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1、1 中国汽车行驶工况 国家标准 第 1 部分 轻型汽车 征求意见稿 编制说明 1 工作简况工作简况 1 1 背景背景 进入 21 世纪 我国汽车工业实现了井喷式发展 自 2009 年开始 我国汽车产销 量已经连续八年保持世界第一 保持汽车产业健康 持续发展 从汽车大国到汽车强 国 成为汽车人乃至全社会的梦想 2016 年中国原油对外依存度升至 65 5 其中汽 车耗油约占整个石油消费量的 1 3 以上 预计到 2020 年这个比例将上升到 57 节 约化石能源 降低汽车尾气排放 是汽车行业必须面对和解决的问题 汽车产品检测工况是汽车行业的一项重要的共性基础技术 是车辆能耗 排放测试 方法和限值
2、标准的基础 本世纪初 我国直接采用欧洲的 NEDC 行驶工况对汽车产品 能耗 排放进行认证 有效促进了汽车节能减排技术的发展 近年来 随着汽车保有量的快速增长 我国道路交通状况发生很大变化 政府 企业和民众日渐发现以 NEDC 工况为基准所优化标定的汽车 实际油耗与法规认证结 果偏差越来越大 影响了政府的公信力 另外 现有的 NEDC 工况不适于评价电动空 调 制动能量回收和怠速启停等新技术的节能效果 欧洲在多年的实践中也发现 NEDC 工况的诸多不足 转而采用世界轻型车测试循 环 WLTC 但该工况的怠速比例和平均速度这两个最主要的工况特征与我国实际工 况的差异更大 作为车辆开发 评价的最为
3、基础的依据 开展深入研究 制定反映我 国实际道路行驶状况的测试工况 显得越来越重要 行业呼吁开发中国工况 1 2 前期研究及任务来源前期研究及任务来源 马凯副总理高度重视新能源汽车工况研究与开发 2014 年 9 月和 2015 年 5 月 两次指示要求加快我国电动汽车典型工况标准制定 汽车产业中长期发展规划 规定到 2020 年 新车平均燃料消耗量乘用车降到 5 0 升 百公里 到 2025 年 新车平均燃料消耗量乘用车降到 4 0 升 百公里 新能源汽 车能耗处于国际领先水平 节能与新能源汽车技术路线图 规定要加强我国汽车产业基础技术研究 包括 标准 数据库 检测检验等方面 2 遵照中央领
4、导的指示要求 在财政部 9240 万经费支持下 工业及信息化部于 2015 年委托中国汽车技术研究中心牵头组织行业开展 中国新能源汽车产品检测工况研究 和开发 简称 中国工况 项目 该项目的研究即为 中国汽车行驶工况 国家标 准的前期研究工作 包括 1 广泛深入地了解我国汽车实际行驶工况特征 2 开发 乘用车和各类商用车的全国标准行驶循环工况 CATC 等 1 3 工作过程工作过程 按照节能工作整体部署 中国汽车行驶工况 第 1 部分轻型汽车 标准制定工 作于 2017 年正式启动 由中国汽车技术研究中心有限公司牵头组织国内外主要汽车 生产企业 检测机构和高校共同开展 参与起草的单位如下 表
5、1 1 参与起草企业名单 排名不分先后 序号 企业名称 1 沃尔沃汽车销售 上海 有限公司 2 北京理工大学 3 天津大学 4 河北工业大学 5 上海汽车集团股份有限公司 6 江苏大学 7 比亚迪股份有限公司 8 山东交通学院 9 奇瑞汽车股份有限公司 10 安徽江淮汽车股份有限公司 11 武汉理工大学 12 中国汽车工程研究院股份有限公司 13 昆明理工大学 14 东风本田汽车有限公司 15 一汽 大众汽车有限公司 16 安徽华菱汽车有限公司 17 吉林大学 18 宝马 中国 汽车贸易有限公司 19 福州大学 3 20 福特汽车 中国 有限公司 21 襄阳达安汽车检测中心 22 长城汽车股份
