請 《產(chǎn)品公告》 時可以選擇使用基于等速法的測試結(jié)果或基于工況法的測試結(jié)果，兩種方法均在測試用車架上進行。
考慮乘客舒適度，建議夏季測試時將溫度設定為26℃，冬季測試時設定為21℃。在測試時，應要求車內(nèi)溫度穩(wěn)定在設置溫度±2℃。同時，為反映公交車運營中上下客開門時內(nèi)外空氣流通增加的空調(diào)負荷對能耗的影響，建議在測試中設置一定的開門次數(shù)，如可在1個循環(huán)工況中設置2次開門，每次開門時間可設為17s（考慮一般公交站上下客用時）。圖 1為能耗測試中一個循環(huán)工況的速度曲線。每個循環(huán)中包含停車起步、加速、滑行減速和制動減速停車及開關門等環(huán)節(jié)。測試時應在車道上相應位置設置標牌提示駕駛員，駕駛員按照車輛綜合性能測試儀的指示行駛并監(jiān)控速度偏差，應保證車輛當前速度與規(guī)定速度誤差在±3km/h內(nèi)。在每個試驗循環(huán)中，允許超出公差范圍的累計時間不超過30s。為了減少測試中各種不確定因素的影響，應進行較長距離的測試。綜合考慮測試準確性要求和測試成本，建議按照上述循環(huán)工況進行 10個循環(huán)的測試，車輛行駛距離合計約55km，行駛時間 合計約 3.6h。為便于測試工作的組織安排，每次測試確保在半天時間內(nèi)完成。表1所示為由10個循環(huán)工況組成的完整測試工況的特征值統(tǒng)計結(jié)果。對于車輛耗電量計量， 有兩種方法相對方便、準確。第一種是為車輛安裝功率分析儀，能準確測量電量消耗，不需要對測試開始時的車輛SOC（StateofCharge，電池充電狀態(tài)）進行過多限制。第二種是不加裝測試設備，根據(jù)充電量來推算耗電量，測試方法較為復雜：測試開始前對車輛進行充電使SOC為100%，完成測試后對樣車再次充電至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）進行。測試時可根據(jù)設備條件選擇對應的方法，建議優(yōu)先采用第一種安裝功率分析 儀的測試方法。由于不同廠家的 SOC計算和顯示的策略不同，不建議采用基于SOC變化量來推算車輛耗電量的方法。為提高測試效率，建議同時測試續(xù)駛里程與能耗?？筛鶕?jù)完成完整測試工況后的用電量和該 車型的動力蓄電池電量來推算其實際續(xù)駛里程，不必采用行駛至車輛電量耗盡的測試方法。續(xù)駛里程計算公式為：式 （1）中：S為續(xù)駛里程（km）；L為完整的能耗測試工況的行駛里程數(shù)（km）；E B 為動力蓄電池總能量（kWh）；E為能耗測試中的耗電量 （ kWh）。公交車日常運營中的平均時速不足 20km/h，很少高速行駛。同時，為了防止乘客跌倒，在車輛起步時不能快速提速，因此公交車與乘用車相比在動力性上的要求較低。但公交車輛在兩個場 景下仍需具備足夠的動力性能，一是在地勢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；二是在車輛運營中有快速超車完成變線的需求，因此，公交車的動力性應從爬坡時間和加速時間兩個指標進行評價。（ 1）爬坡時間測試方法?？紤]城市中多數(shù)線路不會有過大坡度，建議測試坡道的坡度設為12%。測試時將車輛停放于試驗坡道的起步區(qū)域， 自由選擇動力輸出模式檔位，起動車輛。車輛全油門起步，記錄其從起步爬至坡頂?shù)臅r間，單位為 s。每輛車共進行3次爬坡測試，取3次爬坡時 間的算術(shù)平均值作為最終結(jié)果。（ 2）加速時間測試方法。為更好地契合公交 車提速超車變線的應用場景， 應測試車速從30km/h提速到60km/h的加速時間，而不是測試起 步時的加速時間。參考《電動汽車動力性能試驗方法》（ GB/T18385—2005）[20]中的測試方法，測 試時將車輛行駛至加速測試車道，自由選擇動力輸出模式檔位，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 間，單位為 s，以相反方向行駛重復測試一次， 取兩次測得時間的算術(shù)平均值作為最終測試結(jié)果。本文提出的測試方法在全國新能源公交車性能評價賽（ ElectricBusPerformanceAssessmentCompetition,EB-PAC）中得到應用，按照本文提 出的工況曲線、載重和空調(diào)設置測試出的各項結(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，車長包括 8m段、10m段和12m段3 個類別，參賽的生產(chǎn)企業(yè)包括了近年來在我國城市客車市場銷量較高的絕大多數(shù)企業(yè)。參賽車型均為已進入《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)信息可分別在活動主辦方網(wǎng)站和相關管理部門網(wǎng)站查詢。2020年全國新能源公交車性能評價賽（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》值和比賽中的實測值如表2所示。對比能耗和續(xù)駛里程的《產(chǎn)品公告》 值和實測值可知，兩者差異的平均值分別達到28.7%和26.1%。從各米段平均值來看，《產(chǎn)品公告》值與實測值相比，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》值采用等速法測試，且空調(diào)全程處于關閉狀態(tài)，企業(yè)較容易針對單一工況進行功率點優(yōu)化，能耗較低；實測值采用新發(fā)布的CHTC-B工況，包含加速、減 速、急加速、急減速、勻速、怠速等場景，設置 了爬坡路段且開啟空調(diào)，能耗較高，測試結(jié)果更接近車輛投入使用后的實際情況，對公交企業(yè)的參考意義更大。