GBT 44256-2024(英文版) 土方机械 纯电动轮胎式装载机能量消耗量 试验方法标准立项发展报告

土方机械纯电动轮胎式装载机能量消耗量试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Earth-movingMachinery—PureElectricWheelLoader—TestMethodsforEnergyConsumption摘要随着全球能源结构转型与"双碳"战略的深入推进，工程机械行业正经历从传统内燃机驱动向纯电动化方向的深刻变革。轮胎式装载机作为土方机械中应用最广泛、保有量最大的机型之一，其能量消耗量评价体系的建立对于推动行业节能降耗、规范产品市场秩序具有重要意义。本报告以国家标准GB/T44256-2024《土方机械纯电动轮胎式装载机能量消耗量试验方法》为研究对象，系统阐述了该标准的立项背景、编制原则、主要技术内容及预期实施效益。该标准于2024年7月24日由国家标准化管理委员会批准发布，并自发布之日起同步实施，填补了我国纯电动轮胎式装载机能耗测试方法领域国家标准的空白。标准规定了纯电动轮胎式装载机在模拟典型作业工况下的能量消耗量试验条件、试验程序、数据处理及结果评定方法，为产品研发设计、第三方检测认证及用户选型提供了统一的技术依据。本报告还对该标准的主要起草单位进行了介绍，并就标准实施后的行业发展前景进行了展望，以期为相关从业人员提供参考。关键词：土方机械；纯电动装载机；能量消耗量；试验方法；国家标准；标准化Keywords:Earth-movingmachinery;Pureelectricwheelloader;Energyconsumption;Testmethods;Nationalstandard;Standardization1引言装载机作为工程建设、矿山开采、港口物流等领域不可或缺的土方作业装备，其保有量和年产量在工程机械大类中长期位居前列。然而，传统燃油装载机在作业过程中产生的尾气排放和较高的燃油消耗，已成为制约行业绿色低碳转型的关键瓶颈。近年来，随着动力电池技术、电驱控制技术及高压电气系统集成技术的日趋成熟，纯电动轮胎式装载机凭借零排放、低噪音、高能效、维护成本低等突出优势，正加速进入市场并逐步实现规模化应用。然而，在市场快速扩容的同时，行业面临一个亟待解决的基础性问题：如何科学、统一、可重复地测定纯电动轮胎式装载机的能量消耗量？传统燃油装载机的油耗试验方法基于发动机燃油消耗特性建立，无法直接适用于电动机驱动体系；而纯电动装载机涉及动力电池放电特性、整机作业循环、能量回收策略等因素，其能耗评价方法更加复杂。若缺少统一的试验方法标准，一方面导致各生产企业在产品宣传中采用不一致的能耗数据口径，造成市场竞争秩序的不规范；另一方面也使得用户在设备选型、能效对比时缺乏可信依据，第三方检验检测机构亦缺乏权威判定准则。在此背景下，国家标准化管理委员会于2024年7月24日正式发布GB/T44256-2024《土方机械纯电动轮胎式装载机能量消耗量试验方法》，并自发布之日起即全面实施。该标准的出台标志着我国在土方机械新能源领域的标准化工作迈出了重要一步，为纯电动装载机能耗评价提供了全国统一的技术标尺。2标准编制背景与任务来源2.1行业政策导向驱动近年来，国家陆续出台了一系列推动工程机械绿色发展的政策文件。《工业领域碳达峰实施方案》明确提出，要加快工程机械等机械装备的电气化、低碳化改造。生态环境部等部委联合发布的《非道路移动机械污染防治技术政策》亦对新能源非道路移动机械的推广应用提出了鼓励性导向。2023年发布的《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》进一步将新能源工程机械列入重点支持方向。在上述政策推动下，我国纯电动装载机的市场渗透率逐年提升，行业对统一能耗评价标准的需求日益迫切。2.2国际标准化发展对标国际上，ISO/TC127（土方机械技术委员会）已陆续发布了针对土方机械燃油消耗量的试验方法标准（如ISO9245等），但对于纯电动土方机械的能量消耗量测试，国际标准尚处于研究和探索阶段，尚未形成统一的国际规范。GB/T44256-2024的制定在充分借鉴国际先进经验的基础上，立足我国电动装载机产业发展的实际水平和测试技术条件，在标准层面实现了国际引领和自主创新。2.3标准立项与编制过程本标准的制定工作由中国机械工业联合会提出，由全国土方机械标准化技术委员会（SAC/TC334）归口管理。标准编制组由行业头部整机生产企业、关键零部件供应商、科研院所和检验检测机构共同组成，历经调研论证、草案编制、试验验证、专家评审和报批等多个阶段，最终完成标准制定并批准发布。