劉志超，鄭天雷，柳邵輝，龔慧明

（1. 中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心有限公司，天津 300300；2. 能源基金會(huì)，北京 100004）

前言

隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，能源環(huán)境問(wèn)題也愈加突出。新能源車(chē)作為節(jié)能減排的重要技術(shù)路線，近年來(lái)在政策推動(dòng)下產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷壯大。與純電動(dòng)汽車(chē)相比，插電式混合動(dòng)力汽車(chē)（plug-in hybrid electric vehicle，PHEV）不存在“里程焦慮”問(wèn)題，同時(shí)較短出行里程時(shí)也可以兼顧純電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)；另一方面，可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)（rechargeable energy storage system，REESS）電量平衡后PHEV 仍具備傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車(chē)的節(jié)油性能，因此得到國(guó)內(nèi)外主流企業(yè)的廣泛關(guān)注。2020年，我國(guó)PHEV 的產(chǎn)銷(xiāo)量分別為26.0萬(wàn)輛和25.1萬(wàn)輛，連續(xù)多年領(lǐng)跑全球，而能耗和續(xù)駛里程作為PHEV 最重要的性能參數(shù)，如何科學(xué)評(píng)價(jià)尤為重要。由于PHEV 的產(chǎn)銷(xiāo)量中乘用車(chē)占比超過(guò)98%，因此本文的研究將圍繞此類(lèi)車(chē)型開(kāi)展。

目前，包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 23274、聯(lián)合國(guó)全球技術(shù)法規(guī)UN GTR 15和國(guó)際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)SAE J1711等在內(nèi)的國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)中，對(duì)于PHEV 能耗和續(xù)駛里程的測(cè)量大都按照電量消耗模式（charge-depleting operating condition，CD）和電量保持模式（charge-sustaining operating condition，CS）兩個(gè)階段的試驗(yàn)進(jìn)行。CD 階段試驗(yàn)是指車(chē)輛行駛過(guò)程中，REESS 能量平均處于減少的狀態(tài)；CS 階段試驗(yàn)是指車(chē)輛行駛過(guò)程中，REESS 能量保持在平衡狀態(tài)。基于PHEV 的CD 和CS 兩個(gè)階段試驗(yàn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了廣泛和深入的研究，重點(diǎn)從能量管理策略的角度進(jìn)行相關(guān)論證。

我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19753—2013參照聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)法規(guī)UN ECE R101制定，試驗(yàn)流程包括條件A 和條件B 兩個(gè)階段。條件A 是指REESS 處于充電終止的最高荷電狀態(tài)，條件B 是指REESS處于運(yùn)行放電的最低荷電狀態(tài)。解難等基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)完成16 款PHEV 的測(cè)試，并構(gòu)建了涵蓋能耗、排放和續(xù)駛里程等關(guān)鍵指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)體系；李孟良等提出基于利用系數(shù)或平均充電行駛里程權(quán)重系數(shù)進(jìn)行PHEV 綜合的計(jì)算方法，同時(shí)建議試驗(yàn)條件和試驗(yàn)工況應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；杜建波等在對(duì)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)分析的基礎(chǔ)上，提出PHEV 的能耗與出行里程、充電習(xí)慣等密切相關(guān)，同時(shí)建議補(bǔ)充空調(diào)試驗(yàn)以反映不同季節(jié)車(chē)輛的能耗水平。

試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)是車(chē)輛準(zhǔn)入的依據(jù)，也是車(chē)輛標(biāo)定與優(yōu)化的基礎(chǔ)。GB/T 19753—2013 發(fā)布時(shí)，我國(guó)幾乎沒(méi)有PHEV 量產(chǎn)車(chē)型，因此主要參照了歐洲的法規(guī)進(jìn)行制定。但隨著PHEV 產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)中存在的問(wèn)題也愈加凸顯。目前，GB/T 19753—2013 的核心條款與國(guó)際存在顯著差異，制定所參照的歐洲法規(guī)也進(jìn)行了全面完善，因此須開(kāi)展必要的修訂以實(shí)現(xiàn)PHEV能耗和續(xù)駛里程的科學(xué)評(píng)價(jià)。

