葉磊，陳德兵

（重慶車輛檢測研究院國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，重慶401122）

我國混合動力城市客車節(jié)油率水平分析與建議

葉磊，陳德兵

（重慶車輛檢測研究院國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，重慶401122）

分析影響混合動力城市客車節(jié)油率水平的因素及存在的問題；結(jié)合大量試驗數(shù)據(jù)，對比分析自2009年以來我國混合動力城市客車的節(jié)油率水平；建議將市場上同類常規(guī)車型的整體油耗作為與混合動力城市客車節(jié)油率比較的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并提出其他相關(guān)建議。

混合動力城市客車；節(jié)油率；試驗方法；數(shù)據(jù)對比

我國石油資源短缺，石油的大量進(jìn)口影響到國家的能源安全和國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。為了減小汽車對石油的依賴程度并改善汽車尾氣對大氣環(huán)境的污染，國內(nèi)外在尋找具有環(huán)保特性的汽車新能源方面付出了巨大的努力[1]。為進(jìn)一步加快汽車產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)化，2009年1月23日，財政部和科技部聯(lián)合頒發(fā)了《關(guān)于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》（以下簡稱《通知》[2]），決定在北京、上海、重慶等13個城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作，提出了切實的財政政策，鼓勵在公交、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務(wù)領(lǐng)域率先推廣使用節(jié)能與新能源汽車，制定了《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》（以下簡稱《辦法》[3]），重點對節(jié)能與新能源汽車的購置、相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)及維護保養(yǎng)給予補助。

為了落實《通知》[2]精神，科學(xué)、合理、規(guī)范地評價節(jié)能與新能源車輛的節(jié)油率和最大電功率比，為政府管理部門發(fā)放車輛補貼提供依據(jù)，經(jīng)科技部與工業(yè)和信息化部確認(rèn)，中機車輛技術(shù)服務(wù)中心編制了《節(jié)能與新能源汽車節(jié)油率與最大電功率比檢驗大綱》（以下簡稱《大綱》[4]），《大綱》[4]中詳細(xì)描述了待評價混合動力汽車（HEV）車型和常規(guī)基礎(chǔ)車型的選擇辦法，以及相關(guān)的檢測與評價方法（見文獻(xiàn)[5]）。本文僅對10m以上混合動力城市客車的節(jié)油率水平進(jìn)行分析。

1 節(jié)油率水平測量影響因素

1.1 試驗場地

國家目前認(rèn)可的節(jié)油率試驗場地有交通部公路交通試驗場、中國定遠(yuǎn)汽車試驗場、一汽農(nóng)安汽車試驗場、海南汽車試驗場和東風(fēng)汽車試驗場。在實際測量中發(fā)現(xiàn)，不同試驗場地對基礎(chǔ)車型和待評價HEV車輛的燃油消耗量的測量結(jié)果有一定的影響，從而間接影響到最終的節(jié)油率水平。

1.2 氣象條件

不同的氣象條件如環(huán)境溫度、風(fēng)速、濕度等對測量結(jié)果也會產(chǎn)生影響。按照《大綱》[4]規(guī)定，氣象條件等應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)[6]的要求，即試驗應(yīng)在無雨、無霧的良好天氣中進(jìn)行，其中，相對濕度小于95%，氣溫為0℃～40℃，風(fēng)速不大于3m/s。然而，在實際測量中發(fā)現(xiàn)，同一輛車在同一溫度和同一燃油密度下，大氣壓越高，所測的燃油消耗量越大；而在同一地點和同一燃油密度下，溫度越高，所測的燃油消耗量越小。目前國家認(rèn)可的節(jié)油率試驗場地理位置分散較廣、海拔高度各不相同，因此，各地的大氣壓力也各不相同。然而，對基礎(chǔ)車型和待評價HEV車輛在不同季節(jié)進(jìn)行檢測，環(huán)境溫度也會相差很大，從而也會在一定程度上影響最終的節(jié)油率水平。

1.3 汽車技術(shù)狀況

鑒于《大綱》[4]中對節(jié)油率計算方法的規(guī)定，HEV車輛最終的節(jié)油率水平不僅取決于混合動力車輛本身的油耗水平，還取決于與之對比的基礎(chǔ)車輛的油耗值，因此，樣車本身狀況對節(jié)油率水平的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