6、有限公司 23 北京汽车研究总院 24 东风汽车有限公司 25 江铃汽车股份有限公司 26 法拉利汽车国际贸易 上海 有限公司 27 北京汽车动力总成有限公司 28 广州汽车集团股份有限公司 29 浙江吉利汽车有限公司 30 大众汽车 中国 投资有限公司 31 东风日产乘用车公司 32 斯巴鲁汽车 中国 有限公司 33 戴姆勒大中华区投资有限公司 34 上汽通用五菱汽车股份有限公司 35 上汽大众汽车有限公司 36 丰田汽车 中国 投资有限公司 37 北京现代汽车有限公司 38 中国汽车技术研究中心有限公司 自标准制定工作启动以来 中国汽车技术研究中心有限公司组织召开了多次工作 会议和技术交流
7、 分析了欧美日等发达国家的汽车法规工况 讨论确定了中国汽车行 驶工况的构成并提出了标准草案 最终完成了标准的征求意见稿 表 1 2 主要技术会议及研究活动 时间 会议活动 主要工作 17 年 1 月 准备会议 前期技术调查总结 17 年 1 月 启动会 确定工作形式 工作内容及任务安排 17 年 2 月 汽车工况标准讨论会 欧美日汽车工况标准讨论 17 年 3 月 第一次会议 讨论曲线构成 17 年 5 月 提出标准草案 4 17 年 5 月 第二次会议 针对标准草案进行讨论 会后根据会议讨论内 容进行完善 17 年 7 月 标准征求意见稿讨论会 完成标准征求意见稿 17 年 8 月 标准公开
8、征求意见 2 标准编制原则和主要技术内容标准编制原则和主要技术内容 2 1 标准编制原则标准编制原则 本标准是贯彻落实 汽车产业中长期发展规划 中提出的 到 2020 年 新车平 均燃料消耗量乘用车降到 5 0 升 百公里 到 2025 年 新车平均燃料消耗量乘用车降 到 4 0 升 百公里 新能源汽车能耗处于国际领先水平 目标的重要措施 标准制定过 程中 充分借鉴国际 国内在工况开发方面的先进经验 通过试验规划确定数据采集 城市 在我国典型城市建立数据采集车队 采集各车型的实际运行数据 收集低频交 通量大数据 并计算不同速度区间的权重因子和同一速度区间不同城市的权重因子 对采集的数据进行短片
9、段划分和筛选 计算短片段特征 通过数据分析确定工况体系 构成 依据中国工况开发方法论构建中国工况曲线 通过试验对中国工况曲线的可操 作性进行验证 并分析工况对油耗和排放的影响 确定最终的中国工况曲线 本标准 规定了乘用车和轻型商用车行驶工况的构成 本标准适用于 M1 类 N1 类和最大设 计总质量不超过 3500kg 的 M2 类车辆 2 2 标准主要标准主要技术内容技术内容 2 2 1 工况开发技术路线 针对现有工况构建方法的不足 项目组借鉴国内外工况开发方面的经验 结合新 技术 提出了基于收集三种不同数据类型的中国工况开发技术路线 主要包括以下步 骤 如图 2 1 所示 5 确定城市确定城
10、市 道路道路 时段时段 车辆车辆 驾驶员选择方案驾驶员选择方案 制定试验调查计划制定试验调查计划 交通交通GIS数据收数据收 集集 不同不同城市不同速度区城市不同速度区 间间权重因子确定权重因子确定 短片段切割短片段切割 含含 城市标签城市标签 三三类类 统一的统一的速度速度 加加 速度分布速度分布 三三类类 各城市速各城市速 度度 加速度分布加速度分布 三三类类 各城市各城市运运 动动 怠速片段库怠速片段库 加权加权 卡方检验卡方检验 工况工况验证验证 CLTC 不同不同城市不同速度区城市不同速度区 间交通流间交通流 不同速度区间交通不同速度区间交通 流流 全国总体全国总体 不同速度区间权重
11、因不同速度区间权重因 子子 全国总体全国总体 确定确定 短片段筛选短片段筛选 特征值求取特征值求取 分分三三类类 行驶数据采集行驶数据采集 确定片段个数及长度确定片段个数及长度 确定片段选取规则确定片段选取规则 工况曲线各速度工况曲线各速度 区间长度确定区间长度确定 工况总时工况总时 长长1800秒秒 片段片段组合组合 抽取抽取 问卷调查问卷调查 出行特征出行特征 载客特征和空调使用特征载客特征和空调使用特征 调查调查 最优短片段最优短片段 组合组合 是否满足是否满足 终止条件终止条件 图 2 1 工况开发技术路线 1 试验规划 在试验规划中 通过分析常驻人口 GDP 汽车保有量 道路面积 万
