王志紅，董阿山，張遠(yuǎn)軍，丁 玲

（1.現(xiàn)代汽車(chē)零部件技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（武漢理工大學(xué)），武漢 430070；2.汽車(chē)零部件技術(shù)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心，武漢 430070；3.襄陽(yáng)達(dá)安汽車(chē)汽車(chē)檢測(cè)中心有限公司，湖北，襄陽(yáng) 441004）

隨著全球溫室氣體的治理逐步加嚴(yán)，各主要經(jīng)濟(jì)體也制定并執(zhí)行了碳達(dá)峰和碳中和時(shí)間表。我國(guó)已宣布力爭(zhēng)2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，力爭(zhēng)2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。2020年，我國(guó)碳排放量為98.94億噸，其中交通領(lǐng)域碳排放測(cè)算大概為23.18 億噸，約占碳排放總量的23.4%，其中，公路運(yùn)輸?shù)恼急茸畲螅s為82%。機(jī)動(dòng)車(chē)作為公路運(yùn)輸?shù)闹黧w，是碳排放的主要貢獻(xiàn)者。因此，為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，我國(guó)乃至全球都加緊對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，發(fā)展新能源汽車(chē)成為大家的共識(shí)。然而，新能源汽車(chē)在使用環(huán)節(jié)可以是零排放，但是發(fā)電過(guò)程產(chǎn)生的碳排放量卻不容小覷。

純電動(dòng)汽車(chē)作為當(dāng)前新能源汽車(chē)的主要發(fā)展方向，它的碳排放量主要和兩個(gè)因素相關(guān)：一個(gè)是自身經(jīng)濟(jì)性，即百公里電耗的大??；另一個(gè)是電力清潔性，即發(fā)電所用一次能源的清潔性。目前，我國(guó)電力結(jié)構(gòu)主要以火力發(fā)電為主，2020年，火力發(fā)電比例為70.19%。隨著我國(guó)核電、風(fēng)電、水電、太陽(yáng)能等清潔能源的建設(shè)及大規(guī)模應(yīng)用，到2030 年，清潔能源比例會(huì)大幅提高，但是火力發(fā)電依然會(huì)有較高的占比。針對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)是否比傳統(tǒng)燃油汽車(chē)更有助于碳減排，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者做過(guò)很多研究，但是得出的結(jié)論有很大不同。嚴(yán)軍華等利用生命周期評(píng)價(jià)方法，對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)和傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的制造、使用、報(bào)廢回收3 個(gè)主要階段進(jìn)行了CO排放對(duì)比分析，結(jié)果表明，在生命周期內(nèi)，純電動(dòng)汽車(chē)CO排放量只占傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的59.92%。嚴(yán)巋等通過(guò)發(fā)電端排放折算，研究發(fā)現(xiàn)純電動(dòng)汽車(chē)使用周期CO排放量較傳統(tǒng)汽車(chē)減少37%。黎土煜等、RAHMAN 等、MINGYUE 等經(jīng)過(guò)研究也得出純電動(dòng)汽車(chē)更有利于碳減排的結(jié)論。而馮超使用混合生命周期評(píng)價(jià)方法對(duì)乘用車(chē)進(jìn)行了能耗和排放分析，發(fā)現(xiàn)在當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)背景下，純電動(dòng)汽車(chē)碳排放量比傳統(tǒng)燃油車(chē)高18%。哈寧寧用全生命周期法對(duì)某國(guó)產(chǎn)SUV 的純電動(dòng)、混動(dòng)和燃油動(dòng)力3 個(gè)版本的碳排放量進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在燃料周期和車(chē)輛周期，純電動(dòng)版本均有最高的溫室氣體排放。REQUIA 等、RUPP 等、NIMESH等也有相似的結(jié)論。