1）《大綱》[4]規(guī)定，基礎(chǔ)車輛與待評價HEV車輛須使用相同規(guī)格的輪胎進(jìn)行檢驗，但對輪胎氣壓未作明確規(guī)定。在實際測試中發(fā)現(xiàn)，即使對比車型使用規(guī)格相同的輪胎，而輪胎壓力不一致，尤其相差較大時，也會對節(jié)油率水平產(chǎn)生較大的影響。

2）《大綱》[4]規(guī)定了基礎(chǔ)車輛與待評價HEV車輛需完成規(guī)定的磨合行駛里程，且已行駛里程不得超過10 000 km。然而，實際中不同樣車的磨合里程雖滿足要求，但可能相差較大，其內(nèi)阻（包括傳動阻力、潤滑阻力和制動間隙過小等引起的阻力等）也會不一致，從而也影響節(jié)油率水平。

3）由《大綱》[4]中節(jié)油率計算公式得到，節(jié)油率與基礎(chǔ)車輛的油耗值呈正比例遞增關(guān)系，即基礎(chǔ)車輛的油耗越高，那么待評價HEV車輛的節(jié)油率就越高。因此，車輛生產(chǎn)企業(yè)在提供基礎(chǔ)車輛作對比試驗時，常常會利用政策的空子，選擇裝備大功率、大排量發(fā)動機的樣車進(jìn)行燃油消耗量檢測，從而得到相對較高的基礎(chǔ)車輛的油耗值，使得待評價HEV車輛的節(jié)油率偏高，以得到更高的財政補助。因此，《大綱》[4]對基礎(chǔ)車型的選擇方式不能全面反映行業(yè)整體水平，對國家財政補貼的發(fā)放有失公正。

4）對于Plug-in混合動力車輛，按照《大綱》[4]的要求需進(jìn)行純電動模式下的續(xù)駛里程檢驗，并將這部分里程折算成百分比并入最終的節(jié)油率。即使純電動模式下的續(xù)駛里程只有《大綱》[4]要求的最低30 km，對節(jié)油率的貢獻(xiàn)值也能達(dá)到18.75%。然而，目前僅依靠提高傳統(tǒng)內(nèi)燃機技術(shù)，已經(jīng)很難大幅度提高節(jié)油率水平，但是通過適當(dāng)增加動力電池容量卻能很容易獲得較高的節(jié)油率水平，從而獲得更高的補貼金額。因此，某些車輛生產(chǎn)企業(yè)，為了獲得較高的節(jié)油率及補貼，往往一味地增加動力電池容量，而忽視了增加動力電池容量所帶來的成本高、重量大、效能低等問題。

1.4 駕駛員操作

《大綱》[4]要求駕駛員以±3 km/h的車速偏差跟蹤標(biāo)準(zhǔn)[5]規(guī)定的中國典型城市工況，以進(jìn)行燃油消耗量檢驗。跟蹤如此復(fù)雜的工況，對駕駛員的操作提出了更高的要求。通過試驗對比得到，如果駕駛員靠近車速上限進(jìn)行循環(huán)工況跟蹤，其行駛里程最高可達(dá)到7.1 km（比標(biāo)準(zhǔn)里程5.8 km多22.4%）。如果靠近車速下限跟蹤，其油耗里程為5.2 km（比標(biāo)準(zhǔn)里程5.8 km少10.3%）。因此，需要駕駛員盡可能地按照標(biāo)準(zhǔn)工況曲線進(jìn)行跟蹤循環(huán)，以避免對最后的結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。

2 混合動力城市客車節(jié)油率水平分析

盡管目前存在諸多因素影響混合動力客車的節(jié)油率水平，但是在國家相關(guān)管理部門的規(guī)范化管理和汽車生產(chǎn)企業(yè)的不斷努力下，該節(jié)油率測試和計算方法基本能滿足我國目前混合動力客車的要求，其測試計算結(jié)果也基本上能反映我國目前混合動力客車的節(jié)油率水平。

下面對現(xiàn)階段我國混合動力城市客車的節(jié)油率水平進(jìn)行初步分析。

從2009年1月-2013年6月，《車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》（以下簡稱《公告》[7]）已經(jīng)發(fā)布的新能源汽車的車型數(shù)量為766個。其中混合動力車型有312個，占總數(shù)的40.7%；純電動車454個，占總數(shù)的59.3%；并且從2009-2012年，新開發(fā)的車型數(shù)量平均每年的增長速度分別為混合動力汽車46.8%、純電動汽車50.4%，見圖1。由此可見，隨著國家財政對新能源汽車的補貼政策的持續(xù)實施，各個汽車生產(chǎn)企業(yè)也不斷投入人力、物力加強對新能源汽車的研發(fā)力度。

