我国混合动力城市客车节油率水平分析与建议

叶磊，陈德兵

（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆401122）

我国混合动力城市客车节油率水平分析与建议

叶磊，陈德兵

（重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆401122）

分析影响混合动力城市客车节油率水平的因素及存在的问题；结合大量试验数据，对比分析自2009年以来我国混合动力城市客车的节油率水平；建议将市场上同类常规车型的整体油耗作为与混合动力城市客车节油率比较的基础数据，并提出其他相关建议。

混合动力城市客车；节油率；试验方法；数据对比

我国石油资源短缺，石油的大量进口影响到国家的能源安全和国民经济的可持续发展。为了减小汽车对石油的依赖程度并改善汽车尾气对大气环境的污染，国内外在寻找具有环保特性的汽车新能源方面付出了巨大的努力[1]。为进一步加快汽车产业结构调整，推动节能与新能源汽车产业化，2009年1月23日，财政部和科技部联合颁发了《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》（以下简称《通知》[2]），决定在北京、上海、重庆等13个城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作，提出了切实的财政政策，鼓励在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域率先推广使用节能与新能源汽车，制定了《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》（以下简称《办法》[3]），重点对节能与新能源汽车的购置、相关配套设施建设及维护保养给予补助。

为了落实《通知》[2]精神，科学、合理、规范地评价节能与新能源车辆的节油率和最大电功率比，为政府管理部门发放车辆补贴提供依据，经科技部与工业和信息化部确认，中机车辆技术服务中心编制了《节能与新能源汽车节油率与最大电功率比检验大纲》（以下简称《大纲》[4]），《大纲》[4]中详细描述了待评价混合动力汽车（HEV）车型和常规基础车型的选择办法，以及相关的检测与评价方法（见文献[5]）。本文仅对10m以上混合动力城市客车的节油率水平进行分析。

1 节油率水平测量影响因素

1.1 试验场地

国家目前认可的节油率试验场地有交通部公路交通试验场、中国定远汽车试验场、一汽农安汽车试验场、海南汽车试验场和东风汽车试验场。在实际测量中发现，不同试验场地对基础车型和待评价HEV车辆的燃油消耗量的测量结果有一定的影响，从而间接影响到最终的节油率水平。

1.2 气象条件

不同的气象条件如环境温度、风速、湿度等对测量结果也会产生影响。按照《大纲》[4]规定，气象条件等应满足标准[6]的要求，即试验应在无雨、无雾的良好天气中进行，其中，相对湿度小于95%，气温为0℃～40℃，风速不大于3m/s。然而，在实际测量中发现，同一辆车在同一温度和同一燃油密度下，大气压越高，所测的燃油消耗量越大；而在同一地点和同一燃油密度下，温度越高，所测的燃油消耗量越小。目前国家认可的节油率试验场地理位置分散较广、海拔高度各不相同，因此，各地的大气压力也各不相同。然而，对基础车型和待评价HEV车辆在不同季节进行检测，环境温度也会相差很大，从而也会在一定程度上影响最终的节油率水平。

1.3 汽车技术状况

鉴于《大纲》[4]中对节油率计算方法的规定，HEV车辆最终的节油率水平不仅取决于混合动力车辆本身的油耗水平，还取决于与之对比的基础车辆的油耗值，因此，样车本身状况对节油率水平的影响主要表现在以下几个方面。

1）《大纲》[4]规定，基础车辆与待评价HEV车辆须使用相同规格的轮胎进行检验，但对轮胎气压未作明确规定。在实际测试中发现，即使对比车型使用规格相同的轮胎，而轮胎压力不一致，尤其相差较大时，也会对节油率水平产生较大的影响。

2）《大纲》[4]规定了基础车辆与待评价HEV车辆需完成规定的磨合行驶里程，且已行驶里程不得超过10 000 km。然而，实际中不同样车的磨合里程虽满足要求，但可能相差较大，其内阻（包括传动阻力、润滑阻力和制动间隙过小等引起的阻力等）也会不一致，从而也影响节油率水平。

3）由《大纲》[4]中节油率计算公式得到，节油率与基础车辆的油耗值呈正比例递增关系，即基础车辆的油耗越高，那么待评价HEV车辆的节油率就越高。因此，车辆生产企业在提供基础车辆作对比试验时，常常会利用政策的空子，选择装备大功率、大排量发动机的样车进行燃油消耗量检测，从而得到相对较高的基础车辆的油耗值，使得待评价HEV车辆的节油率偏高，以得到更高的财政补助。因此，《大纲》[4]对基础车型的选择方式不能全面反映行业整体水平，对国家财政补贴的发放有失公正。

