增程式乘用車轉(zhuǎn)商用車發(fā)電策略優(yōu)化

摘要：闡述了增程式乘用車轉(zhuǎn)商用車在現(xiàn)階段法規(guī)情況下面臨的工況燃油耗問題。經(jīng)過測試分析，發(fā)現(xiàn)原因?yàn)樵谏逃密噲?zhí)行的新歐洲行駛循環(huán)（NEDC）工況下，車速相比乘用車執(zhí)行的全球統(tǒng)一輕型車輛測試循環(huán)（WLTC）工況更低；在應(yīng)用車速限制功率策略的情況下，增程器低效率點(diǎn)占比更大，導(dǎo)致工況的平均燃油耗升高。為此，可通過提升車速限制的發(fā)電功率，實(shí)現(xiàn)降低商用車執(zhí)行NEDC 工況的燃油耗。

關(guān)鍵詞：乘用車；商用車；試驗(yàn)工況；燃油耗；車速限制功率

0 前言

新能源商用車市場在近年來取得了快速發(fā)展，成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的重要趨勢之一，其主要體現(xiàn)在市場規(guī)模不斷擴(kuò)大、技術(shù)水平不斷提高、政策支持力度加大、業(yè)鏈協(xié)同效應(yīng)顯現(xiàn)、智能化和網(wǎng)聯(lián)化趨勢加速。隨著政策支持和消費(fèi)者對(duì)新能源汽車的認(rèn)知度不斷提高，新能源商用車市場的規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023 年全球新能源商用車銷量超過64 萬輛，同比增長30%。中國作為全球最大的新能源汽車市場，其新能源商用車銷量也呈現(xiàn)出快速增長的趨勢。新能源商用車在電池技術(shù)、充電技術(shù)、電機(jī)技術(shù)等技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步，其中：電池技術(shù)的進(jìn)步提高了新能源商用車的續(xù)航里程和安全性；充電技術(shù)的提升則縮短了充電時(shí)間，提高了使用便利性；電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步則有助于提高新能源商用車的性能和效率。各國政府對(duì)新能源商用車產(chǎn)業(yè)的支持力度不斷加大，通過提供補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等政策措施，鼓勵(lì)企業(yè)投入新能源汽車的研發(fā)和生產(chǎn)。新能源商用車產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，從原材料供應(yīng)、零部件制造、整車生產(chǎn)到銷售和服務(wù)等環(huán)節(jié)形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。這種協(xié)同效應(yīng)有助于提高整個(gè)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭力。隨著智能化和網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源商用車也呈現(xiàn)出智能化和網(wǎng)聯(lián)化的趨勢。智能化的新能源汽車能夠提高駕駛安全性和便利性，而網(wǎng)聯(lián)化的新能源汽車則可以通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)車與車、車與基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交互，提高交通效率。

很多車企在具備新能源乘用車技術(shù)能力后，開始進(jìn)軍新能源商用車。乘用車對(duì)噪聲-振動(dòng)-聲振粗糙度（NVH）性能的要求比較高，一般采用根據(jù)車速來限制發(fā)電功率的策略。該策略總體上來說，車速越低，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越小，發(fā)電功率越低［1］。由于商用車與乘用車的試驗(yàn)工況并不一致，日常行車的工況也不一致，所以需要針對(duì)商用車行車工況特點(diǎn)來進(jìn)行發(fā)電策略的優(yōu)化工作。

1 商用車直接采用乘用車發(fā)電策略

某款新能源商用車直接采用乘用車的發(fā)電策略，即根據(jù)車速來進(jìn)行發(fā)電功率限制的策略，進(jìn)行商用車的能耗循環(huán)—— 新歐洲行駛循環(huán)（NEDC）測試，結(jié)果見表1。

從表1 可以看出：整個(gè)測試的油電轉(zhuǎn)化率較低，只有2.59 kW·h/L，導(dǎo)致整個(gè)NEDC 試驗(yàn)工況的電量平衡百公里燃油耗偏高，達(dá)到了5.71 L。將NEDC 試驗(yàn)工況中增程器的發(fā)電扭矩及轉(zhuǎn)速映射到發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性圖中，得到商用車直接采用乘用車發(fā)電策略的工況分布如圖1 所示。