本文中對(duì)PHEV 能耗和續(xù)駛里程評(píng)價(jià)方法開(kāi)展研究，通過(guò)理論分析，提出GB/T 19753—2013 在試驗(yàn)循環(huán)、試驗(yàn)流程和試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算等方面存在的問(wèn)題及修訂建議，結(jié)合試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果得到標(biāo)準(zhǔn)的修訂對(duì)PHEV 能耗和續(xù)駛里程的影響。本文中的研究充分吸取了GB/T 19753—2013 修訂過(guò)程中的相關(guān)成果，詳細(xì)分析了核心條款修訂的原因，形成的結(jié)論與新發(fā)布的GB/T 19753—2021 一致，有助于行業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步理解和試驗(yàn)的規(guī)范化開(kāi)展。

1 試驗(yàn)循環(huán)

試驗(yàn)循環(huán)表征車(chē)輛在實(shí)際道路中的行駛特征，是能耗和續(xù)駛里程測(cè)試的基礎(chǔ)，車(chē)輛按照試驗(yàn)循環(huán)規(guī)定的速度-時(shí)間關(guān)系行駛以模擬車(chē)輛的實(shí)際使用情況。

對(duì)于PHEV 的能耗和續(xù)駛里程測(cè)試，GB/T 19753—2013 規(guī)定應(yīng)按照新歐洲駕駛循環(huán)（new European driving cycle，NEDC）進(jìn)行。該循環(huán)由多個(gè)恒定的加速、減速和勻速片段構(gòu)成，體現(xiàn)的是一種理想化的穩(wěn)態(tài)工況。穩(wěn)態(tài)工況的形成主要受限于早期技術(shù)水平，隨著測(cè)試技術(shù)的發(fā)展和理論水平的完善，國(guó)際主流國(guó)家和地區(qū)均完成了更能體現(xiàn)實(shí)際行駛特征的瞬態(tài)工況的構(gòu)建，并已應(yīng)用于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)。

目前，我國(guó)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)GB 18352.6—2016 已納入全球統(tǒng)一輕型車(chē)測(cè)試循環(huán)（worldwide light-duty test cycle，WLTC）并實(shí)施，中國(guó)輕型汽車(chē)行駛工況（China light-duty vehicle test cycle，CLTC，其中與乘用車(chē)對(duì)應(yīng)的為CLTC-P）也已于2019年發(fā)布，循環(huán)曲線與NEDC 的對(duì)比如圖1所示，特征參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 循環(huán)曲線

由表1 可以看出，3 種循環(huán)特征參數(shù)差異顯著。其中，平均速度、運(yùn)行平均速度、平均加速度、平均減速度和勻速比例CLTC-P 均顯著低于NEDC 和WLTC；加速比例和減速比例CLTC-P 高于NEDC，與WLTC 相當(dāng)；怠速比例CLTC-P 與NEDC 相當(dāng)，高于WLTC。

表1 循環(huán)特征參數(shù)

由表1 可知：CLTC-P 與實(shí)際道路數(shù)據(jù)相差很小，表明CLTC-P能客觀反映我國(guó)實(shí)際道路中的行駛特征；而NEDC 和WLTC 的特征參數(shù)均與實(shí)際道路數(shù)據(jù)存在明顯差異。

由于GB/T 18352.6—2016 已實(shí)施，新車(chē)型已按照WLTC 完成研發(fā)，為降低工況切換對(duì)行業(yè)的影響，保障平穩(wěn)過(guò)渡，下一階段暫以WLTC 進(jìn)行PHEV 能耗和續(xù)駛里程管理。由于CLTC-P 更符合我國(guó)實(shí)際道路的駕駛特點(diǎn)，為進(jìn)一步推動(dòng)實(shí)際道路的節(jié)能降耗，建議能耗排放國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在后續(xù)的修訂中能夠全面應(yīng)用CLTC-P。

2 試驗(yàn)流程

實(shí)際使用中，PHEV 在REESS 電量較高時(shí)電力驅(qū)動(dòng)為主，隨著REESS 電量的不斷消耗發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸介入，當(dāng)REESS 達(dá)到電量平衡后完全依靠燃油驅(qū)動(dòng)。GB/T 19753對(duì)試驗(yàn)流程的規(guī)定也應(yīng)同時(shí)涵蓋這兩個(gè)階段。