為研究當(dāng)下傳統(tǒng)燃油車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)的實(shí)際碳排放，本文選取3 輛國(guó)Ⅵ輕型汽油車(chē)和3 輛輕型純電動(dòng)汽車(chē)，均分別在WLTC、CLTC-P 和實(shí)際道路工況下進(jìn)行能耗試驗(yàn)，將純電動(dòng)汽車(chē)行駛階段的電耗折算為電力生產(chǎn)端的CO排放量，汽油車(chē)也只考慮行駛階段燃油燃燒產(chǎn)生的CO排放量，研究分析了汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)在不同測(cè)試工況下，車(chē)速、加速度、VSP、行程動(dòng)力學(xué)參數(shù).和RPA 對(duì)CO排放的影響及兩類(lèi)車(chē)輛CO排放特性的異同點(diǎn)。

1 電耗折算方法

本文使用的電動(dòng)汽車(chē)電耗折算方法采用GB/T 37340—2019《電動(dòng)汽車(chē)能耗折算方法》中的CO排放折算法，此方法通過(guò)與傳統(tǒng)燃油車(chē)燃料燃燒產(chǎn)生的CO進(jìn)行換算，將電動(dòng)汽車(chē)消耗的電量轉(zhuǎn)化為發(fā)電階段產(chǎn)生的CO排放量。具體換算方法如下（均為2020年數(shù)據(jù)）。

當(dāng)量燃油消耗量FC的計(jì)算：

式中：FC為當(dāng)量燃油消耗量，L/100 km；為車(chē)輛的電能消耗量，kWh/100 km；為CO折算因子，L/kWh，按式（2）計(jì)算得出。

CO折算因子F的計(jì)算：

式中：為火電供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗，kg/kWh，取值為0.306；為燃料煤的CO排放因子：?jiǎn)挝幻喝紵a(chǎn)生的CO排放量，kg/kg，取值為2.53；為火力發(fā)電比例：火力發(fā)電量與發(fā)電總量之比，取值為70.19%；為燃料的CO排放因子：?jiǎn)挝蝗剂先紵a(chǎn)生的CO排放量，汽油為2.38 kg/L，柴油為2.67 kg/L，本文是與汽油車(chē)進(jìn)行對(duì)比，所以取值為2.38 kg/L；為燃料煤與標(biāo)準(zhǔn)煤的折標(biāo)系數(shù)，取值為0.91；為充電效率：輸入動(dòng)力電池的電能與來(lái)自電網(wǎng)的電能之比，取值為100%；為線(xiàn)損率：輸送和分配（變壓）電能過(guò)程中，損失的電量占供電量的百分比，取值為5.62%。

將已知參數(shù)代入式（2），得到CO折算因子：

將的值代入式（1）中，得到當(dāng)量燃油消耗量：

結(jié)合汽油的CO排放因子以及試驗(yàn)時(shí)純電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)速，便可以得到純電動(dòng)汽車(chē)的CO排放因子（g/km）以及CO瞬時(shí)排放率（g/s）。

2 試驗(yàn)方案

2.1 試驗(yàn)車(chē)輛

本文選取的試驗(yàn)車(chē)輛為3 輛國(guó)Ⅵ輕型汽油車(chē)和3 輛輕型純電動(dòng)汽車(chē)，6 輛車(chē)的整備質(zhì)量非常接近，且在各測(cè)試工況下車(chē)輛的測(cè)試質(zhì)量均保持相等，這樣有利于碳排放對(duì)比的公平性。試驗(yàn)車(chē)輛具體的技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1和表2。

表1 輕型汽油車(chē)主要技術(shù)參數(shù)

表2 后驅(qū)輕型純電動(dòng)汽車(chē)主要技術(shù)參數(shù)