商用車能耗測試工況為NEDC 工況，而乘用車能耗測試工況為全球統(tǒng)一輕型車輛測試循環(huán)（WLTC）工況，兩者工況條件不一致。NEDC 工況分為市區(qū)工況和郊區(qū)工況，總時(shí)長1 180 s；WLTC 工況分為低速段、中速段、高速段、超高速段4 個(gè)部分。NEDC 和WLTC 全時(shí)域全工況的速度對(duì)比如圖2 所示。

從圖2 可以看出，NEDC 工況整體速度比WLTC 工況的要低。受車速限功率策略的影響，有較多工況點(diǎn)運(yùn)行在燃油耗較高的低效率區(qū)，所以導(dǎo)致NEDC 工況的燃油耗偏高［2］。

2 策略優(yōu)化方案

針對(duì)商用車直接采用乘用車發(fā)電策略后，有較多運(yùn)行點(diǎn)處于燃油耗較高的低效率區(qū)，導(dǎo)致燃油耗偏高問題，以乘用車發(fā)電功率為基準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化，即在此基礎(chǔ)上將發(fā)電功率增加4 kW，然后重新進(jìn)行NEDC 測試，其結(jié)果見表2。

從表2 可以看出，增加4 kW 發(fā)電功率后，油電轉(zhuǎn)化率上升到了2.78 kW·h/L，在試驗(yàn)整車凈電耗有所上升的情況下，試驗(yàn)的電量平衡百公里燃油耗依然下降到了5.36 L。將NEDC 工況中增程器的發(fā)電扭矩及轉(zhuǎn)速映射到發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性圖中，與直接應(yīng)用乘用車策略的工況分布進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖3 所示。

從圖3 可以看出，增加了4 kW 的發(fā)電功率后，工況運(yùn)行點(diǎn)更靠近經(jīng)濟(jì)區(qū)，而且減少了在燃油耗較高的低效率區(qū)的運(yùn)行。對(duì)工況運(yùn)行點(diǎn)在各個(gè)燃油耗區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到策略優(yōu)化前后工況點(diǎn)在各個(gè)燃油耗區(qū)域分布占比，結(jié)果見表3。

從表3 可以看出：230 g/（kW·h）以下的經(jīng)濟(jì)區(qū)運(yùn)行工況點(diǎn)占比從43.44% 上升到了69.95%，這是整體燃油耗下降的關(guān)鍵原因；300 g/（kW·h）以上的高燃油耗非經(jīng)濟(jì)區(qū)運(yùn)行工況點(diǎn)占比有一定程度的下降，因此有利于優(yōu)化發(fā)電策略后的NEDC 工況燃油耗的下降。

按照此思路，仍以乘用車發(fā)電功率為基準(zhǔn)，繼續(xù)嘗試增加其他發(fā)電功率的優(yōu)化策略，結(jié)果見表4。從表4 可以看出：從直接采用乘用車策略到采用乘用車策略+4 kW，電量平衡的百公里燃油耗逐漸降低；但繼續(xù)增加發(fā)電功率，即從采用乘用車策略+4 kW 到采用乘用車策略+8 kW，電量平衡的百公里燃油耗反而逐漸增加。由此可以看出，電量平衡的百公里燃油耗在采用乘用車策略+4 kW 處形成了拐點(diǎn)，因此該商用車車型最佳的發(fā)電功率為在乘用車發(fā)電功率的基礎(chǔ)上增加4 kW。

3 結(jié)語

因?yàn)橛熊囁傧拗瓢l(fā)電功率的邏輯，乘用車的發(fā)電控制策略不適合直接應(yīng)用到商用車上，否則商用車在運(yùn)行NEDC 工況時(shí)，燃油耗將會(huì)有所增加。因此，需要根據(jù)實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性，對(duì)商用車的發(fā)電策略進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性能。

參考文獻(xiàn)

［ 1 ］ 馬崇銀. 適用于混合動(dòng)力汽車的增程器控制

策略[J]. 汽車與新動(dòng)力，2023，6（2）：62-65.

［ 2 ］ 郭千里，趙冬昶，陳平，等.WLTC 與NEDC 比

較及對(duì)汽車油耗的影響淺析[J]. 汽車工程學(xué)

報(bào)，2017，7（3）：196-204.