2.1 電力驅(qū)動(dòng)階段

GB/T 19753—2013 規(guī)定了條件A 試驗(yàn)以描述PHEV 從REESS 滿(mǎn)電直至電量平衡的階段。試驗(yàn)流程也給出兩種方法：①按照試驗(yàn)循環(huán)連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至REESS 達(dá)到電量平衡；②僅進(jìn)行一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)，以該循環(huán)的試驗(yàn)結(jié)果代表整個(gè)電力驅(qū)動(dòng)階段的能耗情況。第①種方法全面反映了電力參與驅(qū)動(dòng)的整個(gè)階段，但與第②種方法相比，此方法測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)REESS 電量較低時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)起動(dòng)，從而導(dǎo)致燃料消耗產(chǎn)生，綜合燃料消耗量也將隨之增加。因此在實(shí)際執(zhí)行過(guò)程中PHEV 均選取第②種方法進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 條件A試驗(yàn)流程

續(xù)駛里程的測(cè)量須另行開(kāi)展，按照試驗(yàn)循環(huán)連續(xù)試驗(yàn)，直至發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)車(chē)輛行駛的里程即為PHEV的續(xù)駛里程。

隨著REESS 電量的逐漸降低，動(dòng)力來(lái)源也將發(fā)生變化，僅一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的結(jié)果無(wú)法代表整個(gè)電力驅(qū)動(dòng)階段的能耗情況。因此須在第①種方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合WLTC 的工況特點(diǎn)提出一種能夠覆蓋電力參與驅(qū)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程。GB/T 19753—2021 規(guī)定的CD 階段試驗(yàn)方法即基于此制定，試驗(yàn)流程如圖3所示。

圖3 CD階段試驗(yàn)流程

由圖3可知：CD 階段包含的個(gè)試驗(yàn)循環(huán)中，允許發(fā)動(dòng)機(jī)參與部分驅(qū)動(dòng)；第+1 個(gè)試驗(yàn)循環(huán)是為確認(rèn)REESS是否達(dá)到電量平衡。因此，CD階段體現(xiàn)了REESS 從滿(mǎn)電直至電量平衡的整個(gè)過(guò)程，其中也會(huì)有燃料消耗的產(chǎn)生。

2.2 僅燃油驅(qū)動(dòng)階段

GB/T 19753—2013 規(guī)定的條件B 試驗(yàn)，理論上為描述PHEV 僅依靠燃油進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的階段，但對(duì)電量變化沒(méi)有限制，允許試驗(yàn)過(guò)程中電力的介入。試驗(yàn)流程如圖4所示。

圖4 條件B試驗(yàn)流程

盡管圖4所示的第一個(gè)“放電”結(jié)束后REESS 應(yīng)達(dá)到電量平衡，但以“無(wú)法滿(mǎn)足50 km/h 的純電行駛或發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)”為截止條件無(wú)法保障該要求，部分車(chē)型的REESS 很可能有電量殘存，導(dǎo)致試驗(yàn)過(guò)程中電量消耗的產(chǎn)生?！霸囼?yàn)”結(jié)束REESS 沒(méi)有達(dá)到電量平衡點(diǎn)再次說(shuō)明了條件B 允許電量消耗產(chǎn)生，這將進(jìn)一步降低條件B 的燃料消耗量，不利于PHEV 能耗的客觀評(píng)價(jià)。因此須確定一種能夠代表REESS 電量平衡后的測(cè)試流程，GB/T 19753—2021 中的CS 試驗(yàn)階段由此提出。試驗(yàn)流程如圖5所示。

圖5 CS階段試驗(yàn)流程

圖5中的“預(yù)處理”要求試驗(yàn)前REESS 須達(dá)到電量平衡，“CS 模式試驗(yàn)”也同樣要求試驗(yàn)前后的電量平衡狀態(tài)，保障了此階段試驗(yàn)的動(dòng)力來(lái)源僅為燃油。

