文亦驍，黃科程

（西華大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，四川成都610039）

基于ADVISOR的汽車燃油經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析

文亦驍，黃科程

（西華大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，四川成都610039）

燃油經(jīng)濟(jì)性是電動(dòng)汽車優(yōu)于傳統(tǒng)汽車的一個(gè)重要方面。以混合動(dòng)力汽車以及傳統(tǒng)汽車為例，采用ADVISOR軟件在美國UDDS工況下對(duì)兩種車輛進(jìn)行燃油經(jīng)濟(jì)性分析，得出混合動(dòng)力汽車和傳統(tǒng)汽車的燃油消耗。并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行深層分析，研究兩種汽車的經(jīng)濟(jì)性能。

燃油經(jīng)濟(jì)性；混合動(dòng)力汽車

0 前言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，混合動(dòng)力汽車技術(shù)已經(jīng)日趨成熟。由于不存在續(xù)航問題，混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性問題越來越受到重視［1］。汽車制造商已經(jīng)將燃油經(jīng)濟(jì)性問題視作新能源汽車的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

混合動(dòng)力汽車是指采用常規(guī)燃料，同時(shí)配備蓄電池和電動(dòng)機(jī)來改善其動(dòng)力和排放的車型。可主動(dòng)進(jìn)行能量回收，將制動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軆?chǔ)存在電池中。按照動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)又可分為串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 （SHEV）、并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）以及混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 （CHEV）。優(yōu)點(diǎn)：無續(xù)航不足問題；相比傳統(tǒng)汽車更加環(huán)保節(jié)能；不用充電。缺點(diǎn)：仍有尾氣排放；結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

采用混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)汽油車作對(duì)比，應(yīng)用ADVISOR仿真軟件，進(jìn)行混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)汽油車在美國UDDS工況下的實(shí)際道路燃油經(jīng)濟(jì)性測(cè)試，并在此基礎(chǔ)上對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。

1 混合動(dòng)力汽車燃油消耗

1.1 HEV省油原理

混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)單元由電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元和比傳統(tǒng)功率小的汽油機(jī)兩部分組成。當(dāng)汽油機(jī)發(fā)出的功率大于汽車行駛驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，通過發(fā)電機(jī)把多余的能量存儲(chǔ)在蓄電池中［2］；當(dāng)蓄電池電量充足時(shí)可以關(guān)閉汽油機(jī)完全由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，此時(shí)，混合動(dòng)力汽車工作在純電動(dòng)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)零排放。例如，當(dāng)車速低于100 km／h時(shí)，通過汽車中控顯示屏的示意圖可以看見一串代表電能的綠色箭頭從電池流入車輪，這說明此時(shí)動(dòng)力完全由電動(dòng)機(jī)提供，如圖1所示。

當(dāng)電動(dòng)機(jī)的功率小于汽車行駛驅(qū)動(dòng)功率時(shí)，汽油機(jī)協(xié)助電動(dòng)機(jī)工作。例如當(dāng)車速高于100 km／h或急加速時(shí)，顯示屏上新增一串棕色箭頭指向車內(nèi)，代表汽油機(jī)介入并與電動(dòng)機(jī)配合工作，如圖2所示。

在日常使用時(shí)行車電腦會(huì)遵循電能優(yōu)先的原則進(jìn)行動(dòng)力分配，無須人為控制。

混合動(dòng)力汽車還可以通過2種方式進(jìn)行行駛途中充電：方式一，汽油機(jī)工作的同時(shí)為蓄電池充電。除了急加速或上坡等狀態(tài)下需要汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)配合工作以外，通常情況下汽油機(jī)工作時(shí)電動(dòng)機(jī)會(huì)停止工作，并且汽油機(jī)會(huì)為電池充電。方式二，制動(dòng)力充電，即制動(dòng)時(shí)能量會(huì)被逆向存入蓄電池［3］?；旌蟿?dòng)力汽車的動(dòng)力模式如圖3所示。

1.2 研究方法

應(yīng)用ADVISOR仿真軟件，根據(jù)美國城市驅(qū)動(dòng)工況CYC＿UDDS進(jìn)行燃油消耗情況模擬。每次為10個(gè)循環(huán)工況，分別對(duì)混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)燃油汽車進(jìn)行仿真模擬。

圖4所示為美國CYC＿UDDS工況圖，表1列出了詳細(xì)的工況參數(shù)。

表1 UDDS工況參數(shù)

2 ADVISOR模型建立

為了體現(xiàn)仿真實(shí)驗(yàn)的公平性，此次仿真建立在車輛的選擇上做了充分考慮?；旌蟿?dòng)力汽車與傳統(tǒng)燃油汽車在選擇時(shí)盡量顧及了各個(gè)方面，兩車車身質(zhì)量以及發(fā)動(dòng)機(jī)排量上基本一致。車輛主要參數(shù)如表2所示。

表2 仿真車輛參數(shù)

混合動(dòng)力汽車汽車技術(shù)參數(shù)設(shè)定如圖5所示，傳統(tǒng)燃料汽車技術(shù)參數(shù)設(shè)定如圖6所示。

3 仿真與分析

設(shè)定好車身參數(shù)之后，對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。此次仿真采用的是美國UDDS循環(huán)工況，循環(huán)工況重復(fù)次數(shù)設(shè)置為10，其他仿真參數(shù)均設(shè)置為默認(rèn)值，未進(jìn)行加速度和爬坡性能測(cè)試。仿真參數(shù)輸入界面選擇循環(huán)工況如圖7所示。

