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關(guān)于輕型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車I型試驗(yàn)的解讀

2019-05-16 00:29:58·  來源：EDC電驅(qū)未來  作者：蔡正雷  
　
隨著輕型汽車污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）的發(fā)布，距離2020-7-1國(guó)6a及2023-7-1國(guó)6b的排放限值標(biāo)準(zhǔn)的全面實(shí)施近在咫尺。國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)整體較之前第五階段
隨著“輕型汽車污染物排放限制及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）”的發(fā)布，距離2020-7-1國(guó)6a及2023-7-1國(guó)6b的排放限值標(biāo)準(zhǔn)的全面實(shí)施近在咫尺。國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)整體較之前第五階段標(biāo)準(zhǔn)有多方調(diào)整，國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)不僅在排放物種類、排放限值方面有所改變，在測(cè)量排放物的試驗(yàn)方式上也發(fā)生了較大變化。因常溫下冷啟動(dòng)后排氣污染物排放試驗(yàn)（I型試驗(yàn)）是檢測(cè)所有輕型汽車排放物是否滿足限值標(biāo)準(zhǔn)的必要手段，故I型試驗(yàn)在整個(gè)排放標(biāo)準(zhǔn)中尤為重要。同時(shí)，隨著國(guó)家政府大力推行新能源汽車的相關(guān)政策，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的前景也日益遼闊。因此，橫向比較混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的國(guó)六I型試驗(yàn)與第五階段試驗(yàn)存在哪些差異之處，直觀解讀國(guó)六階段混合動(dòng)力車輛的試驗(yàn)如何高效完成以及其污染物排放量如何計(jì)算，都對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的開發(fā)、推廣有重要意義。

1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車常分為可外部充電的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（off-vehicle charging hybrid electric vehicle）即OVC-HEV和不可外部充電的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（not off-vehicle charg -ing hybrid electric vehicle）即NOVC-HEV兩大類，而這兩類混合動(dòng)力汽車均以兩種動(dòng)力源在汽車不同的行駛狀態(tài)(如起步、低中速、勻速，加速，高速，減速或者剎車等)下分別工作或者一起工作，通過這種動(dòng)力組合來達(dá)到最少的燃油消耗和尾氣排放，從而實(shí)現(xiàn)省油和環(huán)保的目的[1]。

2 I型試驗(yàn)

國(guó)六階段混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的I型試驗(yàn)區(qū)別于國(guó)五混合動(dòng)力的試驗(yàn)方法，國(guó)六階段標(biāo)準(zhǔn)是將試驗(yàn)在電量消耗模式（CD）和電量保持模式（CS）兩種工況下分別進(jìn)行測(cè)試，從而在技術(shù)層面上達(dá)到更準(zhǔn)確、更嚴(yán)格的限制汽車尾氣排放值的目的。

2.1 OVC-HEV車輛的I型試驗(yàn)

對(duì)于OVC-HEV車輛，I型試驗(yàn)需要分別完成車輛在電量保持模式和電量消耗模式下的兩次測(cè)試，且其最終污染物排放值是兩次試驗(yàn)的污染物排放值綜合計(jì)算的結(jié)果。

2.1.1 OVC-HEV的電量消耗模式I型試驗(yàn)

電量消耗模式也即是車輛行駛過程中，REESS系統(tǒng)中能量是平均減少的過程。而整個(gè)電量消耗模式測(cè)試的試驗(yàn)流程也基本固化為預(yù)處理階段、浸車充電階段、電量消耗I型試驗(yàn)階段、再次充電階段等四個(gè)階段。

在電量消耗模式I型試驗(yàn)之前，需要對(duì)測(cè)試車輛進(jìn)行有效的預(yù)處理以及充電浸車，從而保證在正式試驗(yàn)過程中各類排放物的準(zhǔn)確性。相較國(guó)五混動(dòng)車輛試驗(yàn)的預(yù)處理過程中測(cè)試車輛需行駛至發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)[2]的判定條件不同，國(guó)六中預(yù)處理階段完成的終止判決條件更改為相對(duì)電量變化REECi< 0.04。其中REECi為電量消耗模式在測(cè)試循環(huán)i中的相對(duì)變化量，其計(jì)算公式為：