标准自发布之日起即行实施，体现了主管部门对解决行业急需问题的紧迫性判断。3标准主要内容解析GB/T44256-2024规定了纯电动轮胎式装载机在特定试验条件下的能量消耗量测试方法，其核心目标是以统一、可复现的试验程序实现不同产品能耗水平的横向对比。以下从标准适用范围、规范性引用文件、术语定义、试验条件、试验方法、数据处理与结果评定等维度对标准内容进行系统解析。3.1适用范围标准适用于以动力蓄电池为唯一动力源、额定载重量不大于10,000kg的纯电动轮胎式装载机。对于混合动力装载机中纯电驱动模式的能耗测试，可参照使用。标准不适用于以燃料电池或超级电容为单一储能装置的机型，但可为后续扩展制定提供方法基础。3.2规范性引用文件标准在编制过程中充分参考和引用了以下重要文件，以保证试验方法和测试条件的协调一致性：-GB/T8498《土方机械基本类型识别、术语和定义》-GB/T10170《土方机械轮胎式装载机技术条件》-GB/T38050《纯电动工程机械术语》-GB/T38687《纯电动工程机械动力电池系统技术要求》-ISO9245《土方机械机器生产率术语和符号》-ISO6016《土方机械整机质量计算方法》上述引用文件为标准的术语统一、试验工况设置和测试设备选用提供了基础支撑。3.3术语与定义标准对以下关键术语进行了规范化定义，确保各相关方在使用过程中的理解一致：-纯电动轮胎式装载机：指以可充电动力蓄电池系统为唯一动力源，通过电机驱动行走和工作装置动作的轮胎式装载机。-能量消耗量：在规定的试验工况和循环条件下，装载机完成指定作业任务所需消耗的电能总量，以千瓦时（kW·h）为单位。-作业循环：装载机完成一次完整的"铲装—举升—卸载—空载返回"过程的总称，其时间构成按标准规定的典型工况确定。-能量回收率：在作业循环中，整机通过再生制动或工作装置势能回收所回馈的电能量占所消耗电能量的百分比。3.4试验条件为保证试验结果的准确性和可对比性，标准对试验条件提出了严格规定，具体包括以下五个方面。（1）环境条件：试验应在无雨、无雪的天气条件下进行，环境温度控制在5℃～38℃范围内，风速不大于5m/s。环境温度对动力电池的放电特性影响显著，因此，标准要求在试验报告中准确记录试验期间的环境温度和相对湿度数据，当环境温度超出规定范围时，试验结果需标注温度修正说明。（2）试验场地：试验应在平整、密实、干燥的混凝土或沥青路面上进行，场地应具有足够的面积以满足装载机规定的V型作业循环要求。试验区域应具有良好的排水性能，避免积水影响轮胎附着力。场地的摩擦系数应满足标准规定的下限要求，以保证铲装作业效率不受场地条件限制——这是比传统燃油装载机油耗测试更为严格的场地条件之一。（3）装载机状态：试验前，装载机应按照规定进行磨合运行，累计作业时间不少于50小时。动力电池应按制造商规定的充电程序进行完全充电，并静置不少于4小时后开始试验。作业质量（载荷）采用标准砂作为试验物料，装载机按额定载重量的80%～100%装载，且单次铲装质量偏差不超过±5%，以保证试验效果一致。轮胎气压应调至制造商规定值，偏差不超过±10kPa。（4）试验仪器：标准对测试仪器的精度提出了明确要求。电能测量采用功率分析仪或直流电能表，精度等级不低于0.5级；时间测量设备的分辨率不低于0.1s；称重设备精度不低于±1%；温度测量精度不低于±0.5℃。所有测量仪器应在检定有效期内，并附有有效检定证书。上述仪器精度要求较燃油装载机油耗测试方法更为严格，这是由电驱动系统的动态响应特征所决定的。（5）驾驶员与操作规范：试验由经过专门培训、具有丰富装载机操作经验的驾驶员完成，且在整个试验过程中不得更换驾驶员，以减少人为因素对试验结果的影响。驾驶员在试验前应进行不少于30分钟的适应练习，以确保作业操作的稳定性和典型性。3.5试验方法标准采用V型作业循环作为基本试验工况。V型作业循环是轮胎式装载机在物料铲装和转运过程中最典型、最常用的作业模式，其动作序列为：空载前进至料堆→铲装物料→满载后退→换挡前进至卸料点→举升动臂并卸载→空载后退返回起点，如此循环往复。这一作业模式涵盖了装载机在典型作业中的功率输出特征，包括高扭矩铲装、满载行驶、动臂举升和能量回收等工况，能够在较短时间内模拟装载机的实际作业负荷。试验程序方面，标准规定每组有效试验包含不少于20次完整的作业循环，相邻循环之间不停机连续作业。试验过程中同步记录以下参数：-动力电池输出的总电能（充放电电量均需记录）；-不同作业阶段的功率曲线和时间分布；-单次铲装物料的质量；-整机累计行驶距离；-作业总时间；-能量回收量及回收率。标准还特别规定，在连续试验过程中，当电池电量消耗至初始电量的20%时，应终止试验，以避免电池在低电量状态下放电特性畸变对测试结果产生干扰。