為了在實測中表現(xiàn)更好，客車生產(chǎn)企業(yè)會綜合考慮更多因素，采用更先進的技術(shù)來優(yōu)化車輛設計，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》 值和測試值對比如圖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》值與測試值之差高達360Wh/km，10m段中的B1和B6車型的能耗實測值甚至低于《產(chǎn)品公告》值；續(xù)駛里程的《產(chǎn)品公告》值與實測值的差異程度同樣不一致，C2等車型相差約300km， 而 B1等車型則幾乎沒有差異。這說明公交企業(yè)購車時如果僅按照《產(chǎn)品公告》值的高低順序進行選擇，并不能選到未來在實際運營中表現(xiàn)更好的車 型。因此，建議公交企業(yè)能以 EB-PAC比賽實測結(jié)果等為參考，并結(jié)合本地城市交通和公交線網(wǎng)的實際狀況，科學地選擇新能源公交車輛的車型。從圖 2中的能耗實測值來看，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，如以最小值為基準值，則最大值與最小值間的差值相對于基準值的差異比例為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)能否基于實測數(shù)據(jù)科學選擇能耗低的車輛，對未來運營成本和節(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)充電價格低于1元/kWh，運營中的車輛動力成本將不高于1元/km，相對傳統(tǒng)燃油/燃氣公交車的動力成本，純電動公交車優(yōu)勢非常顯著。如圖 2所示，續(xù)駛里程實測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%。除了車輛的動力電池帶電量不同之外，能耗不同也帶來續(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，均大幅超過公交車輛日均運營里程的平均水平，已經(jīng)可以緩解公交運營企業(yè)對純電動車輛續(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?shù)毓坏膶嶋H運營需求，適當減少動力電池帶電量，降低購置成本，此外可通過減重來降低能耗，節(jié)約運營中的充電成本。樣本車輛的動力性指標實測值如圖 3所示。12m車型的超越加速時間平均值為8.53s，爬坡時間平均值為7.78s；10m車型的超越加速時間平均值為9.71s，爬坡時間平均值為7.81s；8m車型的超越加速時間平均值為9.96s，爬坡時間平均值為7.54s。不同車型間的超越加速時間差異較大，爬坡時間差異較小。12m段組超越加速時間最大值與最小值相差3.8s，以最小值為基準值時差異比 例為 55.3%，爬坡時間最大值與最小值相差2.5s，差異比例為37.1%；10m段組超越加速時間最大值與最小值相差6.4s，差異比例為104.2%，爬坡時間最大值與最小值相差1.8s，差異比例為26.5%；8m段組超越加速時間最大值與最小值相差7.0s，差異比例為115.9%，爬坡時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來看，不必追求過大的動力性能，但必要的動力性能是公交運行效率和運行安全的重要保障，特別是在山地城市和立交橋較多的城市，動力性能 尤為重要。由實測數(shù)據(jù)可看出，不同車型的動力性存在較大差異，尤其是部 分車型的超越加速時間相差達1倍以上，說明在重點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)面臨的一項技術(shù)問題，客車生產(chǎn)企業(yè)仍需持續(xù)提升技術(shù)實力。由前文可知，純電動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，建議盡快出臺純電動公交車性能評價的相關標準規(guī)范，提升性能評價的合理性，支撐相關評價工作的開展，引導質(zhì)量更優(yōu)的產(chǎn)品進入城市公交行業(yè)。本文提出的測試方法經(jīng)過新能源公交車性能評價賽 （EB-PAC）等活動的實踐驗證，表現(xiàn)出良好的科學性和實用性，得到了客車生產(chǎn)企業(yè)和公交運營企業(yè)的一致認可，建議在相關測試標準的編制中得到采用。（ 1）在純電動公交車產(chǎn)品設計方面，建議客 車生產(chǎn)企業(yè)平衡好車輛動力性和經(jīng)濟性，在保證車輛有足夠動力完成運輸服務的同時盡量降低運營成本。（ 2）合理設置續(xù)駛里程。由于公交車運營線路和運營趟次相對固定，每天的運營里程穩(wěn)定，車輛續(xù)駛里程如能滿足一天的運營需求即能較為方便地組織在夜間停運時間段充電，而裝載過高蓄電量的電池來提升續(xù)駛里程會大幅增加車輛購置成本和運營能耗，并不能給公交運營組織帶來更多的便利。（ 3）未來應繼續(xù)利用輕量化、低滾阻、低風阻等技術(shù)來提高動力系統(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）純電動公交車在運營中積累了大量數(shù)據(jù)，建議盡快構(gòu)建交通運輸行業(yè)新能源汽車運行監(jiān)測平臺，開展基于實際運營監(jiān)測數(shù)據(jù)的性能分析，通過大范圍監(jiān)測數(shù)據(jù)與精準測試數(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）建議將性能評價賽等交流活動作為推優(yōu)扶強的重要手段，引導質(zhì)量更優(yōu)、使用效果更好的新能源汽車產(chǎn)品進入城市公交行業(yè)，提高公眾對新能源汽車的認知度和接受度，營造新能源公交車高質(zhì)量發(fā)展環(huán)境。
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