2.2 試驗(yàn)設(shè)備

汽油車(chē)轉(zhuǎn)轂?zāi)芎脑囼?yàn)所用的排放檢測(cè)設(shè)備為HORIBA 公司的全流稀釋定容取樣系統(tǒng)CVS-7400和尾氣分析儀MEXA-7400DTR。排放檢測(cè)原理如圖1 所示，通過(guò)尾氣分析儀測(cè)出取樣袋里稀釋廢氣的CO濃度，再乘以CVS 測(cè)得的稀釋廢氣總?cè)莘e，便計(jì)算出CO的總排放量。

圖1 排放檢測(cè)原理

汽油車(chē)實(shí)際道路能耗試驗(yàn)所用的排放檢測(cè)設(shè)備為HORIBA 公司的便攜式排放測(cè)試系統(tǒng)（PEMS）OBS-ONE-GS12，用到的模塊包括氣體分析單元（GA）、排氣流量計(jì)以及包括主控電腦、全球定位系統(tǒng)（GPS）、供電單元（PS）、OBD單元等在內(nèi)的附件，CO濃度及排量分別由GA 和排氣流量計(jì)測(cè)出。試驗(yàn)車(chē)輛上PEMS 設(shè)備的安裝示意圖如圖2所示。

圖2 PEMS設(shè)備安裝示意圖

純電動(dòng)汽車(chē)轉(zhuǎn)轂?zāi)芎脑囼?yàn)和實(shí)際道路能耗試驗(yàn)測(cè)量的主要參數(shù)是動(dòng)力電池和啟動(dòng)電池的電壓及電流，使用的電耗測(cè)試設(shè)備均為電流鉗、電壓鉗、電壓外接器、功率分析儀，通過(guò)電壓和電流可以算出電耗，再通過(guò)第一小節(jié)方法進(jìn)行電耗折算，便可得到電力生產(chǎn)端CO的排放量。

2.3 WLTC、CLTC-P及實(shí)際道路能耗試驗(yàn)

WLTC 分為低速段、中速段、高速段和超高速段4 部分，CLTC-P 由低速、中速和高速3 個(gè)速度區(qū)間組成，兩測(cè)試工況均為瞬態(tài)循環(huán)，工況時(shí)長(zhǎng)1 800 s，工況曲線(xiàn)如圖3所示，工況參數(shù)見(jiàn)表3。

圖3 WLTC、CLTC-P工況曲線(xiàn)

表3 WLTC、CLTC-P工況參數(shù)

實(shí)際道路工況試驗(yàn)路段選擇在襄陽(yáng)市高新區(qū)，測(cè)試路線(xiàn)如圖4所示，總里程75.0 km，其中市區(qū)里程24.2 km、市郊里程24.4 km、高速里程26.4 km，分別占比32.23%、32.53%和35.2%；測(cè)試路段累積正海拔增加量為546.3 m/100 km；測(cè)試中環(huán)境溫度變化范圍為17.9 ℃～19.6 ℃，低于30 ℃；測(cè)試路線(xiàn)海拔高度在192.7 m～313.2 m，以上數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足RDE 法規(guī)要求。道路坡度在－0.05～0.05 范圍內(nèi)變動(dòng)，接近于0，因此可以忽略其對(duì)RDE 試驗(yàn)結(jié)果的影響。汽油車(chē)的實(shí)際道路工況曲線(xiàn)如圖5所示。

圖4 實(shí)際道路測(cè)試路線(xiàn)

圖5 汽油車(chē)實(shí)際道路工況曲線(xiàn)

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

本文選取的3 輛國(guó)Ⅵ輕型汽油車(chē)和3 輛輕型純電動(dòng)汽車(chē)均分別在WLTC、CLTC-P 和實(shí)際道路工況下進(jìn)行了能耗試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)同類(lèi)車(chē)輛的對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，汽油車(chē)或純電動(dòng)汽車(chē)在同一測(cè)試工況下，碳排放隨車(chē)速、加速度、VSP 等參數(shù)的變化趨勢(shì)是一致的，只是數(shù)值上存在細(xì)微的差別。為了避免本文的圖過(guò)于繁雜，能夠清晰表達(dá)變化趨勢(shì)，特選取1 號(hào)汽油車(chē)與1 號(hào)純電動(dòng)汽車(chē)作為例子來(lái)分析汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的碳排放特性。

