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付于武评价中国工况:对中国汽车产业发展功德无量

 藏镜龙 2018-01-22

  双积分政策之后,对我国汽车市场产生重大影响的将是中国工况,这项工作已结题。为何要研究中国工况?与现有的标准体系有什么不同?将带来什么影响?大家心里一直在问这三个问题。

  1月21日,中国汽车技术研究中心首席专家李孟良在2018电动汽车百人会上的演讲解开了疑团。李孟良演讲结束后,中国汽车工程学会名誉理事长付于武评价说:“中国工况对中国汽车产业发展功德无量!”

中国汽车技术研究中心首席专家李孟良

  ▶中国工况项目的起因

  目前全球范围内的汽车排放能耗检测工况主要有美国、欧洲两大体系。我国一直采用欧洲的检测工况,为我国汽车节能减排技术发展做出了应有贡献。

  但是,欧洲的检测工况缺点也很明显,随着我国汽车保有量快速增长,道路交通状况发生很大变化,车辆实际行驶平均车速、油耗、排放与实验室认证结果差距很大。国内权威研究表明,以轻型车为例,车辆能耗认证结果与车辆的实际行驶表现状况不符,且差异越来越大,自然吸气车型的油耗差异为28%,增压车型为32%,整体差异为29%。

  出现油耗差异问题的原因是什么?问题主要出在实验室检测工况与实际道路行驶工况存在较大差异,一是检测工况曲线与挡位;二是检测工况不包括外部多变的环境影响;三是检测工况也不包括空调开启等实际驾驶情况。

  欧洲发现NEDC工况的不足之后,转而采用世界轻型车测试工况(WLTC)。从怠速时间比和平均速度这两个最主要的工况特征来看,世界工况与我国主流乘用车历年实际工况差异更大。因此,我们不能简单跟随欧洲。

  研究中国工况既是我国汽车产业发展的需要,新时代中国汽车产业也有必要提升软实力。为了解决检测工况的瓶颈问题,在国家相关部委的关心领导下,经过多年酝酿和策划,马凯副总理两次批示,2015年3月,工信部下达 “中国工况”研究任务,委托中国汽车技术研究中心牵头组织行业实施,展开为期三年的全面深入研究。

  中国工况以开发法规检测工况为主要目标,包括乘用车和各类商用车的全国标准基本工况和附加工况。2017年12月,项目组已经顺利开发完成了项目规定的轻型、重型汽车的行驶工况,构建了2条乘用车和6条商用车的工况曲线。

  在中国工况研究过程中,开发方法是基础、数据采集是关键。项目组先后邀请国内外专家进行了20余次专题研讨会和行业大会,形成了政府监督指导、两级专家委员会把关,有效的组织架构为工况开发提供了有力保障。

  以往我国采集车辆数据方法比较单一,项目组借鉴国内、国际在工况开发方面的经验,利用现代测量技术、信息技术和计算机技术等新技术,增加交通GIS数据,以及对载客特征和空调等使用特征进行约四万份问卷调查,形成三种不同数据类型收集途径,保证了中国工况数据采集广泛和数据精度。

  GIS数据克服了之前规划试验路线的主观性。利用交通GIS全道路低频动态大数据,计算车辆在四类不同速度区间的实际周转量及其系数,更客观准确地反映了车辆在四类不同速度区间的行驶分布。

  在行驶工况数据采集上,利用CAN+GPRS技术,实现多城市、大规模车辆同步测试,这种方法保证了获得的数据在相同时间、不同空间的可比性。

  中国工况不是闭门造车,在构建过程中借鉴了WLTC工况构建的先进方法,结合中国实际数据构建中国自己的工况。中国的实际数据与欧洲有很大不同,主要包括低频动态大数据,不同城市的速度-加速度分布加权,以及不同速度行驶区间的长度划分等。

  ▶采集了哪些关键数据

  为了采集数据并保证数据精度,先后有77个课题团队、近1100名科研人员参与其中,在41个城市展开了实验调查。

  在城市选择上,综合考虑了人口、汽车保有量、GDP等多项指标,以及我国典型城市地区地理、气候特点,最终选择了五类共41个有代表性的城市。

  项目组在每个城市至少采集了100辆车的实际行驶数据,并且按照各个城市车型分布结构,最终建立了约5500辆车的采集车队,收集了约4400万公里的运动特征、动力特征和环境特征等三大类数据。其中,传统轻型车、重型车、各类新能源车累计里程分别为2260万公里、1490万公里和650万公里。

