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电动汽车高寒测试的意义

     2022-09-14 次浏览

1  为什么要做高温高寒试验

高寒、高温、高原试验简称“三高”,是汽车环境适应性试验中的最重要组成部分。所谓汽车环境适应性试验,就是为了保证所研发的车型产品能够在全国任何省份使用均能够得到较好的综合性能,而在开发过程中开展的汽车性能测试与试验环节。

换句话说,展开环境适应性试验对车型进行测试、考核,是为了研发的汽车产品能够卖到全国,购车的用户可以放心的开遍全国。 根据中国地域和气候环境特点,环境适应性试验一般包括高温、低温、高海拔、低海拔、干燥、潮湿、淋雨、冰雪、沙漠、防尘和腐蚀性等极端环境下的测试。为了充分测试和验证汽车在各种环境下的综合性能,提升产品的质量和用户的满意度,在汽车上市之前,一般都要经历这些与环境相关的试验。

为什么汽车要做高温高寒测试?而且还必须是吐鲁番这种地方?

在这些环境性试验中,大气温度、空气湿度和海拔高度对汽车综合性能的影响较大。因此,许多汽车制造和生产厂家都在汽车开发过程中或上市之前开展高温、高原、高寒即“三高”环境适应性试验,对车辆的综合性能进行测试和验证。在三高试验中几乎可以实现车辆全系统的耐久考核、总成性能考核及测试标定。

最主要的,三高试验作为实车道路试验,能够充分考核各个系统的耦合关系,模拟用户使用工况,是对汽车动态综合性能的考核。而实验室的台架试验,无法全面地考核所有的环境适应性项目,特别是各大系统的耦合、动态响应、标定等项目。因此,实验室台架试验是作为缩短开发周期,降低研发成本减少道路试验的手段起到重要的辅助作用,但考核车辆实际的性能仍然要以实车试验为主。

02  为什么必须是吐鲁番这种地方

三高试验地的选址主要应考虑当地气候、地形、海拔、交通等因素。大区域的选择主要考虑气候、地形海拔,都必须是极端气候环境,形成最严苛的自然环境“实验室”,以考核汽车在极端环境下的综合性能。我国高寒试验场地主要在漠河、黑河一带,高温试验场地主要在吐鲁番一带,高原试验场地主要在昆仑山一带。 从下图的试验地点条件对比可以看到,选择的地点都是极端气候地点,只有在最严苛的环境下通过了各项测试、考核,车辆在全国大部分地区就可以畅行无阻。所以,为什么是吐鲁番?因为够热呀。

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左图:气压含氧量海拔关系;右图:国内外三高场地对比

结合热力图,地貌图一对比,高温试验场地选择吐鲁番再合适不过了。

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全国热力、地貌图

大区域选择以后是具体驻地选择,驻地选择首先得有基础的交通,汽车厂的车队可以方便的运达、撤回。有一定的基础生活设施,一家车企的三高团队少则百人,多则几百人,同时几个厂家抵达,就是千人规模,吃喝拉撒基础设施齐全。所以,经常会看到苦逼的试验工程师、标定工程师们每天从试验场-驻地往返1-2小时辛苦的奔波。

03  三高试验大概做些啥

1、高原试验

高原环境适应性试验主要测试地点为青海昆仑山口(海拔4768米)或云南白茫雪山(海拔4210米)。

高原环境试验开发与验证要点包括整车的动力性、经济性、驾驶性、制动性和自动变速箱的换挡及冷机起动等性能。例如:高原地区环境由于海拔高、空气稀薄、大气压力低,会造成发动机的动力性能下降,燃油经济性变差,起动性能也会受到海拔高低的影响。因为高原环境空气含氧量稀薄,同样会导致真空助力器中的真空度不足,从而影响制动性能,主要表现为制动踏板力变大、制动距离变长、整车的制动效果变差。在高原环境中,由于海拔高度不断变化,会对自动变速箱的换挡时机、换挡质量和换挡策略提出更高的要求。这些都需要在高原环境中进行测试和验证。

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2、高温试验

高温环境适应性试验主要测试地点为新疆吐鲁番或海南三亚。

吐鲁番属于独特的暖温带大陆性干旱荒漠气候。因地处盆地之中,四周高山环抱,增热迅速、散热慢,形成了日照长、气温高、降水少等特点,素有“火洲”之称。一年之中,7月份最为酷热,气温达到35~50℃。因此,高温试验一般在吐鲁番进行,时间在7月份左右。三亚位于海南的最南端,地处低纬度,属于典型的热带海洋性季风气候。许多汽车厂家也会在7月份在三亚进行高温、湿热适应性试验,考察汽车的相关性能。

