郝冬 陳光 張妍懿 王曉兵 王仁廣

（中國汽車技術(shù)研究中心）

插電式混合動力電動汽車（PHEV）具有內(nèi)燃機和電機2個動力源，兼顧了內(nèi)燃機汽車和純電動汽車（EV）的技術(shù)特點，被廣泛認為是汽車產(chǎn)業(yè)由傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車向EV發(fā)展的重要過渡車型。PHEV的技術(shù)特點決定了它同時具有內(nèi)燃機汽車的油耗和排放以及EV的電耗和充電性能等屬性。因此，相比于單一動力源的汽車，PHEV的性能指標更加繁雜，對其進行綜合性評價的難度也就更大。目前有關(guān)PHEV綜合性能評價的研究還不多見。文獻[1]通過對比PHEV在實際道路上和試驗室中的能耗試驗結(jié)果，探討了更能反映PHEV道路實際能耗的綜合評價方法；文獻[2]對比研究了國內(nèi)外針對PHEV能耗和排放性能的試驗方法和標準，從試驗循環(huán)、測試程序及結(jié)果計算等幾個方面對PHEV能耗和排放評價面臨的關(guān)鍵問題進行了討論并提出了制定完善標準體系的建議；文獻[3]在綜合考慮動力性、續(xù)駛里程及經(jīng)濟性指標的基礎(chǔ)上，提出了EV的評價方法。上述研究均集中于PHEV或EV的某些單項性能指標的測試及評價，但研究機構(gòu)、整車企業(yè)及消費者往往需要一套綜合客觀的評價體系對PHEV進行性能評價，以便了解不同車型的整體性能水平。文章在國內(nèi)外標準體系基礎(chǔ)上，建立了一套基于客觀測試參數(shù)的PHEV綜合性能評價體系。

1 PHEV評價指標指標權(quán)重評分函數(shù)的構(gòu)建分析

文章構(gòu)建的PHEV評價體系包括評價指標、指標權(quán)重及各指標評分函數(shù)3個部分。為保證評價體系的科學(xué)性，評價指標的參數(shù)測試方法均按照國家及國外標準執(zhí)行，評價指標的評分函數(shù)均基于試驗數(shù)據(jù)分布和專家意見調(diào)研制定，評價指標的權(quán)重則應(yīng)用德爾菲法經(jīng)3輪專家意見收集得到；為保證評價體系的系統(tǒng)性，在充分了解PHEV的技術(shù)特點及消費者使用需求的基礎(chǔ)上，確立了涵蓋續(xù)航電耗、油耗、排放/噪聲、電磁輻射、充電性能及動力性能6大類指標的評價體系。

1.1 評價指標及評分函數(shù)

1.1.1 續(xù)航電耗

PHEV通常搭載比傳統(tǒng)混合動力電動汽車（HEV）更大容量的動力蓄電池，并利用外部電網(wǎng)對電池進行充電，電動屬性突出。在日常使用中，PHEV大多處于純電動或電量消耗的混合動力模式，實現(xiàn)電量消耗最大化和燃料消耗最小化的目的。為全面評價PHEV的電動屬性，評價體系采用純電動模式續(xù)駛里程和電能消耗量作為評價指標，2項指標具有關(guān)聯(lián)和相互制約的作用。一方面，EV模式續(xù)駛里程旨在引導(dǎo)車企開發(fā)更高EV續(xù)航能力的PHEV；另一方面，EV模式電耗指標則旨在引導(dǎo)整車輕量化技術(shù)和節(jié)能技術(shù)的研發(fā)。

在測評方法上，依據(jù)GB/T 19753—2013《輕型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》[4]規(guī)定的車輛EV模式續(xù)駛里程以及條件A下的EV模式電耗率。EV模式續(xù)駛里程及電耗指標的評分函數(shù)（Q1,1）和（Q1,2），如式（1）和式（2）所示。

式中：x1——EV模式下的續(xù)駛里程，km；

x2——EV模式下的電耗，kW·h/100 km。

1.1.2 油耗

消費者普遍關(guān)注PHEV在不能保證充電情況下的油耗表現(xiàn)，將油耗作為評價指標，不僅引導(dǎo)綠色消費，也促進節(jié)能技術(shù)提升。依據(jù)文獻[4]的要求測試條件B下的油耗值。

在測評方法上，參考GB 19578—2014《乘用車燃料消耗量限值》[5]的限值要求以及GB 27999—2014《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》[6]的目標值要求，取750 kg和2 510 kg，以及二者中間部分每個整備質(zhì)量段的中點值作為基準值，分別對應(yīng)文章中的該段整備質(zhì)量段的限值和目標值要求。以此為依據(jù)，根據(jù)樣車整備質(zhì)量進行插值，得到樣車對應(yīng)的限值（c2）和目標值（c1），以c2為0分基準，以c1為100分基準，采用線性插值法進行油耗得分計算。得到常溫HEV模式油耗指

