文亦驍，黃科程

（西華大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，四川成都610039）

基于ADVISOR的汽車燃油經(jīng)濟性對比分析

文亦驍，黃科程

（西華大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，四川成都610039）

燃油經(jīng)濟性是電動汽車優(yōu)于傳統(tǒng)汽車的一個重要方面。以混合動力汽車以及傳統(tǒng)汽車為例，采用ADVISOR軟件在美國UDDS工況下對兩種車輛進行燃油經(jīng)濟性分析，得出混合動力汽車和傳統(tǒng)汽車的燃油消耗。并對仿真結(jié)果進行深層分析，研究兩種汽車的經(jīng)濟性能。

燃油經(jīng)濟性；混合動力汽車

0 前言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，混合動力汽車技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。由于不存在續(xù)航問題，混合動力汽車的燃油經(jīng)濟性問題越來越受到重視［1］。汽車制造商已經(jīng)將燃油經(jīng)濟性問題視作新能源汽車的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

混合動力汽車是指采用常規(guī)燃料，同時配備蓄電池和電動機來改善其動力和排放的車型?？芍鲃舆M行能量回收，將制動產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆Υ嬖陔姵刂小０凑談恿ο到y(tǒng)結(jié)構(gòu)又可分為串聯(lián)式混合動力汽車 （SHEV）、并聯(lián)式混合動力汽車（PHEV）以及混聯(lián)式混合動力汽車 （CHEV）。優(yōu)點：無續(xù)航不足問題；相比傳統(tǒng)汽車更加環(huán)保節(jié)能；不用充電。缺點：仍有尾氣排放；結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

采用混聯(lián)式混合動力汽車與傳統(tǒng)汽油車作對比，應(yīng)用ADVISOR仿真軟件，進行混合動力汽車與傳統(tǒng)汽油車在美國UDDS工況下的實際道路燃油經(jīng)濟性測試，并在此基礎(chǔ)上對測試結(jié)果進行分析。

1 混合動力汽車燃油消耗

1.1 HEV省油原理

混合動力汽車的驅(qū)動單元由電動驅(qū)動單元和比傳統(tǒng)功率小的汽油機兩部分組成。當(dāng)汽油機發(fā)出的功率大于汽車行駛驅(qū)動功率時，通過發(fā)電機把多余的能量存儲在蓄電池中［2］；當(dāng)蓄電池電量充足時可以關(guān)閉汽油機完全由電動機驅(qū)動汽車行駛，此時，混合動力汽車工作在純電動狀態(tài)，實現(xiàn)零排放。例如，當(dāng)車速低于100 km／h時，通過汽車中控顯示屏的示意圖可以看見一串代表電能的綠色箭頭從電池流入車輪，這說明此時動力完全由電動機提供，如圖1所示。

當(dāng)電動機的功率小于汽車行駛驅(qū)動功率時，汽油機協(xié)助電動機工作。例如當(dāng)車速高于100 km／h或急加速時，顯示屏上新增一串棕色箭頭指向車內(nèi)，代表汽油機介入并與電動機配合工作，如圖2所示。

在日常使用時行車電腦會遵循電能優(yōu)先的原則進行動力分配，無須人為控制。

混合動力汽車還可以通過2種方式進行行駛途中充電：方式一，汽油機工作的同時為蓄電池充電。除了急加速或上坡等狀態(tài)下需要汽油機和電動機配合工作以外，通常情況下汽油機工作時電動機會停止工作，并且汽油機會為電池充電。方式二，制動力充電，即制動時能量會被逆向存入蓄電池［3］?；旌蟿恿ζ嚨膭恿δＪ饺鐖D3所示。

1.2 研究方法

應(yīng)用ADVISOR仿真軟件，根據(jù)美國城市驅(qū)動工況CYC＿UDDS進行燃油消耗情況模擬。每次為10個循環(huán)工況，分別對混合動力汽車與傳統(tǒng)燃油汽車進行仿真模擬。

圖4所示為美國CYC＿UDDS工況圖，表1列出了詳細的工況參數(shù)。

表1 UDDS工況參數(shù)

2 ADVISOR模型建立

為了體現(xiàn)仿真實驗的公平性，此次仿真建立在車輛的選擇上做了充分考慮。混合動力汽車與傳統(tǒng)燃油汽車在選擇時盡量顧及了各個方面，兩車車身質(zhì)量以及發(fā)動機排量上基本一致。車輛主要參數(shù)如表2所示。

表2 仿真車輛參數(shù)

混合動力汽車汽車技術(shù)參數(shù)設(shè)定如圖5所示，傳統(tǒng)燃料汽車技術(shù)參數(shù)設(shè)定如圖6所示。

3 仿真與分析

設(shè)定好車身參數(shù)之后，對仿真參數(shù)進行設(shè)置。此次仿真采用的是美國UDDS循環(huán)工況，循環(huán)工況重復(fù)次數(shù)設(shè)置為10，其他仿真參數(shù)均設(shè)置為默認值，未進行加速度和爬坡性能測試。仿真參數(shù)輸入界面選擇循環(huán)工況如圖7所示。

