Hi:欢迎来到高赢论文网!     

所有论文科目分类


主页 > 理工论文 > 汽车工业 > 浅析建立插电式混合动力汽车排放与能耗综合评

浅析建立插电式混合动力汽车排放与能耗综合评

作者2019-03-29 13:48未知
混合动力汽车与传统汽车相比有着较高的燃油经济性。特别是在城市拥挤路况下,混合动力汽车一般使用电力驱动,并且有制动能量回收系统,节油效果更加显著。目前在美国市场上,混合动力汽车的比例是3. 5%,在日本市场上则达到了20%。中国2014 年生产新能源汽车78 499辆,销售74 763 辆,比上年分别增长3. 5 倍和3. 2倍,其中: 纯电动汽车产销分别发表48 605 辆和45 048 辆,比上年分别增长2. 4 倍和2. 1 倍; 插电式混合动力汽车( plug-in hybrid electric vehicle,PHEV) 产销分别发表29 894 辆和29 715 辆,比上年分别增长8. 1 倍和8. 8 倍。2012—2015 年,中国插电式混合动力汽车( PHEV) 销量如图1所示。
  由于2016 年国家的产业政策及补贴继续向新能源车辆倾斜,以及国家第4 阶段综合油耗目标的实施,预计混合动力汽车在中国会有更加迅猛的发展。
  目前,在混合动力汽车的排放及能耗评价方面有两个国家法规,分别为GB /T19753—2013《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》和GB /T 19755—2016《轻型混合动力电动汽车污染物排放测量方法》.这两个法规规定了插电式混合动力汽车排放及能耗的测量方法。
  由于混合动力汽车有两个动力来源———发动机与动力电池,因此其排放及能耗的评价指标和测试流程相对复杂。本文建立了一个关于排放及油耗的综合评价体系,并对PHEV 车辆进行了星级评价,用更直观的方式显示出其性能,便于对混合动力汽车的排放和能耗进行综合评价。
  1 混合动力汽车排放及能耗测试方法及主要评价指标
  插电式混合动力汽车试验一般在车辆电量消耗模式( EV 模式) 和电量维持模式( HEV 模式) 下进行。其中EV 模式下的常、低温试验基本由动力电池驱动,大部分情况下排放和油耗均为0,因此选取EV 模式下的电耗及纯电动续驶里程作为其评价指标; 在HEV 模式下则选取反映其排放性能的常、低温排放结果及反映其在发动机模式下的常温油耗作为其评价指标,如表1 所示。
  表1 插电式混合动力汽车的排放及能耗评价指标
  1 级评价指标2 级评价指标指标描述污染物排放HEV 模式下常温排放在车辆SOC 值最低情况和常温条件下的污染物排放HEV 模式下低温排放在车辆SOC 值最低情况和低温条件下的污染物排放能耗EV 模式下电耗单位续驶里程的电能消耗量HEV 模式下油耗在车辆SOC 值最低情况和常温条件下的油耗续驶里程续驶里程在车辆SOC 值最高情况下运行NEDC 循环至发动机启动所累积的里程
  2 各项指标评分方法的制定
  2. 1 污染物排放
  依据国家标准,HEV 模式下常温排放和低温排放是在混合动力汽车的最低荷电状态下进行的,车辆在大部分时间内依靠发动机进行工作,这个工况是车辆排放最恶化的阶段,因此选择在这个状态下进行车辆的常温和低温排放试验,其限值要求满足GB18352. 5—2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》中关于污染物的排放要求。该法规中要求: 如果常温试验污染物的排放值经劣化系数校正以后均低于限值的70%,则试验一次通过; 若任意污染物排放值经劣化系数校正后超过限值的110%,则试验不通过。因此,将限值的70%设为100 分,将限值的110%设为0分,采用线性插值方法进行得分评定。常温试验污染物排放限值及劣化系数如表2 所示。评分方法如表3 所示。
  表2 常温试验排放限值及劣化系数参数装汽油发动机车辆排放控制值/( g·km- 1 )污染物CO THC NMHC NOx PM限值1. 00 0. 100 0. 068 0. 060 0. 004 5劣化系数1. 5 1. 3 1. 3 1. 6 1. 0表3 HEV 模式下常温试验评分方法评价指标测量值·劣化系数/排放限值评分HEV 模式下常温排放≥1. 1 0 分≤0. 7 100 分
  常温排放得分计算公式如式
  ( 1) 所示。Y = 275 - 250X ( 1)其中: Y 为某一排放得分; X 为经劣化系数校正以后的测量值与排放限值的比值。
  对于HEV 模式下的低温排放,依据GB18352. 3. 5—2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》中关于污染物的排放要求,若污染物排放均低于限值的70%,则试验一次通过; 若任意污染物排放值经劣化系数校正后,超过限值的110%,则试验不通过。因此,将限值的70% 设为100 分,将限值的110% 设为0 分,采用线性插值方法进行得分评定。排放得分的计算公式与常温情况相同。依据法规要求,低温排放的限值如表4所示。评分方法如表5 所示。
  2. 2 能耗PHEV 的能耗分为2 部分: 一部分为EV 模式下的电耗,此参数反映了在电力驱动模式下混合动力车辆的能耗; 另一部分为HEV 模式下油耗,是在车辆SOC 值最低情况和常温条件下的油耗,在此过程中,车辆基本由发动机驱动,电池电量处于平衡状态。
  表4 低温试验排放限值试验温度266 K( - 7℃)类别级别基准质量RM/kgCO L1 /( g·km- 1 )THC L2 /( g·km - 1 )第1类车— 全部15. 0 1. 80第2类车Ⅰ RM≤1 305 15. 0 1. 80Ⅱ 1 305