最后仿真得出的混合動(dòng)力汽車燃油消耗情況如圖8所示，傳統(tǒng)燃油汽車油耗情況如圖9所示。

從數(shù)據(jù)可以看出：混合動(dòng)力汽車百公里油耗僅為5.3 L，傳統(tǒng)汽車百公里油耗達(dá)到7.1 L，這是由于混合動(dòng)力汽車采用發(fā)動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿υ?。電機(jī)和電池通過提供附加轉(zhuǎn)矩進(jìn)行功率調(diào)峰，使系統(tǒng)獲得足夠的瞬時(shí)功率。

圖10、圖11中圖 （a）描述了車速跟隨循環(huán)工況的運(yùn)行曲線；圖 （b）描述了能量儲(chǔ)存系統(tǒng)SOC的變化曲線；圖 （c）是排放曲線，可以看到混合動(dòng)力汽車各種污染排放較傳統(tǒng)燃油汽車低；圖 （d）是燃料轉(zhuǎn)換裝置燃油消耗?；旌蟿?dòng)力汽車能量儲(chǔ)存系統(tǒng)SOC從接近滿值降到一半之后有一個(gè)小幅上升過程，這應(yīng)為發(fā)動(dòng)機(jī)通過前面敘述的2種方式向電動(dòng)機(jī)充電，從而SOC可以一直保持在初始電量一半的狀態(tài)［4］。如圖10所示。

通過對(duì)比仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動(dòng)力系統(tǒng)不需要工作；電池電量低于60%時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)起動(dòng)：當(dāng)車輛能量需求較大時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)與蓄電池組同時(shí)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量；當(dāng)車輛能量需求較小時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量的同時(shí)，還給蓄電池組進(jìn)行充電。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。

4 結(jié)論

通過分析車輛UDDS行駛工況的燃油經(jīng)濟(jì)性可以看出，混合動(dòng)力汽車在城市工況下具有一定的燃油經(jīng)濟(jì)性。并可以得到如下結(jié)論：

（1）混合動(dòng)力汽車較相同級(jí)別的傳統(tǒng)燃油汽車更具燃油經(jīng)濟(jì)性，如果提高混合程度以及蓄電池的蓄能，混合動(dòng)力汽車會(huì)有更加優(yōu)秀的燃油消耗表現(xiàn)［5］。

（2）混合動(dòng)力汽車由于在啟停時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)向能量電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁加速，增加了瞬時(shí)油耗。

【1】范立云，隆武強(qiáng)，馬修真，等.組合發(fā)動(dòng)機(jī)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的分析［J］.內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)，2009，27（6）：540－545.

【2】張曉輝，張輝，于紅秀，等.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車提高燃油經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)分析［J］.專用汽車，2007（8）：13－15.

【3】谷中麗，王素貞，李軍求，等.混合動(dòng)力車輛多目標(biāo)控制能量管理策略研究［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，26（6）：487－491.

【4】曾小華，宮維鈞.ADVISOR2002電動(dòng)汽車仿真與再開發(fā)應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014：88－89.

【5】徐梟，王仁廣，周榮，等.基于ADVISOR的混合動(dòng)力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性分析［J］.汽車零部件，2009（4）：61－63.

中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)2015年8月信息發(fā)布會(huì)在京舉行

2015年8月11日下午，中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)信息發(fā)布會(huì)在京召開。發(fā)布會(huì)由中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長師建華主持，來自新華社、中央電視臺(tái)等70多家媒體的記者參加了本次發(fā)布會(huì)。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長、秘書長董揚(yáng)就行業(yè)熱點(diǎn)問題回答了記者的提問。中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)行業(yè)信息部主任陳士華發(fā)布了2015年7月汽車及摩托車工業(yè)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況；中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)技術(shù)部主任師于光介紹了汽車零部件再制造產(chǎn)品“以舊換再”試點(diǎn)工作有關(guān)情況及政策解讀；奇瑞汽車有限公司董事長尹同躍發(fā)布奇瑞公司的轉(zhuǎn)型發(fā)展情況。尼爾森中國區(qū)汽車行業(yè)總監(jiān)趙新智介紹了題為新常態(tài)下的新能源汽車消費(fèi)變局的 “中國汽車消費(fèi)者研究白皮書”。

（來源：互聯(lián)網(wǎng)）

Analysis of Vehicle Fuel Economy Based on ADVISOR

WEN Yixiao，HUANG Kecheng
（School of Mechanical Engineering and Automation，Xihua University，Chengdu Sichuan 610039，China）

Fuel economy is an important indicator that electric vehicle is better than conventional vehicle.Based on hybrid vehicles and conventional vehicle，fuel economy analysiswas taken under the UDDS condition by using the ADVISOR software.The fuel consumptions of the hybrid vehicles（EV）and the conventional vehicleswere concluded.The economic performances of the two kinds of vehicleswere analyzed by simulation.

Fuel economy；Hybrid vehicle

2015－04－01

文亦驍 （1990—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)榫軆x器及機(jī)械。E?mail：wenyixiao098＠163.com。