蔡正雷，管煒，彭紀杰，舒子杭

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關(guān)于輕型混合動力電動汽車I型試驗的解讀

蔡正雷，管煒，彭紀杰，舒子杭

（武漢菱電汽車電控系統(tǒng)股份有限公司，湖北 武漢 430048）

I型試驗是輕型汽車在常溫下冷啟動后排氣污染物的排放試驗，用于檢測輕型汽車在冷啟動時排放污染物是否滿足國家限定標準的一種必要手段。而“輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）”也即國六的發(fā)布，相較與之前國五的I型試驗的試驗方法及排放限值標準均有很大不同。為響應(yīng)國家發(fā)布的國六標準，全面落實國六排放限值標準，保證車輛在開發(fā)階段污染物滿足排放限值，針對輕型汽車中混合動力汽車的I型試驗做了詳盡剖析，并分析解讀混合動力電動汽車國六I型試驗的的試驗內(nèi)容相較國五I型試驗的差異點及其污染物排放量如何計算。

混合動力；國六；I型試驗；排放標準

前言

隨著“輕型汽車污染物排放限制及測量方法（中國第六階段）”的發(fā)布，距離2020-7-1國6a及2023-7-1國6b的排放限值標準的全面實施近在咫尺。國六標準整體較之前第五階段標準有多方調(diào)整，國六標準不僅在排放物種類、排放限值方面有所改變，在測量排放物的試驗方式上也發(fā)生了較大變化。因常溫下冷啟動后排氣污染物排放試驗（I型試驗）是檢測所有輕型汽車排放物是否滿足限值標準的必要手段，故I型試驗在整個排放標準中尤為重要。同時，隨著國家政府大力推行新能源汽車的相關(guān)政策，混合動力電動汽車的前景也日益遼闊。因此，橫向比較混合動力電動汽車的國六I型試驗與第五階段試驗存在哪些差異之處，直觀解讀國六階段混合動力車輛的試驗如何高效完成以及其污染物排放量如何計算，都對混合動力電動汽車的開發(fā)、推廣有重要意義。

1 混合動力電動汽車

混合動力電動汽車常分為可外部充電的混合動力電動汽車（off-vehicle charging hybrid electric vehicle）即OVC-HEV和不可外部充電的混合動力電動汽車（not off-vehicle charg -ing hybrid electric vehicle）即NOVC-HEV兩大類，而這兩類混合動力汽車均以兩種動力源在汽車不同的行駛狀態(tài)(如起步、低中速、勻速，加速，高速，減速或者剎車等)下分別工作或者一起工作，通過這種動力組合來達到最少的燃油消耗和尾氣排放，從而實現(xiàn)省油和環(huán)保的目的[1]。

2 I型試驗

國六階段混合動力電動汽車的I型試驗區(qū)別于國五混合動力的試驗方法，國六階段標準是將試驗在電量消耗模式（CD）和電量保持模式（CS）兩種工況下分別進行測試，從而在技術(shù)層面上達到更準確、更嚴格的限制汽車尾氣排放值的目的。

2.1 OVC-HEV車輛的I型試驗

對于OVC-HEV車輛，I型試驗需要分別完成車輛在電量保持模式和電量消耗模式下的兩次測試，且其最終污染物排放值是兩次試驗的污染物排放值綜合計算的結(jié)果。

2.1.1 OVC-HEV的電量消耗模式I型試驗

電量消耗模式也即是車輛行駛過程中，REESS系統(tǒng)中能量是平均減少的過程。而整個電量消耗模式測試的試驗流程也基本固化為預處理階段、浸車充電階段、電量消耗I型試驗階段、再次充電階段等四個階段。

在電量消耗模式I型試驗之前，需要對測試車輛進行有效的預處理以及充電浸車，從而保證在正式試驗過程中各類排放物的準確性。相較國五混動車輛試驗的預處理過程中測試車輛需行駛至發(fā)動機啟動[2]的判定條件不同，國六中預處理階段完成的終止判決條件更改為相對電量變化REECi< 0.04。其中REECi為電量消耗模式在測試循環(huán)i中的相對變化量，其計算公式為：

REECi=3600×|?EREESS,i|/Ecycle

這也意味著國六試驗階段的預處理過程會包含更多的WLTC循環(huán)，預處理持續(xù)時間更長、預處理終止條件更為苛刻。同時，在之后的充浸車過程，相較之前規(guī)定不同，國六標準也是明確指出在電量消耗模式中不許對測試車輛采取強制冷卻手段。所以，在正式的I型試驗之前，國六標準中需要更充分細致的前期準備工作。而正式開始I型試驗時，同樣會進行在預處理過程中關(guān)于相對電量變化的判定，也即是若在第n+1個WLTC循環(huán)完成時，該循環(huán)發(fā)生的相對電量變化滿足判定條件REECi<0.04時，則電量消耗模式I型試驗需共經(jīng)歷n+1個WLTC循環(huán)后關(guān)閉試驗車輛動力系統(tǒng)且試驗結(jié)束。試驗結(jié)束120min內(nèi)需對測試車輛的REESS系統(tǒng)進行充電并且測量車輛充至滿電狀態(tài)的充電電量E以及持續(xù)時間t。

圖1 電量消耗模式電量變化示意圖

圖1所展示的是電量消耗模式下REESS系統(tǒng)的變化曲線，能直觀看到各個階段試驗車輛動力系統(tǒng)所處狀態(tài)，并記錄終止試驗判定條件生效的所在的WLTC循環(huán)。

2.1.2 OVC-HEV的電量保持模式I型試驗

電量保持模式也即是車輛行駛過程中，REESS系統(tǒng)能量保持在平衡狀態(tài)下。而整個電量保持模式測試的試驗流程同樣劃分為車輛放電階段、預處理階段、浸車階段、電量保持I型試驗階段、充電階段等五個階段。該模式相較電量消耗模式不同的是，此模式試驗周期更短，但污染物排放值相較更大。