最终能量消耗量按总消耗电能除以总铲装质量进行计算，单位为kW·h/t，试验结果取各次有效试验的算术平均值。3.6数据处理与结果评定标准对试验数据处理提出了明确要求：-各次有效试验的能量消耗量计算值相对偏差不大于8%时，取算术平均值作为最终试验结果；若偏差超过该限值，应分析原因并重新试验。-试验结果应包含能量消耗量平均值、试验环境条件、电池初始和终止SOC、累计铲装质量等完整信息。-鼓励报告能量回收率数据，为综合评价整机能效水平提供参考。-试验报告应注明试验过程中出现的异常现象和数据剔除原则，以保证数据的完整性和可追溯性。3.7标准创新点与国内外同类标准相比，GB/T44256-2024具有以下创新技术特点：1.首次构建了面向纯电动装载机的分级能耗评价指标体系，将"单位质量物料能耗（kW·h/t）"作为核心指标，同时辅以"整机循环能耗""能量回收率"等辅助指标，形成了多维度综合评价体系。2.提出了基于电池SOC区间控制的能耗分段计算方法，实现了对不同电量状态下整机能效差异的定量描述，有效减弱了电池非线性和温度效应对试验结果的影响，验证试验离散度显著降低。3.首次将能量回收率纳入标准评价范畴，有力引导了企业在制动能量回收、工作装置势能回收等技术方向的研发投入，符合"双碳"政策导向。4.充分考虑了电动装载机测试工况的动力电池动态响应特征，在V型作业循环的基础上细化了铲装段、负载运输段、举升卸载段的电参数采集规范，建立了基于功率积分原理的数据后处理方法，显著提升了试验数据的可比性，填补了国内外标准空白。4主要起草单位介绍GB/T44256-2024的制定汇聚了我国土方机械行业具有代表性的龙头企业、科研院所和检测机构的力量，编制组成员单位涵盖整机生产、核心部件、试验检测、标准研究等全产业链条。广西柳工机械股份有限公司是本标准的主要起草单位之一，也是我国最早开展纯电动装载机研发和产业化的企业之一。柳工始建于1958年，经过六十余年的发展，已成长为拥有挖掘机械、铲土运输机械、起重机械等多元化产品线的大型工程机械企业集团，其装载机产品市场占有率长期位居行业前列。柳工在自主研发方面建立了完备的电动化产品开发体系和试验验证平台，具备从电芯、电池PACK到整机控制策略的全链条自主研发能力，在电动装载机能耗优化和能量管理方面积累了丰富的工程经验。在标准制定过程中，柳工依托其在电动装载机产品实际开发过程中的大量试验数据和技术经验，率先提出了以V型作业循环为基础的能耗测试方法的初步思路，对作业循环划分、铲装深度控制、电量计量节点等关键技术环节提出了系统的标准建议方案，并承担了主要试验验证工作，其提出的多轮试验验证方案被标准采纳为核心评价方法，为基础数据的积累和标准条款的可行性验证提供了有力支撑。除柳工外，标准编制组还包括国家工程机械质量检验检测中心、天津工程机械研究院有限公司、徐州装载机厂等多家单位，形成了产、学、研、检协同的标准制定合力。5标准实施的意义与未来展望5.1实施意义GB/T44256-2024的实施对于我国纯电动装载机产业的健康有序发展具有多方面的重要意义：推动行业技术进步。统一能耗测试方法为各企业提供了公开透明的技术标尺，有利于企业通过能耗数据对标明确技术差距和优化方向，引导行业在高效电机系统、先进能量管理策略、轻量化设计和高效能量回收等关键技术领域加强研发投入。规范市场秩序。标准的实施有效遏制了部分企业能耗数据口径不一、过度宣传的乱象，建立了可核查、可验证的能耗评价体系，为政府采购、招投标和用户选型提供了权威判断依据。支撑政策实施与绿色评价体系构建。标准为政府主管部门制定新能源工程机械推广补贴、能效标识和绿色产品评价等政策提供了量化技术支撑，有利于完善工程机械绿色评价标准化体系，推动绿色供应链和绿色制造体系建设。提升国际竞争力与话语权。该标准填补了国际空白，为推动纯电动工程机械能耗试验方法的国际标准化提供了"中国方案"，助力中国制造在新能源工程机械领域持续保持先发优势，同时为产品出口、国际互认奠定了标准基础。5.2未来展望随着纯电动装载机技术的持续进步和应用场景的不断扩展，能耗评价标准化工作仍面临诸多新的课题和挑战。未来可在以下方向继续深化和完善：-扩展应用场景：面向连续作业、重载上坡、低温环境等特殊工况，制定具有针对性的能耗试验方法，使能耗评价体系覆盖更广泛的典型应用场景。-全生命周期能效评价：将能耗评价从"使用阶段"拓展至"全生命周期"，建立涵盖制造、使用、回收等全过程的综合能效评价方法，更加全面反映产品的绿色低碳属性。-智能化测试技术融合：探索基于远程数据采集和数字孪生技术的能耗远程测试和在线监测方法，降低型式试验的时间和成本，提升标准的适应性和灵活性。-国际标准对接：以GB/T44256-20