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中国工况下新能源汽车有什么运行特征?

时间:2017-02-17
摘要:新能源汽车与传统汽车的动力系统截然不同,其在中国工况下的运行特征关系到未来如何评测新能源汽车的能耗。2月10日,在天津中国汽车技术研究中心召开的中国工况2016年度进展报告会上,中汽中心周博雅博士向大家汇报了新能源车运行技术特征评价。 分析方法 新能源汽车
  新能源汽车与传统汽车的动力系统截然不同,其在中国工况下的运行特征关系到未来如何评测新能源汽车的能耗。2月10日,在天津中国汽车技术研究中心召开的“中国工况”2016年度进展报告会上,中汽中心周博雅博士向大家汇报了新能源车运行技术特征评价。
分析方法
  新能源汽车突出一个“新”字,虽然其动力系统不同,但与传统汽车有着紧密的联系。因此,分析新能源汽车时无法撇开传统汽车。项目组于2015年8月完成的方法论包括了新能源汽车的分析方法。周博雅表示,传统汽车的分析方法同样适用于新能源汽车,不过,由于动力系统存在区别,新能源汽车的特征需要单独进行分析。对此,周博雅认为:“项目组围绕车辆的关键技术展开分析,选择不同的视角对相关指标进行评价,包括宏观、出行链和运动片段等。”
  宏观是新能源车队层面的总体出行、能耗(油耗)特征;出行链是对充电行为和出行行为的耦合特征进行分析;运动片段则是对车辆的动力学信息进行整合。
  充电出行链指的是一次充电到下一次充电前所有的出行和停留。它的分析参数包括时间、地理信息、里程、速度、能耗(油耗)等,分析维度包括出行链和每一次出行,在此过程中项目组提取用户个体行为特征。“进一步叠加能耗和用户充电行为,就可以刻画纯电动车和插电式混合动力汽车的个体充电行为。”周博雅说。
  片段不仅包含重要的运动特征,还包含相应的区域、季节、时段、地理信息、空调等条件参数与能耗(油耗)、动力性能、新技术应用等技术参数。项目组分析并比较技术指标在不同条件下的趋势差异。“片段特征非常丰富,可以基于不同的约束条件对片段再组合、再分析实现数据挖掘。”周博雅说。
运动片段的技术特征
  为了分析运动特征,中国工况项目组组建了丰富的新能源车数据采集车队,包含国内主流的轻型、重型车,动力类型包括纯电动车和插电式混合动力车。据周博雅介绍,新能源车累计采集了140余万公里的行驶数据。
  由于新能源车和传统车共用道路资源,二者总体特征有很高的相似度。速度分布方面,最大速度为110km/h,50%的采样速度低于30km/h,75%的采样速度低于50km/h;在加速过程中,最大加速度5.7m/s2,平均正加速度0.61±0.09m/s2;在减速过程中,最大负加速度-7.7m/s2,平均负加速度0.65m/s2。“从结果上来看,新能源车加速过程的加速度比传统车要大一些。”周博雅说。
从加速度的分布来看,加速度分布规律与速度区间密切相关。平均加速度随速度区间增大而降低,加速度最大边界随速度区间增大向原点收敛,各区间负加速度值较正加速度值更高。周博雅说:“我们注意到一个现象,新能源汽车平均正加速绝对值、平均值都比传统车大一些。”
  加减速是日常运行最常见的一个运动形态。新能源汽车加速比重较高,平均达到37%,减速过程约为35%,巡航比例介于15%~30%,而传统车平均约为33%。随着最大速度的增加,新能源汽车的巡航比例有增大趋势。由于高速、超高速的样本量比较小,部分车型存在差异。
  在整体上,新能源汽车的使用频率较高。私家车月均活动20天以上,公务车的使用率相对较低,平均低于15天。电动汽车的日均行驶里程低于常规车,插混私家车日均里程为27~30公里。
  续驶里程是大家极为关心的问题。数据统计显示,纯电动车的充电策略是里程触发和机会触发的结合,70%车辆的续驶里程集中在30~90公里。很多电动车之所以在很短的续驶里程就需要充电,或许是充电机会触发的缘故。
  据周博雅介绍:“有两个现象值得注意,某品牌纯电动车的月均最大续驶里程集中在110~150公里;车龄比较长的车,最大续驶里程充电比较低。插混车用户充电意愿很高。在实际运行中,80%的用户选择在低于40公里时进行充电,还有部分用户在40公里以后充电,另外一部分人甚至在低于10公里时才充电。”
  插混车续驶里程可覆盖日常短途出行。纯电动覆盖率平均为60%,最高可以达到85%,基本等同于纯电动汽车,样本车型中最低也能覆盖40%。
  项目组对新能源汽车的电耗分析从三个层次进行,宏观月度电耗、温度影响和速度影响。从数据来看,加速度的电耗是百公里平均为25~26度电,观测到的电动汽车百公里电耗分布为10~40度电,差异很大。
同时,速度特征对于电动车电耗也有显著影响。对于纯电动车而言,电耗随着速度区间增加而快速下降,高速通行较城区可降低50%,插混车除速度影响外,高速段发动机介入,电耗下降更明显。
里程焦虑的技术特征
  在日常生活及新闻报道中,人们常提到电动车里程焦虑的问题。由于担心里程短,有人开车时常看剩余电量还有多少,还有人担心车辆的空调耗电量较大从而导致电池“掉”电太快,这都是里程焦虑的表现。
里程焦虑如此重要,它有什么技术特征呢?周博雅说:“项目组重点分析了电池剩余电量(SOC)和空调开启带来的影响,这两者都与里程焦虑密切相关。”
  对于纯电动车来说,充电起始SOC反映用户里程焦虑程度如下,80%的出行链选择在SOC为20%~60%时充电,只有8%的出行链深度放电至20%以下。充电结束SOC反映充电机会充裕度如下,64%的出行链充电至100%,10%的出行链不能保证足够的充电时长。
  对插混车来说,SOC起始分布较纯电动汽车更加离散,最大区间为10~20%,深度放电的比重远高于纯电动汽车,插混车用户没有出现充电焦虑。
  空调对新能源汽车的影响非常大,项目组对于空调的使用格外重视。从数据来看,低速段制冷开启的时间比例为30%~60%,高速出行开空调概率比城区低速时更高。“从结果来看,开空调是影响电动车电耗的重要因素,速度比较低的时候,空调开启可导致电耗率上浮50%以上。”周博雅说。
  新能源汽车大多都有制动能量回收功能,对增加续驶里程有重要作用,项目组对此也进行了详细调查。数据显示,制动能量回收可以使总体里程延长率达到20%左右,在低速段里程,延长率平均为17%,中速、高速段里程延长率可增加至20~30%。
  目前,中国工况的方法论及数据采集工作已完成,在运行特征技术分析的支撑下,项目组构建了初步的中国工况。下一步中国工况将进入验证阶段,这是2017年上半年的工作重点。历时3年的中国工况研究也将在2017年结题。

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