高温环境试验开发与验证要点包括整车的动力性、舒适性、耐热性、内饰件气味和空调的降温及冷机起动等性能。例如:高温和湿热环境下,温度上升很快,且不容易降低,高温环境对汽车空调的降温性能是一个巨大的考验。如何让车辆在高温环境下迅速降温,并保持在一个相对舒适的温度,是空调系统需要重点考虑的。同时在高温环境下,由于进气温度和燃油温度上升,会影响发动机的输出功率,进而影响整车的动力性。在高温环境下持续行驶,也是对整车、系统和零部件、橡胶件和塑料件耐热性能的考验,同时还要验证这些橡胶件、塑料件和内饰件在高温环境下是否会散发出让人难以忍受的气味。

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高温试验项目简介

国内主要高温试验场地有新疆吐鲁番自然环境试验研究中心,地处环境属于典型的大陆性暖温热带荒漠气候,占地面积133公顷,是目前国内占地面积和规模最大的干热自然环境试验基地,是目前全球第二大干热自然环境试验基地。

上汽大众新疆试验中心,试验场地拥有高速环路13.3公里;异响路2.7公里;石击扬尘路主路段4.3公里,辅助路段2.0公里;热带试验路12.9公里;操控路主路段6.5公里,辅助路段2.0公里;并设置暴晒试验区6000平方米,建筑区5000平方米。所有道路的设计依据德国大众企业标准,并且大部分路段采用1比1等比例照搬国外试验场。

海南试验场,建于1958年的海南汽车试验场,是我国唯一一个汽车湿热带综合试验基地。其可靠性试验跑道长8215米,涵盖了18类30余种不同的测试路面。海南试验场中的测试路面基本上囊括了我国现有条件的典型道路: 扭曲路、鱼鳞坑路、沙滩路、陡坡路、搓板路、沙土路、石板路、条石路、卵石路等。考核汽车制动系统、冷却系统、转向系统等性能所用的沥青路面长为25公里, 共有弯道150处。高环道路总长为6042米, 可用于高速试验及各项基本性能试验。

3、高寒试验

高寒环境适应性试验主要测试地点为黑龙江漠河、黑河或内蒙古牙克石。

漠河县位于中国版图的最北部、黑龙江省最北端,属于寒温带大陆性气候,是中国纬度最高、气温最低的地区。因此,漠河是国内汽车厂家进行汽车高寒环境试验场地。

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但漠河位于大兴安岭北麓,进出漠河的交通不是非常便利,且漠河的寒带试验场地配套设施不是非常完善,许多汽车厂家也会选择在黑河进行寒带试验测试。黑河位于中国东北边陲,属于寒温带大陆性季风气候,临近冷空气发源地西伯利亚大草原,气温达到-25~-40℃,加上黑河交通便利,每年冬季会建有专门的汽车测试场地,故黑河逐渐成为汽车厂家高寒环境测试的一个热门地点。与此同时,与黑河差不多纬度的内蒙古呼伦贝尔牙克石也逐渐形成了冬季汽车测试的氛围和场地。

2008年博世集团在此建立了“博世(呼伦贝尔)汽车测试技术中心”,该测试中心成为博世集团在全球范围内技术标准最高的冬季试车测试场。

几个试验场地的简介如下图:

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国内主要高寒试验地区对比

高寒环境试验包括整车的低温冷机起动性能、驾驶性、整车的采暖、除霜、除雾和通风、橡胶件、塑料件、燃油和润滑油脂的耐低温等性能及相关附件的功能。

此外,在高寒环境下,还需要对汽车的制动性能、ABS、ESP等电控安全系统专项性能进行匹配、试验和验证,在不同附着系数下对整车的制动性能进行测试;也需要对轮胎的抓地性能进行试验,特别是冬季轮胎的性能测试和验证,这也是各轮胎厂家开发冬季轮胎必须经过的测试。

高寒道路耐久试验会有一部分主观评价内容,简介如下:

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如今,新能源车型开发越来越多,三高试验针对新能源车也制定有专项的性能试验。以纯电车为例,寒区试验会针对性开展低温冷启动、除霜、采暖、直流/交流充电、动力性、经济性、可靠性、能量回收、以及制动操稳性等试验。

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