【摘" 要】本文以總質(zhì)量4495kg的新款混合動(dòng)力輕卡為對(duì)象，依據(jù)2021版試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試能量消耗量。在（23±1）℃環(huán)境倉(cāng)內(nèi)，完成車輛安全檢查、配載、行駛阻力測(cè)定、充電、移動(dòng)車輛等準(zhǔn)備工作后，以CHTC-LT工況進(jìn)行試驗(yàn)，采集多組數(shù)據(jù)。經(jīng)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理，得出該車綜合折算燃料消耗量為7.86L/100km，與同款燃油車相比，節(jié)油率達(dá)27.2%。研究表明，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車優(yōu)勢(shì)明顯，能為用戶節(jié)省成本、創(chuàng)造價(jià)值，且試驗(yàn)關(guān)鍵與難點(diǎn)在于數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】混合動(dòng)力；動(dòng)力電池；發(fā)動(dòng)機(jī)；燃料消耗量；電量消耗量；折算燃料消耗量

中圖分類號(hào)：U469.7" " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " 文章編號(hào)：1003-8639（2025）03-0052-03

Test Research on Energy Consumption of Heavy-duty Hybrid Electric Vehicles

【Abstract】This paper takes the new hybrid light truck with a total mass of 4495kg as the object，and tests the energy consumption according to the test standard of 2021 edition. In the（23±1）℃ environment，after completing the vehicle safety inspection，loading，driving resistance measurement，charging，moving vehicle and other preparatory work，CHTC-LT conditions were tested and multiple sets of data were collected. After complex data processing，it is concluded that the comprehensive converted fuel consumption of the vehicle is 7.86L/100km，and the fuel saving rate is 27.2% compared with the same type of fuel vehicles. The research shows that hybrid electric vehicles have obvious advantages，which can save costs and create value for users，and the key and difficult point of the test is data processing.

【Key words】hybrid power；power battery；engine；fuel consumption；electricity consumption；converted to fuel consumption

0" 引言

為達(dá)成國(guó)家“雙碳目標(biāo)”，中國(guó)汽車行業(yè)開(kāi)啟了全面向新能源轉(zhuǎn)型的新征程，汽車電動(dòng)化、智能化已勢(shì)不可擋?；旌蟿?dòng)力汽車兼顧了燃油車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，雖然作為轉(zhuǎn)型過(guò)渡車型，隨著動(dòng)力電池、氫能源等技術(shù)突破終究會(huì)退出歷史舞臺(tái)，但在過(guò)渡期起著非常重要的作用，尤其適用于運(yùn)輸行業(yè)的重型商用車型。

為更好指導(dǎo)行業(yè)內(nèi)開(kāi)展重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量試驗(yàn)，汽標(biāo)委2005年發(fā)布和實(shí)施了GB/T 19754—2005重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量試驗(yàn)方法，2015年和2021年分別對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了改進(jìn)修訂。2021版較前一版最主要的改進(jìn)是更改了測(cè)試工況[1]，采用了更貼近中國(guó)實(shí)際情況的CHTC行駛工況[2]，滑行阻力的測(cè)量切換為GB/T 27840的相關(guān)要求[3]，純電動(dòng)續(xù)駛里程階段由等速40km/h改為了循環(huán)工況，對(duì)于可外接充電式混合動(dòng)力汽車（OVC-HEV）增加了試驗(yàn)后車輛的充電和電量測(cè)量等。

本文以某品牌總質(zhì)量為4495kg的新款混合動(dòng)力輕卡為例，按照最新的2021版試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，得出該車能量消耗量并與同款燃油車對(duì)比，驗(yàn)證該款混動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)油效果。

1" 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中推薦環(huán)境溫度為（23±5）℃，本次測(cè)試在環(huán)境倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行，溫度可控制在設(shè)定溫度±1℃以內(nèi)，試驗(yàn)設(shè)定溫度為23℃，倉(cāng)內(nèi)配有冷卻風(fēng)機(jī)等。

2" 試驗(yàn)方法

2.1" 試驗(yàn)前準(zhǔn)備

試驗(yàn)前必須對(duì)試驗(yàn)車輛進(jìn)行必要的安全檢查，以確保車輛狀態(tài)滿足試驗(yàn)要求，車輛上底盤(pán)測(cè)功機(jī)前，為防止后軸因質(zhì)量過(guò)輕加速行駛過(guò)程中輪胎打滑影響試驗(yàn)結(jié)果，需在貨箱內(nèi)加上適量配載。

2.2" 行駛阻力測(cè)定及底盤(pán)測(cè)功機(jī)模擬

在規(guī)定的試驗(yàn)道路上完成道路滑行試驗(yàn)[3]，計(jì)算出試驗(yàn)車輛的行駛阻力系數(shù)f0、f1、f2，并在底盤(pán)測(cè)功機(jī)上進(jìn)行模擬得出底盤(pán)測(cè)功機(jī)的加載阻力系數(shù)[4]。