3 試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算方法

PHEV 試驗(yàn)結(jié)果包含燃料消耗量、電量消耗量和續(xù)駛里程，燃料消耗量和電量消耗量又細(xì)分為各個(gè)階段和綜合結(jié)果。目前，根據(jù)工信部“中國(guó)汽車(chē)能源消耗量查詢(xún)”系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)，PHEV 綜合燃料消耗量通常不超過(guò)2 L/100km，與實(shí)際顯著不符；續(xù)駛里程的計(jì)算方法也缺乏一定的合理性。因此需要對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的計(jì)算方法進(jìn)行完善。

3.1 燃料消耗量

GB/T 19753—2013規(guī)定的綜合燃料消耗量為

式中：為綜合燃料消耗量，L/100km；為續(xù)駛里程，km；為REESS 電量耗盡至下次充電間的行駛里程，依據(jù)早期歐洲統(tǒng)計(jì)結(jié)果取25 km；為條件A 燃料消耗量，L/100km；為條件B 燃料消耗量，L/100km。

由于條件A 僅包含一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)，通常沒(méi)有燃料消耗產(chǎn)生，因此式（1）中的為0，代入相關(guān)參數(shù)可得式（2）。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)業(yè)政策的要求，PHEV 續(xù)駛里程應(yīng)不低于50 km，由此可得

由式（3）可知，PHEV 綜合燃料消耗量通常低于條件B 燃料消耗量的1/3，而條件B 又無(wú)法客觀反映REESS 電量平衡后的燃料消耗量，這兩方面因素便是目前PHEV 綜合燃料消耗量極低的直接原因。在PHEV 能耗加權(quán)計(jì)算的相關(guān)研究中，SAE J2841提出的依據(jù)利用系數(shù)（utility factor，UF）進(jìn)行計(jì)算的方法得到了包括GB/T 19753—2021 在內(nèi)的廣泛應(yīng)用，見(jiàn)式（4）。

式中：為CD 階段第個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的，按照GB/T 19753—2021附錄F確定；為CD階段第個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的燃料消耗量，L/100/km；為CS 階段的燃料消耗量，L/100/km。

由式（4）可知：CD 階段的燃料消耗量根據(jù)各循環(huán)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，這主要是由于隨著REESS 電量的不斷變化，電量消耗量也將改變，由此導(dǎo)致各個(gè)循環(huán)的燃料消耗量不同；而CS階段為REESS電量平衡后的燃料消耗量，多個(gè)循環(huán)下的結(jié)果不存在差異。結(jié)合圖3，由于CD 階段允許發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，因此式（4）中的不為0。

GB/T 19753—2021 規(guī)定的基于我國(guó)的實(shí)際出行規(guī)律提出，賦予了各里程段不同的權(quán)重，也可以理解為不同里程段占實(shí)際使用的比重不同。根據(jù)不同里程段的試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到PHEV 的綜合能耗結(jié)果。式（1）中的/（+）也即的權(quán)重系數(shù)。根據(jù)GB/T 19753—2021 附錄F 的相關(guān)公式以及式（1）中的權(quán)重系數(shù)，擬合得到如圖6所示的曲線。

圖6 UF曲線

圖6 為隨里程增加的總體趨勢(shì)。由圖6 可知，曲線的總體趨勢(shì)為先急后緩，隨著里程的增加不斷趨近1；式（1）在里程前段賦予的權(quán)重系數(shù)高于式（4）。結(jié)合前文分析得到的條件A 燃料消耗量為0 而CD 階段燃料消耗量不為0，由此可以得出式（1）計(jì)算得到的綜合燃料消耗量將顯著低于式（4）。對(duì)單位里程的進(jìn)行擬合可以得到如圖7 所示的曲線。

圖7 單位里程UF曲線

圖7 進(jìn)一步說(shuō)明CD 階段單位里程的權(quán)重遠(yuǎn)高于CS 階段，且按照式（1）計(jì)算得到的權(quán)重系數(shù)在CD階段初期遠(yuǎn)高于式（4）的權(quán)重系數(shù)。

3.2 電量消耗量

與燃料消耗量類(lèi)似，GB/T 19753—2013 規(guī)定的綜合電量消耗量為

式中：為綜合電量消耗量，kW·h/100km；為條件A 電量消耗量，kW·h/100km；為條件B 電量消耗量，kW·h/100km。

式（5）中保留了，進(jìn)一步說(shuō)明了GB/T 19753—2013 允許條件B 存在電能消耗。GB/T 19753—2021規(guī)定的綜合電量消耗量同樣利用進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，如式（6）所示。

