中汽研李孟良：“中國工況”的起因、研究過(guò)程與結果
圖為中國汽車(chē)技術(shù)研究中心資深首席專(zhuān)家李孟良作主題演講
了解更多內容，請點(diǎn)擊直播專(zhuān)題：中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇（2018）
2018年1月21日，以“把握全球變革趨勢實(shí)現高質(zhì)量發(fā)展”為主題的中國電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì )論壇（2018）進(jìn)入第二天的會(huì )議議程。中國汽車(chē)技術(shù)研究中心資深首席專(zhuān)家李孟良在上午的“定義未來(lái)引領(lǐng)變革”主題峰會(huì )上作主題演講。
以下為演講實(shí)錄：
尊敬的各位領(lǐng)導、專(zhuān)家，大家上午好！我是中國汽車(chē)技術(shù)研究中心的李孟良，非常高興今天在這里向大家做個(gè)報告，內容是關(guān)于工信部“中國新能源汽車(chē)產(chǎn)品檢測工況研究和開(kāi)發(fā)”項目。題目是“中國工況的起因、研究過(guò)程與結果”。
匯報三個(gè)方面內容，分別是項目背景、研究過(guò)程以及中國工況對車(chē)輛油耗排放的影響。
首先報告中國工況項目的起因。
目前全球范圍內的汽車(chē)排放能耗檢測工況主要有美國、歐洲兩大體系。大家知道，我國一直采用歐洲的檢測工況，如圖中藍線(xiàn)NEDC。
隨著(zhù)我國汽車(chē)保有量的快速增長(cháng)，道路交通狀況發(fā)生很大變化，車(chē)輛實(shí)際行駛平均車(chē)速、油耗、排放與實(shí)驗室認證結果差距很大。國內權威研究趨勢表明，車(chē)輛能耗認證結果與車(chē)輛的實(shí)際行駛表現狀況不符且差異越來(lái)越大。自然吸氣車(chē)型的油耗差異為28％，增壓車(chē)型為32％，輕型車(chē)整體差異為29％。
油耗差異問(wèn)題主要出哪里？普遍認為，問(wèn)題出在實(shí)驗室檢測工況與實(shí)際道路行駛工況存在較大差異，主要包括：1）行駛工況與擋位 2）檢測工況不包括外部多變的環(huán)境影響；3）也不包括空調開(kāi)啟等實(shí)際駕駛情況。
歐洲在多年的實(shí)踐中，也發(fā)現NEDC工況的諸多不足，轉而采用世界輕型車(chē)測試工況（WLTC）。但從上的兩張圖上，我們可以看出怠速時(shí)間比和平均速度這兩個(gè)最主要的工況特征，世界工況與歷年來(lái)我國一些主要的乘用車(chē)實(shí)際工況權威調查的統計結果的差異更大。因此我們不能簡(jiǎn)單跟隨歐洲。
為了解決檢測工況這一瓶頸問(wèn)題，在國家相關(guān)部委的關(guān)心領(lǐng)導下，經(jīng)過(guò)多年醞釀和策劃，以及馬凱副總理兩次批示，在財政部支持下，2015年3月，工信部下達委托中國汽車(chē)技術(shù)研究中心牽頭組織行業(yè)實(shí)施“中國工況”研究任務(wù)，展開(kāi)為期三年的全面深入研究。
項目以開(kāi)發(fā)法規檢測工況為主要目標，包括乘用車(chē)和各類(lèi)商用車(chē)的全國標準基本工況和附加工況，并制修訂基于新工況的汽車(chē)油耗排放測試標準草案。
2017年12月，項目組順利開(kāi)發(fā)完成了項目規定的輕型、重型汽車(chē)的行駛工況，包括構建了2條輕型車(chē)和6條各類(lèi)商用車(chē)的工況曲線(xiàn)。
接下來(lái)，我向大家報告一下項目的主要研究過(guò)程。大家知道，開(kāi)發(fā)方法是基礎、數據采集是關(guān)鍵。關(guān)于開(kāi)發(fā)方法，先后邀請際國內外專(zhuān)家進(jìn)行了20余次專(zhuān)題研討會(huì )和行業(yè)大會(huì )，為工況開(kāi)發(fā)提供有力保障。形成了政府監督指導、兩級專(zhuān)家委員會(huì )把關(guān)，行業(yè)廣泛參與、國際合作的項目運營(yíng)機制。
項目組借鑒國內、國際在工況開(kāi)發(fā)方面的經(jīng)驗，積極利用現代測量技術(shù)、信息技術(shù)和計算機技術(shù)等結合新技術(shù)，在之前僅采集行駛數據的單一方法基礎上，增加交通GIS數據，以及對載客特征和空調使用特征調查。創(chuàng )造性地形成收集三種不同數據類(lèi)型的中國工況開(kāi)發(fā)技術(shù)路線(xiàn)。
