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中国汽车技术研究中心资深首席专家李孟良:“中国工况”的起因、研究过程与结果
2018年01月21日 12:38 中国汽车报网 

  尊敬的各位领导,嘉宾,各位代表,大家上午好!我是李孟良,非常高兴今天在这里向大家作报告。 

  工信部开展了中国新能源汽车产品检测工况的研究与开发项目,报告分三个方面,一个是项目的背景,第二个就是研究过程,以及中国工况对车辆油耗排放的影响。 

  先介绍一下工况项目,目前全球范围内汽车排放检测工况主要有欧洲、美国两大体系。大家都知道我国一直采用欧洲的检测工况,这为推动我国汽车节能减排技术的发展作出了历史贡献。随着我国汽车保有量的快速增长,道路交通状况发生很大的改变,车辆行驶平均速度、油耗、排放与实验室的论证结果差距很大。国内权威的研究表明,车辆油耗论证结果与车辆的实际行驶表现不佳有关。油耗差异的问题出在哪里呢?普遍认为是实验室检测工况与行驶工况有较大差异,没有包括外部多变环境的影响。欧洲在多年实践中发现了诸多不足,转而采用WHTC工况。工况主要两个基本特征,怠速时间比和平均速度。实际工况在怠速比和平均速度上,在我国有很大的差异,上面横线是我国的实际情况。 

  为了解决检测工况这个瓶颈的问题,在国家相关部委的关心和领导下,经过多年的酝酿和策划,以及马凯总理两次批示,在财政部支持下,2015年3月份工信部委托中国汽车技术研究中心牵头开展为期三年的中国工况研究开发。包括乘用车和各类商用车的标准基本工况和附加工况。去年12月份,项目组已经顺利开发完成了项目组规定的行驶工况,包括构建了两条工况,一个是乘用车和商用车的工况以及中国重型汽油车的工况,代表不同类型的车。 

  接下来我向大家报告一下研究项目的过程。大家知道行驶工况是一个调查统计的工作。开发方法方面,我们先后邀请了国内外专家进行了20余次的专题研讨和行业大会,为工况的方法形成提供有力的保障。项目组借鉴国内外在开发方面的经验,积极利用现代测量技术、信息技术以及计算机技术等新技术,在之前仅有的采集车辆实际行驶工况单一方法基础上,增加了交通基础数据采集,以及对载荷特征、空调特征等使用特征的四万份的问卷调查,创造性形成了三种不同数据类型收集途径的中国工况的开发技术路线。我们增加GPS数据采集,克服了之前通过实验道路的规划开展工况调查的做法,克服了主观性,利用GPS全道路的数据,更客观准确提供行驶的工况。我们计算交通流量,形成4类的宏观分布特征。 

  我们之前一般都是数据采集,因为没有GPS技术,基本都是独立的或者分散的。我们现在利用GPS技术,能实现多城市大规模的同步测试,广泛收集各类数据。更重要的是保证不同数据的可比性。具体到工况的构建,借鉴国内外工况构建的先进方法,结合中国的实际情况构建。这里的数据是指低频的、动态的交通数据,用于不同城市之间,以及最终工况形成过程中的加权。 

  下面看一下关键数据的采集。中国工况涉及面比较广,为了保持数据收集和研究工作无死角,项目组做了大量的组织工作以保障数据的采集。先后有77个课题团队,近1100人研究人员参与其中,在41个城市展开调查。每个城市设立工作组,还有一些方法的研究,实验的研究。在中国工况的数据采集过程中,我们综合考虑了人口、汽车保有量、GDP等多指标,以及典型城市的地区地理气候特点,最终我们选择了与图所示的一线二线等五类、共41个代表城市。车辆在这些城市里面包括了城市的行政辖区,有广泛的代表性。 