式中：為CD 階段第個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的電量消耗量，kW·h/100km。

由式（6）可知，綜合電量消耗量?jī)H包含CD 階段的試驗(yàn)結(jié)果，即CS階段電量消耗量為0，進(jìn)一步規(guī)范了PHEV綜合電量消耗量的計(jì)算方法。

3.3 續(xù)駛里程

根據(jù)GB/T 32694—2016 的規(guī)定，PHEV 續(xù)駛里程的測(cè)量從滿(mǎn)電開(kāi)始，按照NEDC 連續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，直至發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)車(chē)輛行駛的里程即為PHEV 純電模式續(xù)駛里程。一個(gè)NEDC 循環(huán)里程約為11 km，為滿(mǎn)足相關(guān)要求PHEV 需至少在第5 個(gè)試驗(yàn)循環(huán)純電運(yùn)行6 km，而截至到6 km 時(shí)對(duì)應(yīng)的NEDC 的最高車(chē)速僅為70 km/h。由于NEDC 循環(huán)曲線被人為地劃分為市區(qū)在前、市郊在后，在實(shí)際使用中并無(wú)這種規(guī)律，若將市郊放在較為靠前的位置，則剛好符合50 km 要求的PHEV 很可能不再滿(mǎn)足要求，這也導(dǎo)致了與實(shí)際的差異。

下一階段試驗(yàn)循環(huán)將切換為WLTC，該工況的最高車(chē)速為131.3 km/h，高于我國(guó)高速路的限速要求以及NEDC 的最高車(chē)速120 km/h，實(shí)際使用中基本不會(huì)發(fā)生。另外，超高速下電量消耗量通常很高，而發(fā)動(dòng)機(jī)則有可能處于更加經(jīng)濟(jì)的區(qū)域，即超高速下的純電行駛不符合我國(guó)實(shí)際道路情況，也不利于綜合能耗的進(jìn)一步優(yōu)化，因此需要對(duì)續(xù)駛里程的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。調(diào)整一方面需保障PHEV 在實(shí)際使用時(shí)，非超高速下優(yōu)先用電的原則，另一方面也需解決循環(huán)車(chē)速由低到高的人為排序影響?；谝陨峡紤]，研究提出了基于循環(huán)能量需求的有條件的等效全電里程，按照式（7）和式（8）計(jì)算。

式中：為等效全電里程，km；為CD 階段個(gè)試驗(yàn)循環(huán)燃料消耗量的算術(shù)平均值，L/100km；為CD 階段個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的行駛里程，km；EAER為有條件的等效全電里程，km；Δ為CD 階段中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在WLTC 前3 個(gè)速度段（最高車(chē)速為97.4 km/h）中某一速度段起動(dòng)，截至該速度段結(jié)束時(shí)的電能消耗，kW·h；Δ為CD 階段個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的電能消耗，kW·h。

式（7）中的從循環(huán)能量需求的角度計(jì)算得到CD 階段車(chē)輛完全依靠電力驅(qū)動(dòng)的里程。對(duì)于某一款車(chē)型，其熱效率和機(jī)械損失等是確定的，在特定的試驗(yàn)循環(huán)下動(dòng)力系統(tǒng)輸出的能量與車(chē)輛行駛的里程成正比，即

式中：為燃料密度；為燃料低熱值；為發(fā)動(dòng)機(jī)綜合效率。

CD 階段涉及燃料消耗量和電量消耗量，兩個(gè)參數(shù)量綱不同，無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出各自提供驅(qū)動(dòng)能量的權(quán)重以及總驅(qū)動(dòng)能量，只能通過(guò)間接計(jì)算獲得。由于CS 階段僅有燃料消耗量，因此可以通過(guò)計(jì)算CD 階段的總能量需求。CD 階段燃料提供驅(qū)動(dòng)能量則可以依據(jù)得到，通過(guò)計(jì)算與CD階段總能量需求的差即可得到電力提供的驅(qū)動(dòng)能量。另外，CD階段包含個(gè)完整的試驗(yàn)循環(huán)，因此是基于循環(huán)能量需求計(jì)算得到的，不受試驗(yàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的影響。將式（9）進(jìn)行約分簡(jiǎn)化即可得到式（7）。