標的評分函數(shù)（Q2,1），如式（3）所示。

式中：c1，c2——樣車對應(yīng)的目標值、限值；

x3——油耗，L/100 km。

1.1.3 排放/噪聲

PHEV在不能保證充電的情況下排放能夠反映企業(yè)減排技術(shù)，因此將常溫HEV模式排放和低溫HEV模式排放作為評價排放性能的指標。

在測評方法上，常溫HEV模式排放指標依據(jù)GB/T 19755—2005《輕型混合動力電動汽車污染物排放測量方法》[7]中的要求測試條件B下I型試驗的排放值，并乘以標準推薦的劣化系數(shù)作為試驗結(jié)果。低溫HEV模式排放指標依據(jù)文獻[7]中的要求測試條件B下VI型試驗的排放值。2個指標均以排放限值要求為60分基準，以限值的50%為100分基準確定評分函數(shù)（Q3,1），如式（4）所示，其中 l為 GB 18352.5—2013《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》[8]中的排放限值。

式中：x4——污染物排放值，g/km；

l——污染物排放限值，g/km。

汽車行駛時的車內(nèi)噪聲主要是由發(fā)動機噪聲、胎噪、風(fēng)噪及環(huán)境噪聲等組成的。過大的噪聲不僅降低乘坐舒適性，而且影響駕駛安全性，因此車內(nèi)噪聲是用戶選購汽車時的一個重要考慮因素。將60 km/h時的車內(nèi)噪聲和100 km/h時的車內(nèi)噪聲作為評價汽車噪聲、振動、聲振粗糙度（NVH）技術(shù)水平的指標。

在測評方法上，以GB/T 18697—2002《聲學(xué)汽車車內(nèi)噪聲測量方法》[9]為車內(nèi)噪聲檢驗標準，按照GB/T 19753—2013《輕型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》[10]中的7.2.3.1條儲能裝置放電進行預(yù)處理，保持發(fā)動機運轉(zhuǎn)，分別對60，100 km/h勻速行駛時車內(nèi)噪聲進行測量。60 km/h用以代表城市及市郊行駛工況，100 km/h用以代表高速公路行駛工況，2項指標的評分函數(shù)（Q3,2）和（Q3,3），如式（5）和式（6）所示。

式中：x5——車速為60 km/h時車內(nèi)聲壓級，dB；

x6——車速為100 km/h時車內(nèi)聲壓級，dB。

1.1.4 電磁輻射

目前，消費者越來越關(guān)注電磁輻射對人體健康的影響。傳統(tǒng)汽車更偏向于一個機械產(chǎn)品，而搭載動力電池、驅(qū)動電機、電控系統(tǒng)及內(nèi)燃機的PHEV則是一個機械和電子高度綜合的產(chǎn)品，其電磁輻射強度比傳統(tǒng)汽車復(fù)雜很多。將人體電磁防護作為評價汽車電磁輻射大小的指標，幫助用戶更加清晰和直觀地認識和了解電磁輻射情況。

在測評方法上，依據(jù)JASO TP 13002：2013《關(guān)于汽車人體暴露的磁場檢測方法》[11]中的要求測量車輛不同位置的電磁輻射值，依據(jù)該標準中的限值要求計算最小裕量（x7）。以x7作為評價人體防護指標的對象，其評分函數(shù)（Q4,1），如式（7）所示。

式中：x7——電磁輻射值最小裕量，dB。

汽車的電磁抗擾能力表明了汽車在遇到電磁干擾時的功能穩(wěn)定性。將電磁抗擾作為評價汽車抗電磁干擾能力的指標。在測評方法上，電磁抗擾檢測標準是ECE R10《Electromagnetic compatibility》[12]。汽車在轉(zhuǎn)鼓上以50 km/h勻速行駛，在20～2 000 MHz頻率范圍，依據(jù)在30，45，60 V/m電場強度下汽車各主要功能是否正常來確定得分，其評分函數(shù)（Q4,2），如式（8）所示。

式中：x8——電場強度，V/m。

汽車各主要功能正常的要求包括：1）車速波動不超過±5 km/h；2）前雨刷沒有誤動作；3）儀表指示正常，儀表背景燈正常；4）制動系統(tǒng)正常；5）電驅(qū)動系統(tǒng)控制正常；6）ABS/ESC 等電子系統(tǒng)正常；7）TMPS 正常；8）喇叭和報警器沒有意外激活；9）電動座椅和電動門窗無意外動作；10）安全氣囊沒有誤爆；11）照明和信號燈功能正常。

1.1.5 充電性能

PHEV的電動屬性意味著充電環(huán)節(jié)的重要性，充電性能將直接影響用戶的使用體驗和出行規(guī)律，將充電時間作為評價汽車充電性能的指標之一。在測評方法上，依據(jù)文獻[4]中測試條件B下的相關(guān)要求進行測試，考察充至滿電狀態(tài)的時間，其評分函數(shù)（Q5,1），如式（9）所示。