REECi =3600×|?EREESS,i|/Ecycle

這也意味著國(guó)六試驗(yàn)階段的預(yù)處理過程會(huì)包含更多的WLTC循環(huán)，預(yù)處理持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)、預(yù)處理終止條件更為苛刻。同時(shí)，在之后的充浸車過程，相較之前規(guī)定不同，國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)也是明確指出在電量消耗模式中不許對(duì)測(cè)試車輛采取強(qiáng)制冷卻手段。所以，在正式的I型試驗(yàn)之前，國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)中需要更充分細(xì)致的前期準(zhǔn)備工作。而正式開始I型試驗(yàn)時(shí)，同樣會(huì)進(jìn)行在預(yù)處理過程中關(guān)于相對(duì)電量變化的判定，也即是若在第n+1個(gè)WLTC循環(huán)完成時(shí)，該循環(huán)發(fā)生的相對(duì)電量變化滿足判定條件REECi<0.04時(shí)，則電量消耗模式I型試驗(yàn)需共經(jīng)歷n+1個(gè)WLTC循環(huán)后關(guān)閉試驗(yàn)車輛動(dòng)力系統(tǒng)且試驗(yàn)結(jié)束。試驗(yàn)結(jié)束120min內(nèi)需對(duì)測(cè)試車輛的REESS系統(tǒng)進(jìn)行充電并且測(cè)量車輛充至滿電狀態(tài)的充電電量E以及持續(xù)時(shí)間t。

圖1 電量消耗模式電量變化示意圖

圖1所展示的是電量消耗模式下REESS系統(tǒng)的變化曲線，能直觀看到各個(gè)階段試驗(yàn)車輛動(dòng)力系統(tǒng)所處狀態(tài)，并記錄終止試驗(yàn)判定條件生效的所在的WLTC循環(huán)。

2.1.2 OVC-HEV的電量保持模式I型試驗(yàn)

電量保持模式也即是車輛行駛過程中，REESS系統(tǒng)能量保持在平衡狀態(tài)下。而整個(gè)電量保持模式測(cè)試的試驗(yàn)流程同樣劃分為車輛放電階段、預(yù)處理階段、浸車階段、電量保持I型試驗(yàn)階段、充電階段等五個(gè)階段。該模式相較電量消耗模式不同的是，此模式試驗(yàn)周期更短，但污染物排放值相較更大。

同樣，在進(jìn)行正式I型試驗(yàn)之前，也需要進(jìn)行相應(yīng)準(zhǔn)備工作。不同于電量消耗模式的是測(cè)試車輛需先放電至REESS的電平衡狀態(tài)再進(jìn)行車輛的預(yù)處理過程，而與電量消耗模式相同的是預(yù)處理是否完成的終止判定條件都為相對(duì)電量變化REECi<0.04。而值得一提的另一點(diǎn)在于在電量保持模式下的浸車過程能采取強(qiáng)制冷卻措施。

在正式進(jìn)行電量保持模式I型試驗(yàn)時(shí)，因存在REESS電量變化影響整車污染物排放值的可能，所以在測(cè)試循環(huán)完成后需對(duì)整個(gè)試驗(yàn)的有效性進(jìn)行判斷，也即是判定REESS系統(tǒng)是否處于放電狀態(tài)且修正標(biāo)準(zhǔn)c>0.01,若兩者同時(shí)滿足則判定此次試驗(yàn)無效，反之試驗(yàn)有效。其中修正標(biāo)準(zhǔn)c【3】為REESS電量變化?EREESS,CS的絕對(duì)值和燃料能量當(dāng)量之比，其計(jì)算公式為：

c=|?EREESS,CS|/Efuel,

當(dāng)判定試驗(yàn)有效時(shí)，試驗(yàn)結(jié)束，且需在試驗(yàn)結(jié)束120min內(nèi)對(duì)測(cè)試車輛的REESS系統(tǒng)進(jìn)行充電并且測(cè)量車輛充至滿電的充電電量E以及持續(xù)時(shí)間t。