由于未對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的車(chē)速進(jìn)行限制，即發(fā)動(dòng)機(jī)可以在任意速度下起動(dòng)，這與我國(guó)PHEV 優(yōu)先用電的技術(shù)路線不符，因此需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)募s束，具體方法可以通過(guò)設(shè)置放電計(jì)量的截止點(diǎn)實(shí)現(xiàn)?；贑D 整個(gè)階段計(jì)算獲得，對(duì)應(yīng)于從滿(mǎn)電至電量平衡的所有電能消耗Δ。為保障PHEV 非超高速下的純電行駛，要求發(fā)動(dòng)機(jī)在WLTC前3個(gè)速度段不可以介入，否則電能消耗的計(jì)量截至該速度段結(jié)束。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)越早，計(jì)量結(jié)束點(diǎn) 越 早，Δ越 小，計(jì) 算 得 到 的EAER越 小。EAER通常小于，但為避免通過(guò)過(guò)放電導(dǎo)致EAER更大的情況，故在式（8）中進(jìn)行了相應(yīng)的設(shè)置。

3.4 折算燃料消耗量

折算燃料消耗量描述了包含PHEV 燃料消耗量和電量消耗量的綜合能耗。目前全球范圍內(nèi)暫無(wú)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)對(duì)PHEV 電量消耗量進(jìn)行相關(guān)約束，但隨著國(guó)家層面上“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的提出，能源消耗的綜合管控也將是未來(lái)的發(fā)展方向。因此對(duì)于PHEV，也需要同時(shí)考慮電量消耗，具體可以通過(guò)折算燃料消耗量實(shí)現(xiàn)。將PHEV 的綜合電量消耗量按照GB/T 37340—2019所述的方法折算成燃料消耗量，通過(guò)與綜合燃料消耗量相加即可得到PHEV 的折算燃料消耗量。本文以GB/T 37340—2019 中的CO排放折算法為例進(jìn)行分析，折算方法為

式中：為按照CO排放折算法得到的當(dāng)量燃料消耗量，L/100km；為CO折算因子，考慮了火力發(fā)電比例、標(biāo)準(zhǔn)煤與燃料的CO排放因子、充電效率和線損率等，對(duì)于燃用汽油的車(chē)輛取0.31 L/（kW·h）。

4 試驗(yàn)研究

為研究標(biāo)準(zhǔn)修訂前后PHEV 的能耗和續(xù)駛里程，選取了2 款車(chē)型，分別按照GB/T 19753—2013 和GB/T 19753—2021 進(jìn)行試驗(yàn)，車(chē)型相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 車(chē)型參數(shù)

4.1 燃料消耗量

2 款車(chē)型燃料消耗量結(jié)果如圖8 所示。圖中“V1”和“V2”分別代表車(chē)型1 和車(chē)型2 的試驗(yàn)結(jié)果。由圖8 可知，標(biāo)準(zhǔn)修訂后，2 款車(chē)型各試驗(yàn)階段和綜合燃料消耗量均顯著增加。其中，條件A 修訂為CD階段后燃料消耗量不再為0；條件B 修訂為CS 階段后燃料消耗量大幅增加；計(jì)算方法修訂后也徹底消除了PHEV 綜合燃料消耗量低于2 L/100km 的問(wèn)題。

圖8 各試驗(yàn)階段和綜合燃料消耗量

需要說(shuō)明的是，燃料消耗量的增加一方面是由于試驗(yàn)流程和試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算方法的優(yōu)化，另一方面也受試驗(yàn)循環(huán)等測(cè)試規(guī)程的影響。乘用車(chē)第五階段燃料消耗量標(biāo)準(zhǔn)在研究過(guò)程中得出試驗(yàn)循環(huán)等將導(dǎo)致燃料消耗量增加15%，結(jié)合圖8所示數(shù)據(jù)可以得出，燃料消耗量的增加水平遠(yuǎn)高于15%，因此與試驗(yàn)循環(huán)相比，試驗(yàn)流程和試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算方法的優(yōu)化是影響PHEV燃料消耗量更關(guān)鍵的因素。