在這些《公告》[7]已發(fā)布的312個混合動力車型中，10m以上柴油混合動力城市客車有102個，其節(jié)油率水平統(tǒng)計如圖2所示，其最大電功率比及節(jié)油率相關(guān)數(shù)據(jù)分別見圖3和圖4。

通過對圖2-圖4的數(shù)據(jù)分析得到：

1）2009-2011年，受到混合動力汽車關(guān)鍵技術(shù)水平的限制，我國混合動力客車處于起步階段，混合程度普遍不高，最大電功率比在30%左右，基本維持在微混和輕度混合兩個階段，各個企業(yè)混合動力客車的節(jié)油率水平普遍都在40%以下。

2）2011年之后，隨著高比能量電池和大功率驅(qū)動電機在整車上的應(yīng)用，我國混合動力客車的混合程度絕大多數(shù)已經(jīng)達(dá)到重度混合階段，其節(jié)油率水平都達(dá)到了40%以上，甚至個別產(chǎn)品的節(jié)油率超過了50%。對這部分車型的動力總成進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)這些車基本上都屬于增程式混合動力客車。相對于傳統(tǒng)意義的混合動力客車，增程式混合動力客車選用了較小功率的發(fā)動機，較大功率的驅(qū)動電機以及大容量的動力電池，樣車在實際試驗時長時間處于純電動工作模式，其純電動模式下的續(xù)駛里程對節(jié)油率的貢獻(xiàn)值占很大比例。以其中節(jié)油率最高的75.2%為例，其動力電池的容量高達(dá)180 Ah，驅(qū)動電機的額定功率達(dá)到100kW，純電動模式下的續(xù)駛里程達(dá)到89.6km，對節(jié)油率的貢獻(xiàn)值高達(dá)56%。由此可見，增加儲能裝置的容量，勢必會大幅度提高混合動力城市客車的節(jié)油率水平。但整車重量增加，有效載客量減少。

3）從2009-2013年6月，隨著整車最大電功率比的不斷增加，節(jié)油率水平也呈明顯上升趨勢，企業(yè)在改變整車控制策略的同時，選擇了更高功率的驅(qū)動電機，一方面可以讓電機提供更多的動力驅(qū)動車輛行駛，從而降低了內(nèi)燃機運行過程中的燃油消耗；另一方面選擇大功率的電機，在制動能量回收過程中，可以更多地吸收制動能量，并將其轉(zhuǎn)換為電能儲存在儲能裝置中，在下一次驅(qū)動電機驅(qū)動車輛行駛時，以提供電能將其釋放出來，從而提高整車的燃油經(jīng)濟性[8]。

3 相關(guān)建議

3.1 試驗及評價方法

1）試驗方法。對于《大綱》[4]所描述的相關(guān)試驗方法，首先，對試驗時間沒有嚴(yán)格的規(guī)定，同一車輛在同一場地，不同季節(jié)所測得的燃油消耗量也有所不同。因此，建議待評價HEV車型和基礎(chǔ)車型的試驗時間盡量選擇在同一時間段和同一場地進(jìn)行，或者參照文獻(xiàn)[9]，進(jìn)行燃油消耗量的校正。其次，輪胎氣壓也是影響節(jié)油率水平的關(guān)鍵因素，因此，比對車型所使用的輪胎氣壓應(yīng)有明確的規(guī)定，建議使用相同的輪胎氣壓進(jìn)行檢驗。最后，不同磨合里程的樣車，其各部分性能表現(xiàn)也不一樣，也會影響到油耗水平，因此，比對車型的磨合里程相差不能過大，應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)。

2）評價方法。為了獲得更高的節(jié)油率，企業(yè)會在滿足要求的前提下，選擇某一款油耗相對較高的基礎(chǔ)車型作為對比車型，從而得到更高的節(jié)油率。若只把節(jié)油率水平停留在和企業(yè)內(nèi)部常規(guī)車型進(jìn)行對比，而忽視市場上同類常規(guī)車型的整體油耗水平，難免會造成補貼金額的不公平發(fā)放。因此，為了公平、公正的實施財政補貼政策，需對市場上同類常規(guī)基礎(chǔ)車型的油耗水平進(jìn)行統(tǒng)計分析，并按照車型進(jìn)行分類給出整體油耗均值，方可確保相對公平。所以，建議將市場上同類常規(guī)車型的整體油耗作為對比的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，不同企業(yè)在同一平臺上進(jìn)行節(jié)油率對比，一方面，可以知道自己開發(fā)的車型和行業(yè)上其他產(chǎn)品之間的差距；另一方面，也有助于混合動力汽車研發(fā)技術(shù)水平的提升，這也是制定節(jié)油率試驗方法下一步研究的工作重點[10]。