  2. 2. 1 EV 模式下电耗通过对16 辆PHEV 的排放与油耗试验,EV模式下100 km 电耗最大值为31 kW·h,最小为17 kW·h。将最小100 km 电耗17 kW·h 设为100 分,将最大电耗31 kW·h 设为0 分,EV 模式下电耗的评分如表6 所示。
  表6 EV 模式下的电耗评分评价指标100 km 电耗/( kW·h) 评分EV 模式下电耗≥31 0 分≤17 100 分
  对于某一电耗值,经计算后进行插值即可得出相应的分数,电耗得分计算公式如式( 2)
  所示Y = - 7. 14X + 221. 34 ( 2)
  2. 2. 2 HEV 模式下的油耗
  依据GB /T19753—2013《轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》中的要求测试HEV 模式下的油耗。以GB19578—2014《乘用车燃料消耗量限值》中规定的车辆油耗的限值为0 分基准,以GB27999—2014《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》中规定的车辆油耗的目标值为100 分基准,将车辆的油耗在其间进行插值,得到其油耗评分。
  由于目前市场上还未见有手动挡的混合动力车,因此车辆的油耗限值与目标值均参考自动挡车辆的油耗限值。
  2. 3 续驶里程
  续驶里程是指在车辆满电条件下,连续运行NEDC 循环,直至车辆无法按要求运行时的行驶里程。车辆的续驶里程是PHEV 的重要参数。《关于2016—2020 年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知》要求对于纯电动模式下续驶里程不低于50 km 的车辆政府将提供补贴,因此将50 km续驶里程作为0 分基准,将100 km ( 目前市售PHEV 最大续驶里程为100 km) 的续驶里程作为100 分基准。
  对于某一续驶里程,经计算后进行插值即可得出相应的分数,续驶里程得分计算公式如式( 3)所示。
  Y = 2X - 100 ( 3)
  3 混合动力汽车排放与油耗综合评价体系的构建
  3. 1 评分计算方法
  插电式混合动力汽车排放及能耗综合评价体系包含3 个1 级评价指标,又细分为5 个2 级评价指标。总分由各评价指标的得分与权重相乘,再进行累计计算得出,如式( 4) 所示。
  S =ΣiωiSi =Σiωi(ΣjωjTj) ,i = 1,2,3; j = 1,2( 4)
  其中: ωi为第i 项1 级评价指标的权重; Si为第i项1 级评价指标的得分; ωj为第j 项2 级评价指标的权重; Tj为第j 项2 级评价指标的得分。
  通过向目前中国的主流PHEV 生产企业征求意见,并结合普通消费者对PHEV 的关注点,权重分配如表8 所示。
  表8 权重分配1 级指标2 级指标污染物排放权重:1 /5HEV 常温排放权重: 1 /2HEV 低温排放权重: 1 /2CO 排放权重: 1 /4THC 排放权重: 1 /4NMHC 排放权重: 1 /4Nox排放权重: 1 /4HC 排放权重: 1 /2CO 排放权重: 1 /2能耗权重:1 /2EV 模式下电耗权重: 1 /3HEV 模式下油耗权重: 2 /3—续驶里程权重: 3 /10
  3. 2 基于综合评价体系的PHEV 排放与能耗评价
  对16 辆不同品牌的中国市场在售的混合动力汽车进行试验,得出试验结果。再按照以上原则计算其各个评价指标的得分,结果如表9 所示。
  为了使评价方法更为直观,对各项性能指标采用星级评价: 1 ~ 20 分为1 星; 21 ~ 40 分为2 星;41 ~ 60 分为3 星; 61 ~ 80 分为4 星; 81 ~ 100 分为5 星。各个车辆星级评价结果如表10 所示。
  由表10 可见: 在16 辆插电式混合动力汽车中,有2 辆车得到了综合5 星的成绩,占比为12. 5%,5辆车得到了综合4 星的成绩,占比为31. 25%,6 辆车得到了综合3 星的成绩,占比为37. 5%,3 辆车的综合得分为2 星,占比为18. 75%,基本上符合正态分布规律,可见评价方法基本上符合客观规律。在污染物排放方面,由于排放限值的约束,各车辆表现较好,均得到3 星以上的评价。在能耗方面,评分的0 分基准与100 分基准为2016 年开始实施的国家第4 阶段油耗限值,而部分车辆的设计低于第4 阶段油耗限值,因此造成部分车辆的能耗得分偏低。另一方面,在油耗法规中,综合油耗的计算方法为加权计算,因此造成部分车辆HEV 模式下油耗超过限值,得分是基于车辆在极端情况下的油耗评价,因此偏低。
  在续驶里程方面,各个车辆的差距较大,有7辆车得分为1 星,有4 辆车的得分为2 星,占比为68. 75%,这主要是由两方面造成的: 一方面是厂家的设计理念不同,很多厂家将插电式混合动力汽车作为节能产品,并没有更多地考虑其续驶里程,而是主要关注其能耗; 另一方面,电池技术及成本也是混合动力汽车技术的关键,在续驶里程方面得到5 星的两个车型来自同一品牌,有自己的电池品牌,其电池研发能力较强,更侧重于混合动力车的电动性能表现。
  4 结束语
  本文针对插电式混合动力汽车建立了综合评价体系。首先从排放与能耗试验中选取出能够体现各方面性能的评价指标。然后针对各个指标设计评分方法,建立混合动力车排放与能耗的综合评价体系。基于该体系,对16 辆不同品牌的混合动力车辆进行基于排放和能耗的评价。本课题专注于排放与能耗的评价方法,是对混合动力汽车综合评价的一次尝试,后续将继续基于消费者的需求和厂家的意见对评价体系进行,并加入其他方面的评价指标,以实现混合动力汽车综合性能更加全面、系统的评价。