4.2 電量消耗量

2 款車(chē)型電量消耗量結(jié)果如圖9 所示。由圖9可知，標(biāo)準(zhǔn)修訂后，2 款車(chē)型的電量消耗量結(jié)果與燃料消耗量的變化趨勢(shì)不同。其中，條件A 修訂為CD階段后電量消耗量既有增加又有降低的情況，無(wú)明顯變化規(guī)律；條件B 修訂為CS 階段后電量消耗量均為0；計(jì)算方法修訂后電量消耗量均適當(dāng)下降。

圖9 與圖8 對(duì)比可以大致得出，CD 階段燃料參與驅(qū)動(dòng)的比例車(chē)型1 低于11%，車(chē)型2 近18%，結(jié)合試驗(yàn)循環(huán)等導(dǎo)致燃料消耗量增加15%，可初步判斷標(biāo)準(zhǔn)修訂后CD 階段的電量消耗量車(chē)型1 將有所增加，車(chē)型2將適當(dāng)降低，與圖9所示的變化趨勢(shì)相符。綜合電量消耗量的降低主要是由于計(jì)算方法優(yōu)化后，燃料消耗量參與計(jì)算的權(quán)重大大增加。

圖9 各試驗(yàn)階段和綜合電量消耗量

4.3 續(xù)駛里程

2 款車(chē)型續(xù)駛里程結(jié)果如圖10 所示。由圖10可知，標(biāo)準(zhǔn)修訂后，2 款車(chē)型的續(xù)駛里程均顯著下降，其中車(chē)型1 下降28.55%，車(chē)型2 下降13.33%。這一方面是受標(biāo)準(zhǔn)修訂后評(píng)價(jià)方法變更的影響，同時(shí)也與車(chē)輛在不同試驗(yàn)循環(huán)下電量平衡點(diǎn)的設(shè)置有關(guān)。

圖10 續(xù)駛里程

結(jié)合圖9條件A 電量消耗量和對(duì)應(yīng)的圖10續(xù)駛里程可以得出，標(biāo)準(zhǔn)修訂前車(chē)型1 的放電量近16 kW·h，車(chē)型2 的放電量近12 kW·h；結(jié)合圖9 的CD 階段的電量消耗量和2 款車(chē)型CD 階段的行駛里程69.8 km可以得出，標(biāo)準(zhǔn)修訂后車(chē)型1的放電量低于15 kW·h，車(chē)型2 的放電量近13 kW·h。即標(biāo)準(zhǔn)修訂后車(chē)型1的放電量有所減少，車(chē)型2的放電量有所增加，這也是2 款車(chē)型續(xù)駛里程變化差異顯著的重要原因。

4.4 折算燃料消耗量

2款車(chē)型折算燃料消耗量結(jié)果如圖11所示。

圖11 折算燃料消耗量

對(duì)比圖8 的綜合燃料消耗量可以得出，考慮折算燃料消耗量后2 款車(chē)型在不同評(píng)價(jià)方法下的燃料消耗量均大幅增加；對(duì)比圖8 的CS 階段燃料消耗量可以得出，車(chē)型1 考慮折算后的燃料消耗量仍有一定程度的下降，而車(chē)型2 考慮折算后與完全依靠燃油驅(qū)動(dòng)并無(wú)優(yōu)勢(shì)。因此，引入能耗折算方法后將會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)PHEV綜合能耗水平的降低。

4.5 試驗(yàn)結(jié)果分析

PHEV 的試驗(yàn)結(jié)果包含多項(xiàng)參數(shù)，對(duì)每項(xiàng)參數(shù)的正確理解有助于更客觀地看待PHEV 的整體性能。以下將從能耗和續(xù)駛里程兩個(gè)方面對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析。