3.1 速度對(duì)CO2排放的影響

為分析速度對(duì)CO排放的影響，將WLTC 測(cè)試工況的實(shí)際車(chē)速分為（0，5），［5，10），［10，15），…，［130，135）共27 組，CLTC-P 測(cè)試工況的實(shí)際車(chē)速分為（0，5），［5，10），［10，15），…，［110，115）共23 組，實(shí)際道路工況的車(chē)速分為（0，5），［5，10），［10，15），…，［115，120）共24組，對(duì)每組的車(chē)速和CO排放因子進(jìn)行平均處理，得到CO排放因子隨車(chē)速的變化關(guān)系，如圖6～8所示。

圖6 WLTC循環(huán)CO2排放因子與車(chē)速關(guān)系

圖7 CLTC-P循環(huán)CO2排放因子與車(chē)速關(guān)系

圖8 實(shí)際道路CO2排放因子與車(chē)速關(guān)系

由圖6～8 可以清晰地看出，WLTC 循環(huán)、CLTC-P循環(huán)和實(shí)際道路3種測(cè)試工況下，汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的CO排放因子與車(chē)速的關(guān)系呈相同的變化趨勢(shì)，均隨車(chē)速的升高先快速下降，隨后下降速率減緩，在達(dá)到最小值后，隨著車(chē)速的繼續(xù)升高，CO排放因子又快速上升。整體而言，3 種測(cè)試工況下，汽油車(chē)CO排放因子隨車(chē)速的變化均更加激烈，而純電動(dòng)汽車(chē)相對(duì)平緩很多。同時(shí)也可以看到，3種測(cè)試工況下，兩車(chē)均在車(chē)速為0～5 km/h的區(qū)間內(nèi)有最大的排放因子，汽油車(chē)分別為352.436 g/km、398.212 g/km 和367.537 g/km，純電動(dòng)汽車(chē)分別為251.443 g/km、 319.294 g/km 和330.468 g/km，前者分別是后者的1.4 倍、1.25 倍、1.11 倍；而車(chē)速區(qū)間為60～90 km/h 時(shí)，汽油車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)和純電動(dòng)汽車(chē)的電動(dòng)機(jī)都處于最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)，兩車(chē)的平均CO排放因子均達(dá)到最小值，汽油車(chē)分別為104.236 g/km、 129.932 g/km 和114.958 g/km，純電動(dòng)汽車(chē)分別為84.863 g/km、120.073 g/km 和95.711 g/km，前者分別為后者的1.23倍、1.08倍、1.2倍。

結(jié)合圖9～11 及以上的分析結(jié)果可以得出，單純考慮車(chē)速的情況下，純電動(dòng)汽車(chē)在WLTC 循環(huán)、CLTC-P 循環(huán)和實(shí)際道路工況下的CO排放均比汽油車(chē)更具有優(yōu)勢(shì)，特別是在低速區(qū)間優(yōu)勢(shì)更加明顯，所以，常年工作在低速市區(qū)工況的輕型特種作業(yè)車(chē)，如輕型物流車(chē)更適合使用純電動(dòng)汽車(chē)，這對(duì)減排能起到積極的作用。

3.2 加速度對(duì)CO2排放的影響

為分析加速度對(duì)CO排放的影響，WLTC、CLTC-P 和實(shí)際道路工況均?。?，30）、［30，60）、［60，90）和［90，+∞）km/h 的車(chē)速區(qū)間，分別代表低速、中速、中高速和高速，然后在每一個(gè)車(chē)速區(qū)間將加速度分成（-∞，-1］、（-1，-0.6］、（-0.6，-0.3］、（-0.3，-0.1］、（-0.1，0.1］、（0.1，0.3］、（0.3，0.6］、（0.6，1］和（1，+∞）m/s共9個(gè)加速度區(qū)間，分別計(jì)算各個(gè)區(qū)間內(nèi)的平均排放因子。圖9～11 給出了3 種測(cè)試工況下汽油車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)的CO排放因子與加速度的關(guān)系曲線(xiàn)。