利用交通GIS全道路低頻動(dòng)態(tài)大數據，計算車(chē)輛在四類(lèi)不同速度區間的實(shí)際周轉量及其系數，更客觀(guān)準確地提供車(chē)輛在四類(lèi)不同速度區間的行駛宏觀(guān)分布?？朔酥耙巹澰囼灺肪€(xiàn)的主觀(guān)性。
在傳統的行駛工況數據采集方面，利用CAN+GPRS技術(shù)，實(shí)現多城市、大規模車(chē)輛同步測試，保證獲得的數據在相同時(shí)間、不同空間的可比性。
具體到工況構建。我們借鑒WLTC工況構建的先進(jìn)方法，結合中國實(shí)際數據構建工況。這里的實(shí)際，就是我們利用低頻動(dòng)態(tài)大數據，用于不同城市得速度-加速度分布加權，以及不同速度行駛區間的長(cháng)度劃分，以及中國實(shí)際駕駛工況特征數據。
再看關(guān)鍵的數據采集
中國工況涉及面很廣，為了保證數據收集和研究工作無(wú)死角，項目組做了充分大量的組織工作，保障數據的采集。先后有77個(gè)課題團隊、近1100名科研人員參與其中，在41個(gè)城市展開(kāi)了實(shí)驗調查。
在中國工況的數據采集過(guò)程中，綜合考慮了人口、汽車(chē)保有量、GDP等多項指標以及我國各典型城市、地區地理、氣候特點(diǎn)，最終選擇了41個(gè)有代表性的城市，其中包括4個(gè)直轄市、27個(gè)省會(huì )城市以及其他10個(gè)重要的典型城市。這些城市覆蓋了其轄區?！?nbsp;
典型城市選定后，項目組在每個(gè)城市至少采集了100輛車(chē)的實(shí)際行駛數據，并且按照各個(gè)城市車(chē)型分布結構，逐步建立了穩定的數據采集車(chē)隊。截至2017年9月，項目組在41個(gè)代表性城市建立了約5500輛車(chē)的采集車(chē)隊（輕型車(chē)、重型車(chē)和新能源汽車(chē)），收集了約4400萬(wàn)公里的運動(dòng)特征、動(dòng)力特征和環(huán)境特征數據。其中，傳統輕型車(chē)、重型車(chē)、各類(lèi)新能源車(chē)累計里程分別為2260萬(wàn)公里、1490萬(wàn)公里和650萬(wàn)公里。相較于世界上規模最大的WLTC的394輛車(chē)、64.5萬(wàn)KM的開(kāi)發(fā)用數據，這是迄今為止全球規模最大、范圍最廣、參數最多的調查，完全能夠全面了解我國廣闊區域內各類(lèi)車(chē)輛實(shí)際行駛工況研究，以及深入分析工況對排放和油耗影響的需要。
在乘用車(chē)中，私家車(chē)占80％，公務(wù)車(chē)占6％，出租車(chē)占14％；在商用車(chē)中，公交車(chē)占50％，重型貨車(chē)占22％，城市客車(chē)占8％，中型貨車(chē)占6％，專(zhuān)用車(chē)占13％。各種車(chē)型均有涉及。
下面報告中國工況基礎數據的主要特征。
為了驗證數據的真實(shí)性、合理性和有效性，項目組把采集到的數據與網(wǎng)絡(luò )交通大數據（滴滴出行、高德交通）及百度GIS交通量大數據（GIS）進(jìn)行了對比。以平均車(chē)速舉例，無(wú)論是比較各城市的平均車(chē)速，還是比較全國綜合平均車(chē)速，中國工況與網(wǎng)絡(luò )交通大數據及百度GIS交通量大數據都較為接近，這表明中國工況符合中國實(shí)際。
中國工況項目組參考WLTC方法，將車(chē)輛運行區間分為低、中、高和超高低四段，計算了各速度區間的交通量，以乘用車(chē)為例，通過(guò)研究發(fā)現超高速僅占8％，說(shuō)明我國車(chē)輛在超高速區間駕駛數量比較少，比較符合我國實(shí)際出行狀況。而用WLTC工況測試的結果是，超高速占比18％，與我國實(shí)際情況相差較大。
為了構建準確的基礎權重，中國工況項目組考慮到超高速占比8％不適于構建工況，于是將車(chē)輛運行區間劃分為低速、中速和高速三個(gè)區間，三個(gè)區間的比重分別為37.4％，38.5％和24.1％。
按照方法論中確定的工況構建方法，基于基礎數據構建了2條乘用車(chē)和6條各類(lèi)商用車(chē)的工況曲線(xiàn)。
中國工況平均速度和怠速比較低。比較中國工況的平均車(chē)速（29km/h）與 “全球工況”（46.5km/h）相比分別相差58.6%；中國工況怠速比（22%）和全球工況（13%）分別相差40%；80km/h以上車(chē)速時(shí)間比例相差77%。顯示“全球工況”與中國工況特征有顯著(zhù)差別，“全球工況”的特征嚴重偏離我國實(shí)際工況；