2.3" 試驗(yàn)前充電

本次試驗(yàn)樣車選用可外接充電式混合動(dòng)力汽車（OVC-HEV），充電前對(duì)車輛進(jìn)行放電，放電結(jié)束后動(dòng)力電池的剩余電量不超過(guò)SOC的20%。充電直至SOC顯示100%，充電樁自動(dòng)切斷為止。

2.4" 試驗(yàn)前移動(dòng)車輛

此次試驗(yàn)充電樁與底盤(pán)測(cè)功機(jī)不在同一位置，充滿電后將車輛以純電模式，不大于30km/h的車速勻速移動(dòng)到底盤(pán)測(cè)功機(jī)上，并采集過(guò)程中的動(dòng)力電池輸出電壓和電流，根據(jù)公式（1）和公式（2）計(jì)算過(guò)程中的電量消耗量NEC。

[NEC=k×Pdt] （1）

[P=k1×U×I] （2）

式中：NEC——凈能量改變量，kW·h；k——單位換算系數(shù)，10-3，kW/W；P——?jiǎng)恿π铍姵氐姆烹姽β?，W；k1——單位換算系數(shù)，3600-1，h/s；U——?jiǎng)恿π铍姵囟穗妷?，V；I——?jiǎng)恿π铍姵囟穗娏?，A。

2.5" 能量消耗量試驗(yàn)

將試驗(yàn)車輛按要求固定在帶有環(huán)境倉(cāng)的底盤(pán)測(cè)功機(jī)上，連接油耗儀，連接動(dòng)力電池?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備，開(kāi)啟環(huán)境倉(cāng)，輸入底盤(pán)測(cè)功機(jī)的加載阻力系數(shù)，調(diào)整底盤(pán)測(cè)功機(jī)數(shù)據(jù)采集頻率。

此次試驗(yàn)的行駛循環(huán)工況為CHTC-LT工況[2]，因前期經(jīng)過(guò)測(cè)試，該試驗(yàn)車輛不能以純電動(dòng)工作模式完整地行駛一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)，故試驗(yàn)直接以HEV模式從REESS能量調(diào)整階段（以下統(tǒng)稱第2階段）開(kāi)始，試驗(yàn)過(guò)程中同時(shí)采集車速、距離、油耗、動(dòng)力電池電壓、電流等數(shù)據(jù)。每一個(gè)試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束后都要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以判斷是否進(jìn)入電能量平衡運(yùn)行階段（以下統(tǒng)稱第3階段）。

每一個(gè)完整的試驗(yàn)循環(huán)結(jié)束后需要根據(jù)公式（1）和公式（2）計(jì)算整個(gè)循環(huán)動(dòng)力電池的凈能量改變量NEC，根據(jù)公式（3）～（6）計(jì)算整個(gè)循環(huán)總驅(qū)動(dòng)能量Ecycle。

式中：[tstart]——測(cè)試循環(huán)起始時(shí)間，s；[tend]——測(cè)試循環(huán)結(jié)束時(shí)間，s；[Ei]——試驗(yàn)車輛從i-1時(shí)刻到i時(shí)刻的能量需求，Ws；[Fi]——試驗(yàn)車輛從i-1時(shí)刻到i時(shí)刻的牽引力，N；當(dāng)[Fi]＞0時(shí)，[Ei=Fi×di]；當(dāng)[Fi]≤0時(shí)，[Ei=0]。

式中：[vi]——試驗(yàn)車輛在[ti]時(shí)的目標(biāo)速度，km/h；[TM]——測(cè)試質(zhì)量，kg；[f0，" f1，" f2]——試驗(yàn)車輛的道路載荷系數(shù)，N，N/（km/h），N/（km/h）2。

式中：[di]——試驗(yàn)車輛從i-1時(shí)刻到i時(shí)刻的行駛距離，m；[ti]——時(shí)間，s。

式中：[ai]——試驗(yàn)車輛從i-1時(shí)刻到i時(shí)刻的加速度，m/s2。

單個(gè)循環(huán)中動(dòng)力電池的凈能量改變量與循環(huán)總驅(qū)動(dòng)能量的比值定義為NEC的相對(duì)變化量NECre，其是判斷是否進(jìn)入第2階段及第3階段結(jié)束條件的關(guān)鍵指標(biāo)，由公式（7）計(jì)算得出。

此次試驗(yàn)樣車第2階段共行駛3個(gè)循環(huán)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

第4個(gè)試驗(yàn)循環(huán)NEC的相對(duì)變化量為-2.6%，小于5%，滿足進(jìn)入第3階段的條件，將該循環(huán)計(jì)入第3階段的第1個(gè)循環(huán)，第3階段試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

