混联混动和串联增程系统的油耗研究
根据GB27999《乘用车燃油消耗量评价方法及指标》要求,2021年1月乘用车燃油消耗测试方法按照WLTC来执行,燃油限定目标如下
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根据GB27999《乘用车燃油消耗量评价方法及指标》要求,2021年1月乘用车燃油消耗测试方法按照WLTC来执行,燃油限定目标如下: 如果:CM≤1090, 则:T=4.02; 如果:1090<CM≤2510, 则:T=0.0018*(CM-1415)+4.6; 如果:CM>2510, 则:T=6.57; 式中: T ——车型燃料消耗量目标值,L/100km; CM ——整车整备质量,kg。 以目前销量最好的哈弗H6为例,它的车重为1661kg,燃油消耗目标为5.04L/100km,而实际油耗为8L左右,与目标还有很大的节油空间。 降低油耗是传统车企共同面临的挑战 不妨先来看看油耗测试的WLTC循环跟之前的NEDC有何区别,两者对整车功率的要求如何: 从两个工况的车速、整车需求功率的变化可以看出:WLTC的波动频繁,且幅值较大,以WLTC测试的油耗也会更加符合最终实际油耗。 下面我们将以WLTC为标准对整车如何降低燃油消耗展开分析。 1. 动能回收可有效地降低燃油消耗 从整车功率需求变化中看到,当车速降低时,整车所需功率小于零(即为需求扭矩小于零),这时传统燃油车是通过刹车制动,将这一部分能量转化成热能损失掉;而混动系统通过电机制动,把制动能量转换成电能存储至电池包,供下一次加速使用,从而降低整车燃油消耗。 当然,混动系统的节油不完全归功于动能回收,合理的分配功率来源也是降低油耗的关键。 2. 合理的整车控制策略才是降低燃油消耗的核心 由于整车上的电池容量有限,混动系统的能量来源根本上还是发动机。因此,提高发动机的燃油消耗率,保证发动机高效工作才是混动系统控制策略的最终目标。下图能直观表达出整车在不同工况下整车的动力来源: 当电池电量低或电池输出功率不满足整车需求时,发动机可以带动发电机发电,此时由于发动机与车轮断开,转速和扭矩都可主动控制,可让发动机工作在最高效位置. 当需求功率较低时,发动机直接驱动燃油效率低,此时驱动电机工作,发动机处于停机状态。 上面这几种情况都可以让发动机工作在高效区。那当发动机能满足整车扭矩需求,可直接驱动时该如何处理呢? 3. 发动机高效直驱也可降低燃油消耗 目前部分车企推崇增程系统,也有部分车企偏爱混联系统,两者之间的唯一差别体现在中高速巡航时发动机是否直接驱动。混联系统允许发动机直驱驱动,而增程模式却让发动机带动发电机发电,给驱动电机提供能量,后者能量的传递路线较长,会产生效率的损失。具体的传递路线从下图可以直观的看出: 增程方案的能量传递路径上有发电机、两个电控的效率损失,假如每个效率损失5%,综合下来比发动机直驱模式效率降低了14%。 实际测试结果 我们将两种不同的控制策略(混联和增程模式)在同一辆样车上做了测试,结果也能验证理论分析,以下是测试结果: 混联方案的最终油耗是0.8L,百公里油耗为3.48L。 增程方案的最终油耗为0.9L,百公里油耗为4.2L;对比混动方案,油耗提高了14%。 总结: a) 混合动力系统使发动机工作在最佳工况,提高燃油经济性 b) 混合动力系统实现能量回收,在汽车减速、制动时汽车的动能可用于发电,供下次使用 c) 混合动力系统增加动力性能,由于增加了电机,在电池电量充足时可实现电机和发动机共同驱动,短时间提升综合驱动功率(仅并联和混合动力车型) d) 发动机直驱模式能够避免电机电控系统的效率损失,提高燃油经济性 |
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