  项目组在每个城市至少采集了100辆车的实际行驶数据,按照每个城市车辆的分布结构,最终建立了5500辆的车辆采集车队,收集4400万公里的动力特征、环境特征数据。相较于世界工况的研究,我们这次的数据是迄今为止全球规模最大、范围最广、参数最多的一次调查,完全能够满足对我国各类车辆实际工况研究的需要,以及深入分析工况对排放油耗影响的需要。在乘用车里面,在车型的构成里面,大家可以看到,有不同的比例,车辆使用类型比较多,在这里面也是考虑各种车型的针对性,在公交车、重型货车、城市客车等等,针对油耗的测试方法,进行分类。 

  下面,我再报告一下中国工况GPS数据的主要特征,为了验证数据的真实性、合理性和有效性,项目组把采集的数据与百度的交通大数据进行比较。平均车速,无论是比较各车之间的平均车速,比较接近,表明中国工况确实是比较符合实际的。在我国汽车用户普遍的出行区域的比例来看,我们通过交通数据做一个分析,将车辆运行区间分为低速、中速、高速、超高速四段,进行横向对比分析。我们计算了各个速度之间的交通量,我们通过研究分析发现,超高速仅占8%,WHTC工况超高速比例占18%。最终工况不同速度区间的权重,我们根据中国的特点,将车辆的运行区间分为低速、中速、高速,对应城区、城郊和高速三大类,有一个比较合理的比例,数据不读了。 

  按照我们确定的方法论和采集的基础数据,最终构建了基础数据库,两条乘用车和六条各类商用车的工况。接下来向大家报告中国工况开发构建完的数据特征,最右边是我们中国乘用车工况,中国工况具有平均速度和怠速比较低的特点。中国工况的平均速度是29公里/小时,中国工况的怠速比超过22%,全球怠速比为13%,所以我们不能简单使用欧洲工况,我们有充分的数据支撑。 

  关于新能源汽车方面,新能源汽车也有它自己独特的特点。中国新能源汽车日出行里程明显低于欧美国家的。而且中国电动汽车在城市低速或者空调开启运行,存在里程忧虑。从插电式混合动力汽车的调查来看,相对纯电动,插电式混合动力存在较小的里程忧虑。 

  最后一部分,我说一下中国工况对车辆油耗排放的影响,看看中国工况到底改变了什么?围绕这个问题,我们有35家整车企业,发动机企业,检测机构参与了这个研究当中,验证的车辆覆盖了国内主流车型,对新车型也有一定的覆盖。车型包括传统乘用车、纯电动汽车和插电式混合动力、轻型商用车等等,重型车覆盖了不同的使用类型。测试结果表明,中国工况的油耗更接近实际。目前具备增压技术的车型,市场费用会越来越高,其适应性和真正实现节能需要中国工况来推动。加载和空调是油耗差异的另外一个重要的因素,中国车辆上会有更多的乘客,更多的乘客会增加油耗导致差异,对新能源车高温制动下,分别是续驶里程加强14%和40%。 

  综上分析,可以看到中国工况反映了我国车辆在中国实际环境道路下的实际表现。后面稍微说一下排放的影响,从这两张图看一下,这张图是一氧化碳在三种工况下的排放表现,以及氮氧化物在三种工况下的表现。研究表明,大部分车辆能够满足国6a限值,这个差异不明显的主要原因是尾气转化技术低,污染排放起到了重要的作用。油耗是一个能量守恒的问题,污染物的排放还包括尾气净化的控制,转化为二氧化碳以及水等非有害物质。下面还有一个重型车的,限于时间关系,不介绍了,请大家会后看资料。 

  最后说一下结束语。第一个就是中国工况已经开发完成,中国工况能更好地反映我国车辆在中国道路环境下的实际表现,中国工况油耗更接近于真实的油耗水平。在排放方面,研究车辆大部分满足国6a的排放限制,中国工况可以正确引导车辆开发,对符合我国交通特征和使用特征的节能减排技术的研究应用具有重要的意义。国内整车企业积极参与中国工况的开发验证,已经展开了影响力评价,项目组正在积极推进对各类车型能耗和排放测试标准的应用。目前中国工况在标准中主要应用的难点是在轻型车方面,从现在来看,有五到六年的过渡期,就介绍到这里,谢谢大家聆听。 

责任编辑:王琨
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