  WLTC在数据采集过程中,仅有394辆车、64.5万公里的数据。中国工况是迄今为止全球规模最大、范围最广、参数最多的调查,完全能够全面了解我国广阔区域内各类车辆实际行驶工况,满足深入分析工况对排放和油耗影响的需要。

  在乘用车数据采集中,私家车占80%,公务车占6%,出租车占14%;在商用车数据采集中,公交车占50%,重型货车占22%,城市客车占8%,中型货车占6%,专用车占13%。各种车型均有涉及。

  ▶中国工况基础数据主要特征

  为了验证数据的真实性、合理性和有效性,项目组把采集到的数据与交通大数据(滴滴出行、高德交通及百度交通量)进行了对比。以平均车速为例,无论是各城市的平均车速,还是全国综合平均车速,中国工况与三种交通大数据都较为接近,这表明中国工况采集的数据符合中国实际。

  项目组首先参考WLTC方法,将车辆运行区间分为低、中、高和超高低四段,计算了各速度区间的交通量,以乘用车为例,通过研究发现超高速仅占8%,说明我国车辆在超高速区间驾驶数量比较少,比较符合我国实际出行状况。而WLTC的超高速占比18%,与我国实际情况相差较大。

  项目组考虑到超高速占比8%不适于构建工况,为了构建准确的中国工况曲线基础权重,将车辆运行区间划分为低速、中速和高速三个区间,三个区间的比重分别为37.4%,38.5%和24.1%。

  在精确数据的基础上,运用充分酝酿的方法论确定工况构建方法,项目组构建了2条乘用车和6条各类商用车的工况曲线。

  中国工况具有平均速度和怠速比较低等显著特点。中国工况的平均车速(29km/h)与 WLTC(46.5km/h)相差58.6%;中国工况怠速比(22%)和WLTC(13%)相差40%;80km/h以上车速时间比例相差77%。这些特征数据显示WLTC与中国工况有显著差别,WLTC的特征严重偏离我国实际。

  新能源汽车的特征数据显示,在活动水平上,新能源车与传统车相同,日出行里程与传统车基本一致。中国车辆用户日出行里程明显低于欧美国家。

  纯电动车有一些独有特点,较大概率在城区低速且空调开启的状态下运行,续驶里程一般难以达到基于现有法规工况的设计水平,用户存在里程焦虑。相比于纯电动车,PHEV用户存在较为小的里程焦虑。

  ▶中国工况将改变什么

  在中国工况研究过程中,35家整车企业、发动机企业和检测机构参与到工况验证中,完成了100余辆车近500辆次的试验,验证车辆覆盖了国内市场的主流车型,同时对新技术车型也有较好的覆盖。车型包括了传统乘用车、EV、PHEV、轻重型商用车等,轻型车排量覆盖0.8~3.7L,重型车覆盖不同的类型和质量段等。

  测试结果表明,中国工况平均油耗更接近实际,比NEDC工况提高了约14%。而WLTC与NEDC的油耗较接近。随着排量增加,中国工况/NEDC油耗差异逐步增大。增压车型油耗也有同样规律。从多角度看,中国工况油耗更接近真实油耗水平。

  在中国工况下,增压车的油耗超过公告油耗的程度要高于自然吸气车型,这与实际调查结论相符。目前增压技术车型市场份额越来越高,类似这类节能技术的不节能,也是中国工况研究的起因之一,增压技术的适应性,以及真正实现节能需要中国工况推动。

  除了工况曲线之外,加载和空调是油耗差异也是重要因素。增加加载质量会导致油耗平均高出5.6%,空调对传统车油耗的平均影响约为10%,新能源车在高温制冷和低温制热分别使续驶里程平均下降14%和40%。

  总体上,中国工况反映了我国车辆在中国道路环境下的实际表现,实际油耗和理论油耗相差29%,中国工况也准确反映了差异的内在原因。

  ▲相关链接

  中国工况已经开发完成。中国工况更好地反映我国车辆在中国道路环境下的实际表现,更接近真实油耗水平,在排放方面,研究车辆大部分能够满足国6a的排放限值,中国工况/WLTC/ NEDC三种测试工况的结果相当,差异不明显。中国工况对正确引导车辆开发和标定,促进符合我国交通特征和使用特征的节能减排技术的研究和应用,都具有重要意义。

  国内整车企业积极参与了中国工况开发及验证,已经展开了中国工况对未来产品影响的评价。项目组正积极推进中国工况在轻型、重型等各类车型能耗(油耗、电耗)和排放测试标准中应用。

  编辑:张鹏

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