圖2 電量保持模式電量變化示意圖

圖2所展示的電量保持模式下REESS系統(tǒng)的變化曲線，能直觀看到各個(gè)階段試驗(yàn)車輛動(dòng)力系統(tǒng)所處狀態(tài)。

2.1.3 OVC-HEV的污染物排放計(jì)算

OVC-HEV需完成兩種模式下的I型試驗(yàn)，故其污染物排放值也由上述兩個(gè)模式下分別所測(cè)的污染物排放值綜合計(jì)算而來。

在電量消耗模式下，因整個(gè)試驗(yàn)過程涉及多個(gè)WLTC循環(huán)，故其污染物排放結(jié)果為多個(gè)循環(huán)的合結(jié)果，其計(jì)算公式為：


由公式可以看出，電量消耗模式下污染物排放量由各個(gè)WLTC循環(huán)污染物排放量用純電利用系數(shù)UFj加權(quán)計(jì)算而來。

在電量保持模式下，因整個(gè)試驗(yàn)過程相似于汽油車的I型試驗(yàn)，故其污染物排放值近似于設(shè)備實(shí)測(cè)污染物排放值。不同點(diǎn)在于因REESS系統(tǒng)存在放電可能，會(huì)減小實(shí)際污染物排放值，故需根據(jù)電量保持模式I型試驗(yàn)中計(jì)算而來的修正標(biāo)準(zhǔn)c的值來判斷是否需要對(duì)此模式下的CO2排放值進(jìn)行補(bǔ)償修正。當(dāng)在試驗(yàn)有效的情況下，若REESS處于放電狀態(tài)且c值大于0.005時(shí)，則此模式下CO2排放值便需修正，從而達(dá)到讓污染物排放值的最終輸出值更為準(zhǔn)確的目的。

在得到兩種模式下污染物排放量時(shí)，只需將其結(jié)果再次利用純電利用系數(shù)UFj加權(quán)處理，便可計(jì)算得到OVC-HEV車輛的綜合污染物排放值，其計(jì)算公式為：


式中，可看出OVC-HEV的排放值由兩種模式下排放值相應(yīng)修正后的值相加而來。

2.2 NOVC-HEV的I型試驗(yàn)

對(duì)于NOVC-HEV車輛，I型試驗(yàn)僅需完成車輛電量保持模式的一次試驗(yàn)，其最終污染物排放值則需根據(jù)修正標(biāo)準(zhǔn)c數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)修正處理。

因NOVC-HEV車輛僅需完成電量保持模式的I型試驗(yàn)，故其試驗(yàn)過程及污染物排放值修正計(jì)算均與2.1.2中 OVC- HEV的電量保持模式I型試驗(yàn)保持一致。其最終污染物排放結(jié)果也僅需按修正標(biāo)準(zhǔn)c的值修正即可。

3 結(jié)論

綜上，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的兩大類別車型在車輛開發(fā)階段調(diào)試污染物排放值時(shí)，所需檢測(cè)的試驗(yàn)類型、數(shù)量都不盡相同。對(duì)于OVC-HEV，I型試驗(yàn)需分兩種模式分別完成，導(dǎo)致試驗(yàn)整體周期長(zhǎng)、試驗(yàn)項(xiàng)目過程冗雜、試驗(yàn)判定條件苛刻以及最終污染物排放值計(jì)算困難。因此，檢測(cè)該類型車輛污染物排放量時(shí)，所投入的時(shí)間、成本均相對(duì)較高。對(duì)于NOVC-HEV車輛，I型試驗(yàn)僅需完成一種模式下的試驗(yàn)，且該模式相對(duì)簡(jiǎn)單，故試驗(yàn)整體過程容易把控。但因市場(chǎng)需求，OVC-HEV相較NOVE-HEV的發(fā)展趨勢(shì)更為猛烈，故如何提高OVC-HEV車輛I型試驗(yàn)的效率及其準(zhǔn)確性值得進(jìn)一步深究。
 
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