4）对于Plug-in混合动力车辆，按照《大纲》[4]的要求需进行纯电动模式下的续驶里程检验，并将这部分里程折算成百分比并入最终的节油率。即使纯电动模式下的续驶里程只有《大纲》[4]要求的最低30 km，对节油率的贡献值也能达到18.75%。然而，目前仅依靠提高传统内燃机技术，已经很难大幅度提高节油率水平，但是通过适当增加动力电池容量却能很容易获得较高的节油率水平，从而获得更高的补贴金额。因此，某些车辆生产企业，为了获得较高的节油率及补贴，往往一味地增加动力电池容量，而忽视了增加动力电池容量所带来的成本高、重量大、效能低等问题。

1.4 驾驶员操作

《大纲》[4]要求驾驶员以±3 km/h的车速偏差跟踪标准[5]规定的中国典型城市工况，以进行燃油消耗量检验。跟踪如此复杂的工况，对驾驶员的操作提出了更高的要求。通过试验对比得到，如果驾驶员靠近车速上限进行循环工况跟踪，其行驶里程最高可达到7.1 km（比标准里程5.8 km多22.4%）。如果靠近车速下限跟踪，其油耗里程为5.2 km（比标准里程5.8 km少10.3%）。因此，需要驾驶员尽可能地按照标准工况曲线进行跟踪循环，以避免对最后的结果产生较大的影响。

2 混合动力城市客车节油率水平分析

尽管目前存在诸多因素影响混合动力客车的节油率水平，但是在国家相关管理部门的规范化管理和汽车生产企业的不断努力下，该节油率测试和计算方法基本能满足我国目前混合动力客车的要求，其测试计算结果也基本上能反映我国目前混合动力客车的节油率水平。

下面对现阶段我国混合动力城市客车的节油率水平进行初步分析。

从2009年1月-2013年6月，《车辆生产企业及产品公告》（以下简称《公告》[7]）已经发布的新能源汽车的车型数量为766个。其中混合动力车型有312个，占总数的40.7%；纯电动车454个，占总数的59.3%；并且从2009-2012年，新开发的车型数量平均每年的增长速度分别为混合动力汽车46.8%、纯电动汽车50.4%，见图1。由此可见，随着国家财政对新能源汽车的补贴政策的持续实施，各个汽车生产企业也不断投入人力、物力加强对新能源汽车的研发力度。

在这些《公告》[7]已发布的312个混合动力车型中，10m以上柴油混合动力城市客车有102个，其节油率水平统计如图2所示，其最大电功率比及节油率相关数据分别见图3和图4。

通过对图2-图4的数据分析得到：

1）2009-2011年，受到混合动力汽车关键技术水平的限制，我国混合动力客车处于起步阶段，混合程度普遍不高，最大电功率比在30%左右，基本维持在微混和轻度混合两个阶段，各个企业混合动力客车的节油率水平普遍都在40%以下。

2）2011年之后，随着高比能量电池和大功率驱动电机在整车上的应用，我国混合动力客车的混合程度绝大多数已经达到重度混合阶段，其节油率水平都达到了40%以上，甚至个别产品的节油率超过了50%。对这部分车型的动力总成进行分析，发现这些车基本上都属于增程式混合动力客车。相对于传统意义的混合动力客车，增程式混合动力客车选用了较小功率的发动机，较大功率的驱动电机以及大容量的动力电池，样车在实际试验时长时间处于纯电动工作模式，其纯电动模式下的续驶里程对节油率的贡献值占很大比例。以其中节油率最高的75.2%为例，其动力电池的容量高达180 Ah，驱动电机的额定功率达到100kW，纯电动模式下的续驶里程达到89.6km，对节油率的贡献值高达56%。由此可见，增加储能装置的容量，势必会大幅度提高混合动力城市客车的节油率水平。但整车重量增加，有效载客量减少。

3）从2009-2013年6月，随着整车最大电功率比的不断增加，节油率水平也呈明显上升趋势，企业在改变整车控制策略的同时，选择了更高功率的驱动电机，一方面可以让电机提供更多的动力驱动车辆行驶，从而降低了内燃机运行过程中的燃油消耗；另一方面选择大功率的电机，在制动能量回收过程中，可以更多地吸收制动能量，并将其转换为电能储存在储能装置中，在下一次驱动电机驱动车辆行驶时，以提供电能将其释放出来，从而提高整车的燃油经济性[8]。