式中：x9——汽車充滿電狀態(tài)的時間，h。

汽車在充電過程中，雷電天氣或電網(wǎng)波動等因素對汽車的充電功能造成干擾甚至影響正常充電，因此將充電抗擾作為評價汽車充電性能的指標之一。在測評方法上，依據(jù)文獻[12]中的要求進行測試。以遇干擾充電失效為0分基準，以遇干擾充電失效但可手動恢復(fù)為60分基準，以遇干擾充電失效但可自動恢復(fù)或者遇干擾充電正常為100分基準進行得分評定，評分函數(shù)（Q5,2），如式（10）所示。

式中：x10——充電失效及恢復(fù)情況；

y1——充電失效；

y2——充電失效但可手動恢復(fù)；

y3——充電失效可自動恢復(fù)或充電正常。

1.1.6 動力性能

將加速性能作為評價汽車動力性能的指標，依據(jù)GB/T 19752—2005《混合動力電動汽車動力性能試驗方法》[13]中的要求，測試汽車0～100 km/h加速時間，評分函數(shù)（Q6,1），如式（11）所示。

式中：x11——0～100 km/h加速時間，s。

將上述評價指標進行匯總，得到如圖1所示的PHEV綜合性能評價指標體系，共包括6個1級指標及12個2級指標。

圖1 綜合性能評價指標圖

1.2 指標權(quán)重

德爾菲法（Delphi Method）又稱專家規(guī)定程序調(diào)查法，該方法由調(diào)查者擬定調(diào)查表，按照既定程序，以函件的方式分別向?qū)＜医M成員進行征詢；然后專家組成員又以函件方式提交意見。經(jīng)過幾次反復(fù)征詢和反饋，專家組成員的意見逐步趨于集中，最后獲得具有很高準確率的集體判斷結(jié)果[14]。確立評價體系的指標及其評分函數(shù)后，采用德爾菲法征集了多名行業(yè)技術(shù)專家的意見，最終確定了各級評價指標的權(quán)重值，如表1所示。

表1 插電式混合動力電動汽車綜合性能評價指標權(quán)重表（總分為100分）%

1.3 評分計算方法

PHEV的評價結(jié)果包括綜合性能總分以及6項1級指標得分。綜合性能總分由各項1級指標權(quán)重與相應(yīng)指標得分值乘積之和計算得出，如式（12）所示。

式中：S——PHEV綜合性能得分；

i，Si，ki——1級指標序號、得分、權(quán)重。

1級指標得分由各項2級指標權(quán)重（相對于所屬1級指標的權(quán)重）與相應(yīng)指標得分值乘積之和計算得出，如式（13）所示。

式中：j，Qi,j——2級指標序號、得分；

pi,j——2級指標j相對于所屬1級指標i的權(quán)重。

2 測評結(jié)果

將建立的評價體系應(yīng)用于對2款不同PHEV車型的評價，以驗證該體系的可行性及易用性。圖2示出根據(jù)前文的評分計算方法和測量數(shù)據(jù)計算得到的各項1級指標得分及綜合性能評分，從中可以比較得出2款車的各項性能指標比對情況。表2示出PHEV綜合性能評分的測試結(jié)果，如果單純看表2所列出的車型1和車型2的測試結(jié)果幾乎不可能僅通過這些數(shù)據(jù)直觀地衡量一款車型的優(yōu)劣，因為一款PHEV的各項性能測試數(shù)據(jù)可能包括多個不同的量綱、數(shù)據(jù)類型或數(shù)量級，而應(yīng)用文章的評價體系則可解決這一問題。首先，應(yīng)用建立的評分函數(shù)，將表2的測試數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一量綱的百分制得分，結(jié)果如表3所示；然后，根據(jù)表1和表2數(shù)據(jù)，利用式（12）和式（13）計算得到車型1和車型2的綜合性能評分分別為92.19分和81.61分。從得分結(jié)果來看，在續(xù)航電耗、油耗、排放+噪聲及動力性能方面，車型1優(yōu)于車型2。

圖2 2款插電式混合動力電動汽車的綜合性能及1級指標評分結(jié)果

表2 2款插電式混合動力電動汽車綜合性能評價的測試結(jié)果

表3 2款插電式混合動力電動汽車測試指標得分結(jié)果

3 結(jié)論

采用6個1級指標、12個2級指標及17個測試指標，建立了PHEV綜合性能評價體系，并對2款車型的試驗結(jié)果進行了評價。結(jié)果表明：該方法可將多參數(shù)、多量綱及多數(shù)據(jù)類型的PHEV性能測試結(jié)果以清晰直觀的百分制形式呈現(xiàn)出來，有助于準確區(qū)分不同PHEV車型的綜合水平和技術(shù)特點。隨著相關(guān)標準體系的完善及PHEV的技術(shù)進步，該體系的評價指標、評分函數(shù)及指標權(quán)重等也將不斷更新，以達到引導(dǎo)消費和促進PHEV產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步的作用。