同樣，在進行正式I型試驗之前，也需要進行相應(yīng)準備工作。不同于電量消耗模式的是測試車輛需先放電至REESS的電平衡狀態(tài)再進行車輛的預處理過程，而與電量消耗模式相同的是預處理是否完成的終止判定條件都為相對電量變化REECi<0.04。而值得一提的另一點在于在電量保持模式下的浸車過程能采取強制冷卻措施。

在正式進行電量保持模式I型試驗時，因存在REESS電量變化影響整車污染物排放值的可能，所以在測試循環(huán)完成后需對整個試驗的有效性進行判斷，也即是判定REESS系統(tǒng)是否處于放電狀態(tài)且修正標準c>0.01,若兩者同時滿足則判定此次試驗無效，反之試驗有效。其中修正標準c【3】為REESS電量變化?EREESS,CS的絕對值和燃料能量當量之比，其計算公式為：

c=|?EREESS,CS|/Efuel,

當判定試驗有效時，試驗結(jié)束，且需在試驗結(jié)束120min內(nèi)對測試車輛的REESS系統(tǒng)進行充電并且測量車輛充至滿電的充電電量E以及持續(xù)時間t。

圖2所展示的電量保持模式下REESS系統(tǒng)的變化曲線，能直觀看到各個階段試驗車輛動力系統(tǒng)所處狀態(tài)。

2.1.3 OVC-HEV的污染物排放計算

OVC-HEV需完成兩種模式下的I型試驗，故其污染物排放值也由上述兩個模式下分別所測的污染物排放值綜合計算而來。

在電量消耗模式下，因整個試驗過程涉及多個WLTC循環(huán)，故其污染物排放結(jié)果為多個循環(huán)的合結(jié)果，其計算公式為：

由公式可以看出，電量消耗模式下污染物排放量由各個WLTC循環(huán)污染物排放量用純電利用系數(shù)UFj加權(quán)計算而來。

在電量保持模式下，因整個試驗過程相似于汽油車的I型試驗，故其污染物排放值近似于設(shè)備實測污染物排放值。不同點在于因REESS系統(tǒng)存在放電可能，會減小實際污染物排放值，故需根據(jù)電量保持模式I型試驗中計算而來的修正標準c的值來判斷是否需要對此模式下的CO2排放值進行補償修正。當在試驗有效的情況下，若REESS處于放電狀態(tài)且c值大于0.005時，則此模式下CO2排放值便需修正，從而達到讓污染物排放值的最終輸出值更為準確的目的。

在得到兩種模式下污染物排放量時，只需將其結(jié)果再次利用純電利用系數(shù)UFj加權(quán)處理，便可計算得到OVC-HEV車輛的綜合污染物排放值，其計算公式為：

式中，可看出OVC-HEV的排放值由兩種模式下排放值相應(yīng)修正后的值相加而來。

2.2 NOVC-HEV的I型試驗

對于NOVC-HEV車輛，I型試驗僅需完成車輛電量保持模式的一次試驗，其最終污染物排放值則需根據(jù)修正標準c數(shù)值進行相應(yīng)修正處理。

因NOVC-HEV車輛僅需完成電量保持模式的I型試驗，故其試驗過程及污染物排放值修正計算均與2.1.2中 OVC- HEV的電量保持模式I型試驗保持一致。其最終污染物排放結(jié)果也僅需按修正標準c的值修正即可。

3 結(jié)論

綜上，混合動力電動汽車的兩大類別車型在車輛開發(fā)階段調(diào)試污染物排放值時，所需檢測的試驗類型、數(shù)量都不盡相同。對于OVC-HEV，I型試驗需分兩種模式分別完成，導致試驗整體周期長、試驗項目過程冗雜、試驗判定條件苛刻以及最終污染物排放值計算困難。因此，檢測該類型車輛污染物排放量時，所投入的時間、成本均相對較高。對于NOVC-HEV車輛，I型試驗僅需完成一種模式下的試驗，且該模式相對簡單，故試驗整體過程容易把控。但因市場需求，OVC-HEV相較NOVE-HEV的發(fā)展趨勢更為猛烈，故如何提高OVC-HEV車輛I型試驗的效率及其準確性值得進一步深究。

[1] 田光宇.混合動力電動汽車技術(shù)[J].汽車技術(shù),2002/01.

[2] GBT19753-2013,輕型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法[S].

[3] GB18352.6.-2016,輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）[S].

Interpretation of type I test of light hybrid electric vehicle

Cai Zhenglei, Guan Wei, Peng Jijie, Shu Zihang

（Lincontrol Automotive Electronic CO., Ltd., Hubei Wuhan 430048 )

Type I test is the emission test of exhaust pollutants of light-duty vehicles after cold start at room temperature. It is a necessary method to detect whether the pollutants of light-duty vehicles after cold start meet the national standard.However, with the "light-duty vehicle pollutant emission limits and measurement methods (China's sixth phase)" which named the sixth phase standards released, it is quite different from the test methods and emission limits of the previous type I test in the fifth phase standards.In response to the country's sixth phase standards and implement the sixth phase of emission limit value standard completely, and ensure vehicle meet the pollutant emissions limits at development phase. This paper do a detailed analysis and the differences to the fifth phase standards of type I test of hybrid light-duty vehicles. It also describe the methods how to calculate pollutant emissions.

HEV; Type I test; Sixth phase; Emission standard

U469.7

A

1671-7988(2019)07-03-03

蔡正雷，就職于武漢菱電汽車電控系統(tǒng)股份有限公司。

U469.7

A

1671-7988(2019)07-03-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.001