3 相关建议

3.1 试验及评价方法

1）试验方法。对于《大纲》[4]所描述的相关试验方法，首先，对试验时间没有严格的规定，同一车辆在同一场地，不同季节所测得的燃油消耗量也有所不同。因此，建议待评价HEV车型和基础车型的试验时间尽量选择在同一时间段和同一场地进行，或者参照文献[9]，进行燃油消耗量的校正。其次，轮胎气压也是影响节油率水平的关键因素，因此，比对车型所使用的轮胎气压应有明确的规定，建议使用相同的轮胎气压进行检验。最后，不同磨合里程的样车，其各部分性能表现也不一样，也会影响到油耗水平，因此，比对车型的磨合里程相差不能过大，应控制在一定范围之内。

2）评价方法。为了获得更高的节油率，企业会在满足要求的前提下，选择某一款油耗相对较高的基础车型作为对比车型，从而得到更高的节油率。若只把节油率水平停留在和企业内部常规车型进行对比，而忽视市场上同类常规车型的整体油耗水平，难免会造成补贴金额的不公平发放。因此，为了公平、公正的实施财政补贴政策，需对市场上同类常规基础车型的油耗水平进行统计分析，并按照车型进行分类给出整体油耗均值，方可确保相对公平。所以，建议将市场上同类常规车型的整体油耗作为对比的基础数据，不同企业在同一平台上进行节油率对比，一方面，可以知道自己开发的车型和行业上其他产品之间的差距；另一方面，也有助于混合动力汽车研发技术水平的提升，这也是制定节油率试验方法下一步研究的工作重点[10]。

3.2 产品改进设计

《大纲》[4]中将纯电动模式下的续驶里程的折算值并入最终节油率，可见续驶里程对节油率的影响相当重要，而延长续驶里程最直接的办法就是增加动力电池容量，但是，通过增加动力电池容量来提高节油率，一方面会增加HEV车辆的制造成本；另一方面，增加动力电池容量势必会造成整车整备质量的增加，从而降低车辆的运载能力，因此，在HEV车辆设计之初就要综合考虑两者之利弊，如何合理兼顾油耗和成本，采用轻量化等先进技术，最大限度地提高节油率水平和实际效能，是混合动力城市客车开发的重点。

4 结束语

在政府持续推动对新能源汽车补助政策的鼓励下，企业也在不断地加大投入，利用新技术、新材料、新工艺对新能源汽车进行升级改造，从而使得新能源汽车的节油率水平得到持续提高。然而，随着新能源汽车技术的不断发展和全社会对新能源汽车发展的进一步需求，我国目前的新能源汽车相关标准及政策法规还需与时俱进地向深度和广度发展，及时满足技术进步和市场准入的要求[11]。

[1]马宝富，陈彦雷，曹鬯震.混合动力客车技术及节能效果探讨[J].城市车辆，2006，（1）

[2]关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知（财建[2009]6号）[EB/OL].（2009-02-05）[2013-09-30]. http://www.gov.cn/zwgk/2009-02/05/content_1222338.htm

[3]节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法[EB/OL].（2009-07-08）[2013-09-30]. http://www.sgst.cn/xwdt/gnsd/200907/t20090728_459408.html

[4]节能与新能源汽车节油率与最大电功率比检验大纲（中机函[2009]21号）[EB/OL].（2009-04-07）[2013-09-30]. http://www.cvtsc.org.cn/cvtsc/notice/130.htm

[5]GB/T 19754-2005，重型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法[S].北京：中国标准出版社，2005.

[6]GB/T 12534-1990，汽车道路试验方法通则[S].北京：中国标准出版社，1990.

[7]车辆生产企业及产品（第249批）2013年30号公告[EB/OL].（2013-06-26）[2013-09-30]. http://www.cvtsc.org.cn/cvtsc/gonggao/842.htm

[8]姚佳.PLUG-IN并联混合动力城市客车电功率比研究[D].武汉：武汉理工大学，2011.

[9]GB/T 12545.2-2001，商用车辆燃料消耗量试验方法[S].北京：中国标准出版社，2001.

[10]郭宽友，简晓春，游国平.混合动力客车动力系统参数匹配评价分析[J].重庆理工大学学报：自然科学版，2012，（12）：11-15.

[11]中国汽车技术研究中心，日产（中国）投资有限公司，东风汽车有限公司.中国新能源汽车产业发展报告[M].北京：社会科学文献出版社，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

叶磊（1981-），男，工学硕士；高级工程师；主要从事整车及新能源汽车测试与研究工作。