從圖9～11可以看出，WLTC循環(huán)和CLTC-P循環(huán)工況下，汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)CO排放因子與加速度的關(guān)系曲線(xiàn)呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，而實(shí)際道路工況下，汽油車(chē)的變化趨勢(shì)與前兩種測(cè)試工況呈現(xiàn)較大的不同，純電動(dòng)汽車(chē)與前兩種測(cè)試工況變化趨勢(shì)一致。

圖9 WLTC循環(huán)CO2排放因子與加速度關(guān)系

圖10 CLTC-P循環(huán)CO2排放因子與加速度關(guān)系

圖11 實(shí)際道路CO2排放因子與加速度關(guān)系

在WLTC 循環(huán)和CLTC-P 循環(huán)下，汽油車(chē)在中速、中高速和高速的車(chē)速區(qū)間，CO排放因子隨加速度的增大波動(dòng)不大，只在加速區(qū)間有略微增長(zhǎng)；而實(shí)際道路工況下，CO排放因子與加速度呈很強(qiáng)的正相關(guān)性，這可能是由于實(shí)際道路工況存在較多的激烈駕駛行為造成的。3 種測(cè)試工況下，汽油車(chē)在低速時(shí)，CO排放因子隨加速度的變化最為明顯和激烈，一方面，隨著加速度的增大，CO排放因子在減速區(qū)間緩慢上升，在勻速和加速區(qū)間急劇上升；另一方面，低速時(shí)，CO排放因子普遍很高，特別是在＞1 m/s的急加速區(qū)間會(huì)達(dá)到最大值，3種測(cè)試工況低速段的平均CO排放因子分別是340.633 g/km、388.728 g/km 和382.104 g/km，明顯大于低速段純電動(dòng)汽車(chē)的161.063 g/km、188.831g/km 和173.293 g/km，前者分別是后者的2.11 倍、2.06 倍和2.2 倍，這是因?yàn)槠蛙?chē)在低速行駛時(shí)，燃油燃燒不充分且發(fā)動(dòng)機(jī)處于非常不利的低轉(zhuǎn)速、低效率工作狀態(tài)，所以排放很高。而汽油車(chē)在低速急加速時(shí)，必須通過(guò)增加燃油供給以提供足夠的能量完成急加速過(guò)程，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)通常處于富燃狀態(tài)，因而CO排放因子會(huì)急劇升高。與汽油車(chē)不同的是，純電動(dòng)汽車(chē)在3 種測(cè)試工況的所有車(chē)速區(qū)間里，減速狀態(tài)下CO排放因子都會(huì)保持一個(gè)非常低的值且基本沒(méi)有波動(dòng)。產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象的主要原因是純電動(dòng)汽車(chē)比汽油車(chē)多了制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，在制動(dòng)或減速時(shí)，車(chē)輛的部分機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)換為電能進(jìn)行回收，用以補(bǔ)償動(dòng)力電池的電耗，且隨著動(dòng)力電池荷電量的不斷降低，能量回收的效率會(huì)越來(lái)越高，因而減速狀態(tài)純電動(dòng)汽車(chē)的CO排放因子會(huì)一直處于一個(gè)穩(wěn)定的低值。勻速和加速狀態(tài)下，隨著加速度的增大，CO排放因子呈現(xiàn)激烈的上升趨勢(shì)，在加速度較大時(shí)，CO排放因子的值超過(guò)了同速度區(qū)間下的汽油車(chē)的值。