第3階段結(jié)束的條件及數(shù)據(jù)處理應(yīng)滿足以下要求。

當(dāng)|NECre|≤1%，則無(wú)需對(duì)燃料消耗量進(jìn)行SOC修正，取多次試驗(yàn)的平均值作為能量消耗量結(jié)果。

當(dāng)1%＜|NECre|≤5%，則采用線性插值法得到電量消耗量為0時(shí)的燃料消耗量，至少進(jìn)行3次試驗(yàn)（至少有1次NEC試驗(yàn)結(jié)果為正值，1次NEC試驗(yàn)結(jié)果為負(fù)值）對(duì)SOC進(jìn)行修正，否則應(yīng)適當(dāng)增加試驗(yàn)次數(shù)。若滿足試驗(yàn)循環(huán)修正的試驗(yàn)次數(shù)大于3次，進(jìn)行線性插值法時(shí)可刪除其中的某次或某幾次試驗(yàn)結(jié)果；線性相關(guān)系數(shù)R2不低于0.8，線性回歸結(jié)果有效。當(dāng)R2低于0.8時(shí)，線性回歸結(jié)果無(wú)效，應(yīng)增加試驗(yàn)次數(shù)。

當(dāng)|NECre|＞5%，則該次循環(huán)的試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。

根據(jù)以上要求判斷表2中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，循環(huán)n2+3、n2+4、n2+5結(jié)果無(wú)效，循環(huán)n2+1、n2+2、n2+6結(jié)果有效，有3組有效數(shù)據(jù)，且其中NEC的相對(duì)變化量有正有負(fù)，3組數(shù)據(jù)的線性相關(guān)性R2=0.85，滿足不低于0.8的要求，如圖1所示，因此滿足第3階段結(jié)束的條件。

2.6" 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

1）第1階段。因該試驗(yàn)樣車不存在第1階段，無(wú)需對(duì)第1階段進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2）第2階段。將表1的試驗(yàn)結(jié)果，按照公式（8）計(jì)算出該階段燃料消耗量為5.35L/100km，按照公式（9）計(jì)算出該階段電量消耗量為167.79Wh/km。

式中：[FCS2]——第2階段燃料消耗量，L/100km；[UFc]——第c個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的純電利用系數(shù)；[FCc]——第c個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的燃料消耗量，L/100km。

式中：[ECAC，S2]——基于從外部電源獲取的第2階段電量消耗量，Wh/km；[ECAC，C]——基于從外部電源獲取的第c個(gè)試驗(yàn)循環(huán)的電量消耗量，Wh/km。

3）第3階段。將表2中有效的3組數(shù)據(jù)采用線性插值法得到電量消耗量為0時(shí)的燃料消耗量，即該階段的燃料消耗量為8.35L/100km。

根據(jù)GB/T 19754—2021中8.7.3.1.5的規(guī)定，用第2階段和第3階段的燃料消耗量計(jì)算出綜合燃料消耗量為7.16L/100km，用以上得到的第2階段電量消耗量計(jì)算出綜合電量消耗量為66.70Wh/km。

根據(jù)GB/T 37340的規(guī)定[5]，用簡(jiǎn)單折算法將第2階段的電量消耗量167.79Wh/km折算成燃料消耗量，結(jié)果為1.75L/100km。按照公式（10）計(jì)算折算后第2階段的燃料消耗量為7.10L/100km。

[FCtot，s2=FCEC，s2+FCs2] （10）

式中：[FCtot，s2]——基于能耗折算得到的第2階段的折算燃料消耗量，L/100km；[FCEC，s2]——第2階段的電量消耗量，通過(guò)能耗折算得到的燃料消耗量，L/100km；[FCs2]——第2階段的燃料消耗量，L/100km。

同理，將綜合電量消耗量66.70Wh/km用簡(jiǎn)單折算法計(jì)算燃料消耗量結(jié)果為0.70L/100km，綜合燃料消耗量7.16L/100km加上折算燃料消耗量，該試驗(yàn)車輛最終的綜合折算燃料消耗量為7.86L/100km。

該款燃油車型配同款發(fā)動(dòng)機(jī)CHTC-LT工況綜合油耗為10.8L/100km，該款車型混動(dòng)配置節(jié)油率為27.2%，節(jié)油效果明顯。

3" 結(jié)束語(yǔ)

本文以某新款混合動(dòng)力輕卡為例，概述了重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量的試驗(yàn)過(guò)程，對(duì)車輛準(zhǔn)備、試驗(yàn)步驟、需采集的數(shù)據(jù)等進(jìn)行了說(shuō)明，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中關(guān)鍵點(diǎn)和麻煩點(diǎn)在于數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，其中涉及的公式較多較復(fù)雜，每一個(gè)循環(huán)的試驗(yàn)結(jié)果也是判斷試驗(yàn)走向的重要依據(jù)。通過(guò)同款車型同款發(fā)動(dòng)機(jī)燃油車和混合動(dòng)力在同一種行駛工況下的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，混合動(dòng)力車型節(jié)油明顯，充分證明了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)，能在車輛運(yùn)營(yíng)中為用戶節(jié)約大量成本，為用戶創(chuàng)造更大價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[4] 何淑梅，譚擁軍，蔣波，等.汽車底盤(pán)測(cè)功機(jī)試驗(yàn)臺(tái)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2011（2）：23-25，39.

[5] GB/T 37340—2019，電動(dòng)汽車能耗折算方法[S].