最新更新

热门推荐

[汽车工业]有关汽车加油站电气设计
近年来,随着我国经济的高速发展,新建的汽车加油站越来越多,由于汽车加油站存在爆炸危险区域,因此与普通的工业及民用建筑电气设计有所不同,设计时应严格遵守GB50156-2002汽车加油加气站设计与施工规范及GB50058-92爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范有关规定。下面就设计要点进行阐述。 1爆炸危险区域的电气设计 为了安全恰当地选择和安装加油站内的电气设备,合理选择电气...[全文]
[汽车工业]关于数据流分析法在汽车
0引言 作为动力源,发动机的工作性能和技术状况对车辆的安全性、燃油经济性和排放性能影响很大。发动机故障在各类汽车故障中占有最大的比例,而且检测诊断和维修的难度大。随着汽车排放法规的日益苛刻,当今的发动机采用了大量的新技术。发动机的结构组成变得更为复杂,控制精度越来越高。作为控制发动机运作的发动机管理系统,其控制策略更是发生了革命性的变化...[全文]
[汽车工业]简论内燃机排放测量CVS系
随着经济的快速发展,我国汽车保有量也呈现出井喷式增长.2014年,全国汽车产销量分别为2372万辆和2349万辆.汽车数量剧增带来的汽车尾气排放对环境造成巨大影响,为了准确评估汽车发动机的排放性能,采用何种排放检测技术和检测方法显得尤为重要.目前,世界各国的排放法规中规定机动车排放测试采用定容取样(CVS)系统取样,即将发动机的全部排气排入稀释通道中,用经过空...[全文]
[汽车工业]简谈基于贝叶斯网络模型
1引言 汽车故障诊断技术,常依靠先进的传感器技术和检测技术,并对各种动态信息进行各种分析、处理,辨识故障产生原因、发生部位等,提出针对性的维修措施和处理方法,来提高汽车的安全性、动力性和经济性。由于诊断对象的复杂性、测试手段的局限性、知识表达的不精确等因素,故障征兆和故障原因间的因果关系不再是确定性的一一映射关系,而是表现为很强的随机性...[全文]
[汽车工业]简析具有折弯的汽车转向
0引言 汽车转向直拉杆是汽车转向传动系统中的重要零/部件,它应具有较小的质量和足够的刚度。为了满足其布置要求,需要将其做成弯曲的,这样就减小了纵向刚度,因此,在对其进行强度校核时就需要同时计算弯曲应力和拉压应力,并将两者合成。Lmax为折弯处到两球铰中心连线的最大落差。 杨国库、刘振成等人和王友钧采用传统的强度分析方法计算了具有折弯的汽车转向直...[全文]
[汽车工业]简议汽车零部件入厂物流
1背景 随着汽车工业的迅速发展,零部件入厂的效率和成本问题日益引起关注。根据国外先进汽车企业的经验,将入厂物流外包给第三方物流企业,以循环取货(Milk-run)模式设计优化的运输路线进行零部件配送,可以有效地解决库存减少与运输成本升高之间的矛盾,有效地降低运输费用和包装费用,从而降低整个供应链的成本。循环取货的关键目标之一就是降低企业物流的成本,而...[全文]
关闭窗口 论文咨询