由以上分析可知，汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)CO排放因子在加速時(shí)最高，勻速次之，減速最小。汽油車(chē)在低速尤其在低速急加速狀態(tài)下CO排放因子很高；純電動(dòng)汽車(chē)在減速狀態(tài)下CO排放因子處于穩(wěn)定的低值，在急加速狀態(tài)下CO排放因子急劇升高。因此，基于減排目的選擇車(chē)輛，如果長(zhǎng)期運(yùn)行于車(chē)速較低且頻繁啟停的市區(qū)工況適合選用純電動(dòng)汽車(chē)，如果長(zhǎng)期跑中高速和高速工況則選汽油車(chē)更有優(yōu)勢(shì)。

3.3 VSP對(duì)CO2排放的影響

VSP 是車(chē)輛瞬時(shí)功率和機(jī)動(dòng)車(chē)質(zhì)量的比值，為車(chē)速、加速度、風(fēng)阻和坡度等參數(shù)的函數(shù)，單位為kW/t。VSP 結(jié)合了瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度，能夠綜合反映車(chē)輛的行駛工況，在輕型車(chē)排放特征分析上有廣泛的應(yīng)用。大量研究也證明了瞬時(shí)比功率與機(jī)動(dòng)車(chē)的排放水平有較強(qiáng)的相關(guān)性，所以本小節(jié)基于VSP，研究3 種測(cè)試工況下的汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的CO排放情況。

式中：為車(chē)速，m/s；為加速度，m/s；為道路坡度，由于轉(zhuǎn)轂?zāi)芎脑囼?yàn)道路坡度恒為0，實(shí)際道路能耗試驗(yàn)的道路坡度波動(dòng)極小且接近于0，可以忽略其對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，所以此處統(tǒng)一取值為0。得到最終VSP計(jì)算公式為：

基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)算出VSP后對(duì)其進(jìn)行由小到大排列，并如表4 所示按照等間距將其劃分為模塊1-10，對(duì)應(yīng)的VSP 范圍分別為VSP≤－20，－20＜VSP≤－15，…，VSP＞20。再者，通過(guò)分析式（6）可知，VSP＜0 時(shí)，車(chē)輛處于減速狀態(tài)；VSP=0 時(shí)，車(chē)輛處于怠速狀態(tài)；VSP＞0 時(shí)，車(chē)輛處于勻速或加速狀態(tài)。

表4 VSP區(qū)間劃分

通過(guò)計(jì)算各個(gè)VSP 區(qū)間的CO平均瞬時(shí)排放率，得到3 種測(cè)試工況下汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的CO排放率與VSP的變化關(guān)系，如圖12～14所示。

由圖12～14 可以看出，汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)在各自的WLTC 循環(huán)、CLTC-P 循環(huán)和實(shí)際道路3 種測(cè)試工況下，CO排放率隨VSP 的變化趨勢(shì)大致相同。在VSP≤0 時(shí)，對(duì)于汽油車(chē)，CO排放率隨著VSP 值的增大而降低，在－5＜VSP≤0時(shí)達(dá)到最小值，3種測(cè)試工況下的數(shù)值分別為0.834 g/s、0.893 g/s和0.612 g/s。而對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)，CO排放率隨VSP 值的增加并未呈現(xiàn)嚴(yán)格單調(diào)遞減的趨勢(shì)，但同一VSP 區(qū)間CO排放率的值均比汽油車(chē)的低，也是在－5＜VSP≤0 時(shí)有最小值，分別為0.313 g/s、0.335 g/s 和0.336 g/s，前者分別是后者的2.66 倍、2.67 倍和1.82 倍。在VSP＞0時(shí)，兩車(chē)的CO排放率均隨著VSP值的增大呈近似線(xiàn)性增長(zhǎng)，在VSP＞20 時(shí)達(dá)到最大值。還可以看出，純電動(dòng)汽車(chē)在VSP≤20 時(shí)CO排放率都比汽油車(chē)的低，說(shuō)明此VSP 區(qū)間，純電動(dòng)汽車(chē)的CO瞬時(shí)排放量更占優(yōu)勢(shì)，但在VSP＞20 時(shí)，純電動(dòng)汽車(chē)的CO排放率反超了汽油車(chē)，說(shuō)明在高速急加速狀態(tài)，汽油車(chē)的CO瞬時(shí)排放量更占優(yōu)勢(shì)。