3.2 產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計

《大綱》[4]中將純電動模式下的續(xù)駛里程的折算值并入最終節(jié)油率，可見續(xù)駛里程對節(jié)油率的影響相當(dāng)重要，而延長續(xù)駛里程最直接的辦法就是增加動力電池容量，但是，通過增加動力電池容量來提高節(jié)油率，一方面會增加HEV車輛的制造成本；另一方面，增加動力電池容量勢必會造成整車整備質(zhì)量的增加，從而降低車輛的運載能力，因此，在HEV車輛設(shè)計之初就要綜合考慮兩者之利弊，如何合理兼顧油耗和成本，采用輕量化等先進(jìn)技術(shù)，最大限度地提高節(jié)油率水平和實際效能，是混合動力城市客車開發(fā)的重點。

4 結(jié)束語

在政府持續(xù)推動對新能源汽車補助政策的鼓勵下，企業(yè)也在不斷地加大投入，利用新技術(shù)、新材料、新工藝對新能源汽車進(jìn)行升級改造，從而使得新能源汽車的節(jié)油率水平得到持續(xù)提高。然而，隨著新能源汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和全社會對新能源汽車發(fā)展的進(jìn)一步需求，我國目前的新能源汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及政策法規(guī)還需與時俱進(jìn)地向深度和廣度發(fā)展，及時滿足技術(shù)進(jìn)步和市場準(zhǔn)入的要求[11]。

[1]馬寶富，陳彥雷，曹鬯震.混合動力客車技術(shù)及節(jié)能效果探討[J].城市車輛，2006，（1）

[2]關(guān)于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知（財建[2009]6號）[EB/OL].（2009-02-05）[2013-09-30]. http://www.gov.cn/zwgk/2009-02/05/content_1222338.htm

[3]節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法[EB/OL].（2009-07-08）[2013-09-30]. http://www.sgst.cn/xwdt/gnsd/200907/t20090728_459408.html

[4]節(jié)能與新能源汽車節(jié)油率與最大電功率比檢驗大綱（中機函[2009]21號）[EB/OL].（2009-04-07）[2013-09-30]. http://www.cvtsc.org.cn/cvtsc/notice/130.htm

[5]GB/T 19754-2005，重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[6]GB/T 12534-1990，汽車道路試驗方法通則[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1990.

[7]車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品（第249批）2013年30號公告[EB/OL].（2013-06-26）[2013-09-30]. http://www.cvtsc.org.cn/cvtsc/gonggao/842.htm

[8]姚佳.PLUG-IN并聯(lián)混合動力城市客車電功率比研究[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2011.

[9]GB/T 12545.2-2001，商用車輛燃料消耗量試驗方法[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001.

[10]郭寬友，簡曉春，游國平.混合動力客車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配評價分析[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2012，（12）：11-15.

[11]中國汽車技術(shù)研究中心，日產(chǎn)（中國）投資有限公司，東風(fēng)汽車有限公司.中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告[M].北京：社會科學(xué)文獻(xiàn)出版社，2013.

修改稿日期：2014-01-26

Analysisand Suggestion on Fuel-saving Levelof HEVCity Bus in China

Ye Lei，Chen Debing
（Chongqing Vehicle Test&Research Institute,National Coach Quality Supervision&Testing Center,Chongqing 401122,China）

Theauthorsanalyse the influential factorsand existingproblemsofHEV citybus fuel-saving ration.They combinewith a largenumber ofexperimentaldata to compare and analyse the fuel-saving levelofHEV citybuses in China since 2009 up to now.They also propose that it should take the global fuel-consumption data of the similar conventionalmodelsbuses in themarket as the basic data of comparison of HEV city bus fuel-saving ration,and they proposeother suggestions.

HEV citybus;fuel-saving ration;testmethod;data comparison

U 469.7

A

1006-3331（2014）02-0001-04

葉磊（1981-），男，工學(xué)碩士；高級工程師；主要從事整車及新能源汽車測試與研究工作。