何俊南，王雪颖，吴 昊，高亚斌，董晓菲

（中国汽车技术研究中心有限公司，天津 300300）

引言

GJB 4239—2001《装备环境工程通用要求》中，将环境适应性定义为：装备（产品）在其寿命期预计可能遇到的各种环境的作用下能实现其所有预定功能和性能和（或）不被破坏的能力，是装备（产品）的重要质量特性之一[1]。对于汽车来说，由于地域和气候环境的影响，汽车的相关性能会发生变化，在开发阶段为测试和验证汽车在各种不同环境下的性能所进行的试验，称之为汽车的环境适应性试验。

高温环境会影响汽车的动力系统、传动系统、空调系统、冷却系统等高温敏感系统和高温高负荷系统[2]，高温地区的整车环境适应性试验作为开发和验证过程中一个不可缺少的环节，已受到国内外汽车生产厂家的高度重视。因此，本文梳理了整车高温环境适应性试验的测试项目及国标、行标特征；汇总了高温地区的试验集群城市和主要场地；并通过分析近三年气象数据的方式，对比了各城市的气候特点。

1 整车高温环境适应性试验项目

1.1 高温环境对整车性能的影响

高温环境包括高温干热环境和高温湿热环境，高温干热环境的特征为气温高、太阳辐射强、多沙尘；高温湿热环境的特征为气温高、太阳辐射强、湿度大，对汽车性能造成的影响具体如下：

（1）汽车产品老化问题严重。比如内饰老化，仪表台上的塑料件或PVC件等韧性和延展性变差，暴晒后容易破裂，并可能造成甲醛等有毒物质的散发；外观老化，暴晒导致车身漆面的亮度和色彩度下降，严重时产生龟裂；密封圈老化，暴晒后导致变形、开裂，密封性大打折扣，严重时还会出现漏水、渗水等现象[3]。

（2）高温环境影响散热效果。比如发动机冷却系统效果变差，长时间行车发动机容易过热；电气线路中热量积聚，容易引起车辆自燃；制动器产生的热量不能及时扩散，制动效果下降；空调制冷效果变差；电动汽车的电机在高温环境下，散热效率较低，致使电机性能下降，甚至出现转子退磁现象，效率和寿命下降。

（3）高温环境下润滑油和其他油脂粘度下降。润滑性能下降，包括发动机机油、变速箱油、驱动桥齿轮油和轮毂轴承润滑脂等；此外，制动液在高温环境中易蒸发汽化，在制动管路中形成气阻，刹车片也容易烧蚀，造成制动失灵[4]。

（4）对于电动汽车，其高压电气设备中系统控制电路网的器件多为塑料外壳、橡胶以及塑料绝缘层，本身的受热性能较低。当环境温度过高，会出现变形、烧坏、软化等现象，从而导致爬电距离和电气间隙的减少，器件也会出现发粘、熔化等问题，安全绝缘性能下降或失效，会直接造成设备短路等故障，有过热燃烧风险。此外，电动汽车的动力电池在高温环境下内阻变大，产生的焦耳热随之增加，寿命也会随之缩短，电池组内部温度急剧上升，极易导致电池组的热失控，从而引发自燃、爆炸等安全隐患。

1.2 高温环境下整车试验项目及相关标准

针对上述高温环境对于车辆性能的影响，各整车企业在每年6—8月会进行整车高温环境适应性试验，包括整车高温冷机启动试验、空调制冷性能试验、热平衡能力试验、隔热通风性能试验、制动性能试验、耐久性能试验、大气暴晒试验、防灰尘侵入试验、电动汽车续驶里程及充电性能试验和驾驶性能主观评价等。目前相关的国家及行业标准如表1所示。

表1 现行整车高温环境试验相关国家或行业标准

但标准体系并不完善，许多试验缺乏对应标准，以及部分试验标准的发布时间距今过长，适用性有待商榷。大部分汽车企业针对高温环境试验都有自己的试验方法，但从合资方习得的试验方法需要转化以符合中国道路工况，企业独创的试验方法亟须得到行业广泛认可[5]。

2 高温地区试验场地概况

目前，国内汽车企业进行整车高温试验的地点主要集中在新疆吐鲁番（干热）和海南琼海（湿热），这两个城市分别建设有专用的汽车试验场。此外，云南省的滇南、滇西南地区属低热河谷区[6]，有一部分在北回归线以南，已进入热带范围，如元江市，近些年逐渐有企业选择在此开展整车高温湿热适应性试验。

2.1 海南汽车试验场

海南汽车试验场始建于1958年，位于海南省琼海市嘉积镇，占地1 200亩，鸟瞰图如图1所示，是中国建设最早的汽车试验基地，也是我国唯一具有湿热气候特点的综合性汽车试验研究基地，具备高速环道、操稳广场、强化坏路、暴晒试验区等场地，为国内外汽车行业企业，提供试验场地服务、产品开发验证试验服务和产品检测认证服务。