圖12 WLTC循環(huán)CO2排放率與VSP關(guān)系

圖13 CLTC-P循環(huán)CO2排放率與VSP關(guān)系

圖14 實(shí)際道路CO2排放率與VSP關(guān)系

3.4 行程動(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)CO2排放的影響

實(shí)際道路能耗試驗(yàn)的排放水平與駕駛的激烈程度有很大關(guān)系，根據(jù)GBT 18352.6—2016《輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》規(guī)定，.[95]（速度和加速度的乘積的第95 百分位，m/s）和RPA（m/s）是表征實(shí)際道路駕駛激烈程度的核心參數(shù)，但是由于缺乏平順駕駛和激烈駕駛作為對(duì)比，各行駛路段下的單個(gè).[95]和RPA 很難體現(xiàn)與CO排放因子的變化關(guān)系，所以本小節(jié)基于各行駛路段秒采.和RPA 研究汽車(chē)行駛動(dòng)力學(xué)特性與CO排放因子的關(guān)系。

3.4.1 行程動(dòng)力學(xué)參數(shù)校驗(yàn)

按照每秒瞬時(shí)車(chē)速大小將實(shí)際道路試驗(yàn)車(chē)速劃分為市區(qū)（≤60 km/h）、市郊（60＜≤90 km/h）和高速（＞90 km/h）3 個(gè)速度集合，各速度集合均需滿(mǎn)足.[95]和RPA 的驗(yàn)證，實(shí)際道路行程方為有效。在進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)校驗(yàn)時(shí)要求每個(gè)速度組中加速度值a≥0.1 m/s的數(shù)據(jù)集合數(shù)量不應(yīng)小于150 個(gè)，實(shí)際道路能耗試驗(yàn)中各路段a≥0.1 m/s數(shù)據(jù)集合數(shù)量見(jiàn)表5。由表可知，實(shí)際道路能耗試驗(yàn)中各路段a≥0.1 m/s的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)均大于150 個(gè)，通過(guò)驗(yàn)證。

表5 實(shí)際道路能耗試驗(yàn)各路段ai≥0.1m/s2的數(shù)據(jù)集合數(shù)量

實(shí)際道路能耗試驗(yàn)對(duì)每個(gè)速度組中的.[95]進(jìn)行驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)為：如果ˉ≤74.6 km/h，并 且(?)[95]>(0.136?ˉ+ 14.44)， 行 程 無(wú)效； 如 果ˉ＞74.6 km/h， 并 且(?)[95]>(0.074 2?ˉ+ 18.966)，行程無(wú)效。對(duì)RPA 進(jìn)行驗(yàn)證的 標(biāo) 準(zhǔn) 為：如 果ˉ≤94.05 km/h，并 且RPA<(-0.001 6?ˉ+ 0.175 5)，行程無(wú)效；如果ˉ＞94.05 km/h，并且RPA＜0.025，行程無(wú)效。通過(guò)計(jì)算，實(shí)際道路能耗試驗(yàn)各路段的.[95]和RPA 驗(yàn)證結(jié)果如表6 和表7 所示，汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)各路段.[95]的實(shí)際值均小于括號(hào)內(nèi)的參考值，RPA的實(shí)際值均大于括號(hào)內(nèi)的參考值，實(shí)際道路能耗試驗(yàn)汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的.[95]與RPA 均通過(guò)驗(yàn)證。