新能源車(chē)方面，新能源車(chē)日出行里程與傳統車(chē)基本一致。
且中國日出行里程明顯低于歐美國家。
電動(dòng)車(chē)有較大概率在城區低速且空調開(kāi)啟的狀態(tài)下運行。
續駛里程一般難以達到設計水平，存在里程焦慮。相比于純電動(dòng)車(chē)，PHEV用戶(hù)存在較為小的里程焦慮。
最后一部分從中國工況對車(chē)輛油耗排放的影響，看看中國工況改變了什么。
有35家整車(chē)企業(yè)、發(fā)動(dòng)機企業(yè)和檢測機構參與到工況驗證中，完成了100余輛車(chē)近500輛次的試驗，驗證車(chē)輛覆蓋了國內市場(chǎng)的主流車(chē)型同時(shí)對新技術(shù)車(chē)型也有較好的覆蓋。車(chē)型包括傳統乘用車(chē)、EV、PHEV、輕重型商用車(chē)等，輕型車(chē)排量覆蓋0.8～3.7L，重型車(chē)覆蓋不同的類(lèi)型和質(zhì)量段等。
中國工況油耗平均比NEDC工況更接近實(shí)際了約14%。而全球工況與NEDC的油耗較接近。隨著(zhù)排量增加，中國工況/NEDC油耗差異逐步增大。增壓車(chē)型油耗也有一樣規律。從多角度看，中國工況油耗都更接近真實(shí)油耗水平。
中國工況下增壓車(chē)的油耗超過(guò)公告油耗的程度要高于自然吸氣車(chē)型的，這與開(kāi)篇提及的社會(huì )實(shí)際調查結論相符。目前增壓技術(shù)車(chē)型市場(chǎng)份額越來(lái)越高，類(lèi)似這類(lèi)節能技術(shù)的不節能，也是中國工況研究的起因之一，其適應性和真正實(shí)現節能需要“中國工況”推動(dòng)。
除了工況曲線(xiàn)之外，加載和空調是油耗差異的另外重要因素。中國更多乘客增加加載質(zhì)量會(huì )導致油耗平均高出5.6%?？照{對油耗的平均影響約為10%，對新能源車(chē)在高溫制冷和低溫制熱相，分別使續駛里程平均下降14%和40%。
綜合工況曲線(xiàn)和使用工況的影響，基本解析辨明了報告開(kāi)始提出實(shí)際油耗和理論油耗有29%的原因。
在排放方面，從這兩張圖大家可以看出的，此圖為CO和HC在三種工況下的排放結果
本圖是試驗車(chē)輛的在三種工況下的NOX排放。研究表明，車(chē)輛大部分能夠滿(mǎn)足國6a的排放限值，中國工況/WLTC/ NEDC三種測試工況的結果相當，差異不明顯。
這是因為尾氣轉化技術(shù)對污染排放起了重要作用，這是相比于油耗，污染排放差異不明顯的主要原因。相比油耗能量守恒，污染物排放還有尾氣轉化技術(shù)控制，將有害物質(zhì)轉換為CO2和H20。汽油機熱機后溫度高，尾氣轉化技術(shù)具有很高的轉化效率，污染物排放的轉化不太被工況影響。
限于時(shí)間關(guān)系，重型車(chē)方面就不介紹了，請大家會(huì )下看材料。
最后，談下主要結論與建議
中國工況已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成。中國工況更好地辨明及反映我國車(chē)輛在中國道路環(huán)境下的實(shí)際表現。中國工況油耗更接近真實(shí)油耗水平，而在排放方面，研究車(chē)輛大部分能夠滿(mǎn)足國6a的排放限值，中國工況/WLTC/ NEDC三種測試工況的結果相當，差異不明顯。中國工況對正確引導車(chē)輛開(kāi)發(fā)和標定，對促進(jìn)符合我國交通特征和使用特征的節能減排技術(shù)的研究和應用，都具有重要意義。
國內整車(chē)企業(yè)積極參與了“中國工況”開(kāi)發(fā)及驗證，已經(jīng)展開(kāi)了中國工況對未來(lái)產(chǎn)品影響的評價(jià)。項目組正積極推進(jìn)“中國工況”在輕型、重型等各類(lèi)車(chē)型能耗（油耗、電耗）和排放測試標準中應用。
目前，“中國工況”在標準中應用的主要難點(diǎn)在于輕型車(chē)排放標準。希望國家能夠抓緊五~六年的過(guò)渡期（五階段油耗限值和國六排放標準b階段計劃2023年陸續實(shí)施），協(xié)調和推進(jìn)油耗和排放測試檢測工況向中國工況統一。
就介紹到這里。謝謝大家聆聽(tīng)！
?。ǜ鶕l(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）
相關(guān)閱讀：
驗證碼：