最后仿真得出的混合動力汽車燃油消耗情況如圖8所示，傳統(tǒng)燃油汽車油耗情況如圖9所示。

從數(shù)據(jù)可以看出：混合動力汽車百公里油耗僅為5.3 L，傳統(tǒng)汽車百公里油耗達到7.1 L，這是由于混合動力汽車采用發(fā)動機作為主要動力源。電機和電池通過提供附加轉(zhuǎn)矩進行功率調(diào)峰，使系統(tǒng)獲得足夠的瞬時功率。

圖10、圖11中圖 （a）描述了車速跟隨循環(huán)工況的運行曲線；圖 （b）描述了能量儲存系統(tǒng)SOC的變化曲線；圖 （c）是排放曲線，可以看到混合動力汽車各種污染排放較傳統(tǒng)燃油汽車低；圖 （d）是燃料轉(zhuǎn)換裝置燃油消耗。混合動力汽車能量儲存系統(tǒng)SOC從接近滿值降到一半之后有一個小幅上升過程，這應(yīng)為發(fā)動機通過前面敘述的2種方式向電動機充電，從而SOC可以一直保持在初始電量一半的狀態(tài)［4］。如圖10所示。

通過對比仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作；電池電量低于60%時，輔助動力系統(tǒng)起動：當(dāng)車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量；當(dāng)車輛能量需求較小時，輔助動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進行充電。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。

4 結(jié)論

通過分析車輛UDDS行駛工況的燃油經(jīng)濟性可以看出，混合動力汽車在城市工況下具有一定的燃油經(jīng)濟性。并可以得到如下結(jié)論：

（1）混合動力汽車較相同級別的傳統(tǒng)燃油汽車更具燃油經(jīng)濟性，如果提高混合程度以及蓄電池的蓄能，混合動力汽車會有更加優(yōu)秀的燃油消耗表現(xiàn)［5］。

（2）混合動力汽車由于在啟停時發(fā)動機會向能量電池充電，發(fā)動機頻繁加速，增加了瞬時油耗。

【1】范立云，隆武強，馬修真，等.組合發(fā)動機混合動力電動汽車燃油經(jīng)濟性的分析［J］.內(nèi)燃機學(xué)報，2009，27（6）：540－545.

【2】張曉輝，張輝，于紅秀，等.混合動力電動汽車提高燃油經(jīng)濟性特點分析［J］.專用汽車，2007（8）：13－15.

【3】谷中麗，王素貞，李軍求，等.混合動力車輛多目標控制能量管理策略研究［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報，2006，26（6）：487－491.

【4】曾小華，宮維鈞.ADVISOR2002電動汽車仿真與再開發(fā)應(yīng)用［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2014：88－89.

【5】徐梟，王仁廣，周榮，等.基于ADVISOR的混合動力汽車燃油經(jīng)濟性分析［J］.汽車零部件，2009（4）：61－63.

中國汽車工業(yè)協(xié)會2015年8月信息發(fā)布會在京舉行

2015年8月11日下午，中國汽車工業(yè)協(xié)會信息發(fā)布會在京召開。發(fā)布會由中國汽車工業(yè)協(xié)會副秘書長師建華主持，來自新華社、中央電視臺等70多家媒體的記者參加了本次發(fā)布會。中國汽車工業(yè)協(xié)會常務(wù)副會長、秘書長董揚就行業(yè)熱點問題回答了記者的提問。中國汽車工業(yè)協(xié)會行業(yè)信息部主任陳士華發(fā)布了2015年7月汽車及摩托車工業(yè)經(jīng)濟運行情況；中國汽車工業(yè)協(xié)會技術(shù)部主任師于光介紹了汽車零部件再制造產(chǎn)品“以舊換再”試點工作有關(guān)情況及政策解讀；奇瑞汽車有限公司董事長尹同躍發(fā)布奇瑞公司的轉(zhuǎn)型發(fā)展情況。尼爾森中國區(qū)汽車行業(yè)總監(jiān)趙新智介紹了題為新常態(tài)下的新能源汽車消費變局的 “中國汽車消費者研究白皮書”。

（來源：互聯(lián)網(wǎng)）

Analysis of Vehicle Fuel Economy Based on ADVISOR

WEN Yixiao，HUANG Kecheng
（School of Mechanical Engineering and Automation，Xihua University，Chengdu Sichuan 610039，China）

Fuel economy is an important indicator that electric vehicle is better than conventional vehicle.Based on hybrid vehicles and conventional vehicle，fuel economy analysiswas taken under the UDDS condition by using the ADVISOR software.The fuel consumptions of the hybrid vehicles（EV）and the conventional vehicleswere concluded.The economic performances of the two kinds of vehicleswere analyzed by simulation.

Fuel economy；Hybrid vehicle

2015－04－01

文亦驍 （1990—），男，碩士研究生，研究方向為精密儀器及機械。E?mail：wenyixiao098＠163.com。