表6 實(shí)際道路能耗試驗(yàn)各路段v?apos-[95]驗(yàn)證

表7 實(shí)際道路能耗試驗(yàn)各路段RPA驗(yàn)證

3.4.2.和RPA對(duì)CO排放的影響

基于各行駛路段.[95]與RPA 均通過(guò)有效性驗(yàn)證的條件下，計(jì)算出各行駛路段的秒采.和RPA，將.以每2.5 m/s為增量劃分為［0，2.5），［2.5，5），［5，7.5），…，［20，+∞）共9 個(gè)區(qū)間，RPA 以每0.1 m/s為間隔劃分為（0.1，0.2］，（0.2，0.3］，（0.3，0.4］，…，（1，+∞）共10 個(gè)區(qū)間，并計(jì)算每個(gè)區(qū)間平均CO排放因子。圖15 和圖16 分別給出了汽油車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)在各行駛路段下的.和RPA與CO排放因子的關(guān)系。

圖15 各路段v.apos與CO2排放因子的關(guān)系

圖16 各路段RPA與CO2排放因子的關(guān)系

由圖可知，在各行駛路段，汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)CO排放因子總體上均隨.和RPA 的增大呈先上升后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，具有很強(qiáng)的正相關(guān)性。同時(shí)也可以看出，汽油車(chē)在各行駛路段的CO排放因子均比純電動(dòng)汽車(chē)高，在市區(qū)路段尤為明顯，達(dá)到2 倍之多。這是因?yàn)槭袇^(qū)路段車(chē)速低、車(chē)輛頻繁啟停、激烈駕駛行為多，汽油車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作于惡劣的燃燒環(huán)境，導(dǎo)致CO排放居高不下，而純電動(dòng)汽車(chē)有再生制動(dòng)能量回收作為緩沖，CO排放會(huì)維持較穩(wěn)定的低值。

4 結(jié)論

（1）在WLTC、CLTC-P 和實(shí)際道路3種測(cè)試工況下，汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)的CO排放因子均隨車(chē)速的升高先下降后上升，且前者的變化相對(duì)后者更加激烈。同時(shí)，單純考慮車(chē)速的情況下，純電動(dòng)汽車(chē)在3 種測(cè)試工況下的CO排放均比汽油車(chē)更具有優(yōu)勢(shì)，特別是在低速區(qū)間優(yōu)勢(shì)更加明顯。

（2）3 種測(cè)試工況下，汽油車(chē)在≥30 km/h 的車(chē)速區(qū)間，CO排放因子隨加速度的增大波動(dòng)較?。辉?～30 km/h 的低速區(qū)間，CO排放因子均有很高的值，在＞1 m/s的低速急加速區(qū)間達(dá)到最大值，整個(gè)低速段的平均CO排放因子達(dá)到純電動(dòng)汽車(chē)的2.06～2.2 倍；純電動(dòng)汽車(chē)在減速區(qū)間，CO排放因子維持穩(wěn)定的低值；勻速及加速區(qū)間，隨加速度增大呈激烈上升趨勢(shì)。

（3）汽油車(chē)CO排放率在3 種測(cè)試工況下均隨VSP 的增大先下降后上升。而純電動(dòng)汽車(chē)在VSP≤0時(shí)，CO排放率隨VSP 值的增加并未呈現(xiàn)嚴(yán)格單調(diào)遞減的趨勢(shì)；在VSP＞0 時(shí)，隨VSP 值的增大呈近似線(xiàn)性增長(zhǎng)，且在VSP＞20 的高速急加速區(qū)間CO排放率反超了汽油車(chē)，此時(shí)汽油車(chē)的CO瞬時(shí)排放量更占優(yōu)勢(shì)。

（4）動(dòng)力學(xué)參數(shù).及RPA 與汽油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)在各行駛路段下的平均CO排放因子呈強(qiáng)正相關(guān)性，且市區(qū)路段純電動(dòng)汽車(chē)平均CO排放因子只有汽油車(chē)的50%左右，具有明顯的排放優(yōu)勢(shì)。