图1 海南汽车试验场

2.2 上汽大众（吐鲁番）汽车试验场

上汽大众（吐鲁番）汽车试验场位于新疆维吾尔自治区吐鲁番市高昌区恰特克勒乡艾丁湖北侧，投资8.5亿元人民币，占地23平方公里，于2018年正式运行，是国内首个高温干热综合性试验场，鸟瞰图如图2所示。该试验场拥有13.3公里的高速环路，12.9公里的热带强化试验路，主路段6.5公里、辅助路段2.0公里的操控路，2.7公里的异响路，4.5公里的扬尘/石击路，1.6公里的声学评价专用路，并且设置6 000平方米的暴晒试验区。

图2 上汽大众（吐鲁番）汽车试验场

2.3 中交火焰山汽车试验场

中交火焰山汽车试验场位于新疆吐鲁番火焰山脚下，占地面积约11 040亩，总投资14.6亿元，鸟瞰图如图3所示，主要建设内容包括高速环道、直线性能路、砂砾路、扬尘路、城市工况路、智能网联测试区、车企定制维修车间、办公室及其配套设施。目前，已建成3.5公里直线性能路、砂砾路、扬尘路、维修车间、办公室及其配套设施并投入运行，国内知名企业如东风汽车集团、广汽集团、中汽中心等在高温测试季已经入驻。

图3 中交火焰山汽车试验场

2.4 新疆吐鲁番自然环境试验研究中心

新疆吐鲁番自然环境试验研究中心于2011年正式成立，占地133公顷，是目前世界第二大、国内最大的干热自然环境试验基地。该研究中心依法授权和设立了3个国家级技术机构，分别为国家市场监管总局批准的“国家干热测试产品质量监督检验中心（新疆）”、原国家质检总局批准的“国家机动车产品质量监督检验中心吐鲁番暴晒试验场”和科技部批准的“国家材料环境腐蚀平台吐鲁番大气站”。该研究中心属于典型的大陆性暖温热带荒漠气候，可开展汽车类产品，包括汽车整车、汽车用塑料材料及制品、汽车用橡胶材料及制品、汽车用涂层材料及制品的大气暴露试验[7]。此外，该研究中心具备动态试验道路5公里，如图4所示，可供企业进行整车道路试验。

图4 新疆吐鲁番自然环境试验研究中心动态试验道路

3 高温地区主要试验城市气象条件分析

本文选取海南琼海、新疆吐鲁番和云南元江三个城市的气象数据进行对比分析，包括日最高气温、日平均相对湿度、月太阳辐射总量，选取时间段为近三年的高温测试季，即2018—2020年的6月至8月。其中，日最高气温和日平均相对湿度的数据来源于中国气象局，所选取气象站的信息如表2所示；月太阳辐射总量的数据为卫星模拟数据，数据来源于美国国家气象局。

表2 气象站信息

3.1 日最高气温

通过对近三年高温测试季的日最高气温进行对比，如图5所示，吐鲁番的气温条件最佳，基本维持在35 ℃～45 ℃之间，最高曾达到46.8 ℃；琼海和元江的气温条件较吐鲁番略低，基本维持在30 ℃～40 ℃之间，但是波动较大，如2018年琼海有14天日最高气温小于30 ℃，2020年元江有6天日最高气温小于30 ℃。

图5 近三年6月—8月日最高气温（℃）曲线图

3.2 日平均相对湿度

通过对近三年高温测试季的日平均相对湿度进行对比，如图6所示，吐鲁番属于暖温带大陆性干旱荒漠气候，日平均相对湿度基本维持在10% RH～40% RH之间；琼海属于热带海洋性季风气候，日平均相对湿度基本维持在75% RH～95% RH之间；元江属于亚热带季风气候，日平均相对湿度基本维持在40% RH～90% RH之间，整体波动较大。

图6 近三年6月～8月日平均相对湿度（%RH）曲线图

3.3 月太阳辐射总量

通过对近三年高温测试季的月太阳辐射量进行对比，如图7所示，吐鲁番的月太阳辐射总量明显高于琼海和元江，2018年6月份达到最高值720.9 MJ/m2；在6月和7月，琼海的月太阳辐射总量高于元江，而8月反之，但总体来看，琼海的太阳辐射资源优于元江。

图7 近三年6月～8月的月太阳辐射总量（MJ/m2）柱状图

4 结语

高温地区整车环境适应性试验的测试项目丰富且关键，但现有国家及行业标准亟须制、修订；新疆吐鲁番和海南琼海作为高温干热、湿热的典型城市，气候条件优异，且具备全尺寸的汽车试验场；云南元江作为高温湿热试验场地的后起之秀，气温条件和太阳辐射条件与海南类似，但湿度条件较海南略差，且尚无专用的汽车试验场，硬件设施有待加强。