12、平方米 公共汽 电 车数量 辆 车均道路面积 平方米 辆 等十个指标 结合新能源示 范城市 完成典型城市的选择 通过问卷调查等方式确定了车辆和驾驶员的选择方案 并据此进行数据采集的工作 通过科学的试验规划 保证数据采集工作可以覆盖到各 种典型的城市 道路 时段 车辆和驾驶员的类型 6 2 数据采集及预处理 利用自主行驶的方法在各典型城市采集车辆运行数据 采样频率为 1Hz 为了 保证数据的真实性 采集过程中不规划数据采集道路 让车辆自由行驶 通过超过一 年的自主行驶 实际运行路线会覆盖市区 郊区 城间等行政区域内道路 以及各个 上下班高峰 平峰等时段 将车辆运行数据切分为怠速片段和运动片段以满
13、足工况构建的需求 制定了包含 运行时间 速度范围 加速度范围 最大怠速时长 均速比例和数据缺失率在内的两 级筛选规则 并利用上述规则对短片段进行筛选 通过主成分分析和聚类分析将筛选 后的短片段分为 3 个运动片段库和 3 个怠速片段库 分别对应低速区间 中速区间和 高速区间 获取上述 41 个城市的车辆实际道路交通量大数据 道路每五分钟的平均 速度 通过发放调查问卷 企业调研等方式获得车辆的出行特征 空调使用特征和 载重特征 3 权重因子开发 建立速度 流量模型 计算各城市路网上所有行驶车辆的总行驶时间 VHT 计 算不同速度区间的权重以及同各速度区间不同城市的权重 4 统一的速度 加速度联立
14、分布建立 计算各城市各速度区间的速度 加速度联立分布 利用权重因子矩阵进行加权 获 取各个速度区间统一的速度 加速度联立分布 5 工况短片段组合确定 根据速度区间的权重和工况曲线的总时长确定各速度区间的时长 根据各速度区 间的时长和对应速度区间运动片段及怠速片段的平均时长和时长分布确定各速度区 间需要选择的运动片段数目和候选片段时长 利用卡方检验确定最优的片段组合作为 中国工况曲线 6 工况验证 通过试验验证对所构建工况的可操作性进行验证 并基于现有的测试规程分析不 同工况曲线对油耗和排放的影响 确定最终的中国工况曲线 7 2 2 2 数据采集 1 车辆实际运行数据采集 项目组在 41 个代表
15、性城市 建立了包含 3832 辆车的采集车队 覆盖传统乘用车 轻型商用车和新能源汽车 收集了约 3278 万公里的车辆运动特征 动力特征和环境 特征数据 采集城市覆盖京津冀地区 东北地区 华东地区 华中地区 华南地区 长三角 珠三角 西南地区 西北地区等 除了一 二线城市的直辖市和省会城市外 对三四线城市也有很好的覆盖 采集道路覆盖市区 郊区 主干路 支路 快速路 次干路和高速等 采集时间覆盖春夏秋冬四季 工作日 节假日 高峰时段和平峰时 段 综上 采集车队覆盖我国的主要城市和地区 同时覆盖了不同的道路类型和行驶 条件 采集的车辆覆盖各种车辆类型 2 交通量大数据收集 在 GIS 数据收集方面
16、 项目组获取了 41 个城市一年的全路网交通低频动态大数 据 该数据为每 5 min 更新一次的道路平均速度 共有二十亿条 虽然这些车只是城 市车辆的一部分 但是足够分散的样本和足够大的数量 使得其数据能够反映实时的 交通状态和我国车辆运行的宏观分布 3 车载排放测试 在 PEMS 测试方面 项目组在 41 个城市共计进行了 81 辆车的实际道路排放测试 记录了采集频率为 1Hz 下 城市 城郊和高速工况下的气态污染物 颗粒物和 CO2 的排放数据 将获取的实际道路排放和油耗数据 与采用中国工况测试循环的实验室 测试结果进行比较 用于工况验证中能耗和排放的技术分析 2 2 3 工况开发 项目组建立了多种用途的中国汽车实际行驶工况数据库 包括 原始数据库 统 计分析数据库 工况构建数据库 通过数据分析 确定了中国轻型车工况体系 轻型商用车的最大速度为 99km h 远远小于乘用车的最大速度 130km h 在平均 速度方面 轻型商用车接近 33km h 而乘用车只有 26 5km h 在平均加速度方面 二者较为接近 并且随着速度区间的增大 平均加速度逐渐降低 在平均减速度方面 轻型商用车