能耗方面，標(biāo)準(zhǔn)修訂后CD階段以電量消耗量為主，燃料消耗量為輔，CS 階段僅包含燃料消耗量，綜合能耗包含燃料消耗量和電量消耗量?jī)煞矫妫ㄟ^(guò)折算可得折算燃料消耗量。由此可知，對(duì)于CD階段能耗和綜合能耗，單獨(dú)任何一個(gè)參數(shù)都是片面的。目前，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在不同層面都主要關(guān)注PHEV 的綜合燃料消耗量，沒(méi)有考慮電量消耗量占車(chē)輛總體能耗的比重，因此得到的結(jié)論通常是不客觀的?！把a(bǔ)貼”“雙積分”等產(chǎn)業(yè)政策陸續(xù)對(duì)PHEV 的電量消耗量提出了要求，引導(dǎo)企業(yè)在關(guān)注燃料消耗的同時(shí)也須考慮電量消耗，因此標(biāo)準(zhǔn)修訂后引入的折算燃料消耗量具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。尤其是隨著國(guó)家“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的提出，車(chē)輛整體能耗的評(píng)價(jià)將會(huì)擺到日益突出的位置。另外，需要說(shuō)明的是CS階段僅包含燃料消耗量，該指標(biāo)體現(xiàn)PHEV 在不充電情況下的能耗水平，因此對(duì)于完全不充電的PHEV 使用群體，該指標(biāo)更具參考意義。

續(xù)駛里程方面，PHEV 一直以50 km 作為門(mén)檻要求，標(biāo)準(zhǔn)修訂后該指標(biāo)修改為43 km，這主要是由于標(biāo)準(zhǔn)修訂后，試驗(yàn)循環(huán)由NEDC切換為WLTC。由于NEDC的循環(huán)能量需求顯著低于WLTC，因此對(duì)于同一款車(chē)型來(lái)說(shuō)，標(biāo)準(zhǔn)修訂后續(xù)駛里程均會(huì)有所下降。GB/T 32694—2021在研究過(guò)程中結(jié)合多款車(chē)型提出：試驗(yàn)循環(huán)切換后，續(xù)駛里程平均降低14%。因此標(biāo)準(zhǔn)修訂后的指標(biāo)變化僅是進(jìn)行了同等嚴(yán)格程度的調(diào)整，盡管標(biāo)稱(chēng)的續(xù)駛里程指標(biāo)比以前有所降低，但在實(shí)際使用中并無(wú)明顯的差別。

5 結(jié)論

詳細(xì)分析了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19753—2013 存在的問(wèn)題，系統(tǒng)梳理了標(biāo)準(zhǔn)修訂過(guò)程中的相關(guān)成果，通過(guò)理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，得到如下結(jié)論。

（1）中國(guó)工況基于我國(guó)實(shí)際道路特征制定，盡管下一階段采取了與排放協(xié)同的WLTC 試驗(yàn)循環(huán)，但后續(xù)應(yīng)全面推動(dòng)中國(guó)工況的應(yīng)用以實(shí)現(xiàn)實(shí)際道路的節(jié)能降耗。

（2）標(biāo)準(zhǔn)修訂后，PHEV 的測(cè)試流程能夠覆蓋車(chē)輛從滿(mǎn)電至電量平衡的全部過(guò)程，同時(shí)可以體現(xiàn)REESS 電量耗盡后車(chē)輛的運(yùn)行狀態(tài)，有效解決了PHEV能耗和續(xù)駛里程測(cè)試不合理的問(wèn)題。

（3）采取固定值“=25 km”的方式與基于我國(guó)實(shí)際道路統(tǒng)計(jì)得到的差異顯著，基于進(jìn)行加權(quán)計(jì)算的方法能夠科學(xué)評(píng)價(jià)PHEV綜合能耗。

（4）基于循環(huán)能量需求計(jì)算PHEV 續(xù)駛里程有效解決了試驗(yàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，同時(shí)在保障PHEV優(yōu)先用電的基礎(chǔ)上，允許發(fā)動(dòng)機(jī)在超高速狀態(tài)下介入，有利于實(shí)現(xiàn)綜合能耗的優(yōu)化。

（5）兩款PHEV 車(chē)型的試驗(yàn)結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)修訂后，CS 階段及綜合燃料消耗量均顯著增加，徹底消除了綜合燃料消耗量低于2 L/100km 的問(wèn)題；CD 階段電量消耗量無(wú)明顯變化規(guī)律，綜合電量消耗量有所下降；續(xù)駛里程顯著降低，兩款車(chē)型分別降低28.55%和13.33%；考慮能耗折算后，折算燃料消耗量顯著高于綜合燃料消耗量，甚至有可能增加至CS階段燃料消耗量水平。