活動通報 | 新能源汽車中國工況研究項目研討會報告（一）

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9月2日，電動汽車百人會和汽車技術研究中心聯合主辦的第六期「電動汽車熱點問題系列研討會」在清華大學召開。本次研討會的主題是「汽車檢測工況進展和電動汽車協同發展」。70餘位相關領域的學術專家、政府官員、技術人員、企業代表圍繞國內外汽車能耗及排放檢測工況的建立、更替及相關標準、法規的演進趨勢；新能源汽車檢測與能耗評價存在的問題及影響；新工況導入路徑與新能源汽車產業協同發展等主題進行了深入的探討和交流。

長期以來，汽車業的車輛檢測，一直套用歐洲的NEDC工況法。在沒有汽車工況基礎的時候，採用NEDC在一定程度上促進了汽車節能技術和排放技術的進步。但歐洲工況是根據歐洲的「洲情」得出，與的實際情況有較大差距。目前，已成為世界第一汽車大國並大力發展新能源汽車，NEDC工況和實際工況差距越來越大。更大的問題出現在新能源汽車領域，NEDC工況無法準確評估新能源汽車的節能效果，不適於評價制動能量回收、怠速啟停等新技術，因此，開始著手建立屬於自己的工況，這次研討會就是為工況項目的推進召開的。

汽車技術研究中心副主任吳志新主持了此次會議：

2015年1月，工信部正式下達新能源汽車工況研究項目。2015年3月，由汽車技術研究中心牽頭召開項目啟動大會。在兩年的時間裡，全國41個城市被選作數據採集的典型城市，搜集了大量的數據，正在構建汽車工況。該項目是目前世界範圍內測試車輛最多、涉及城市最多、搜集數據最多的工況項目。目前仍在進行工況的驗證，計劃年底結束。工況數據的深度挖掘總項目投資超過一億元，動用了幾十個團隊。採用了很多辦法在各地區採集數據，也和當地進行一些合作，這在汽車行業是前所未有的。工況公布之後將會變為標準，但工況肯定還會有變化，項目也將持續下去。這一項目到年底結束，明年會努力將成果推嚮應用，未來還將持續跟蹤。希望更多單位參加到項目當中，共同開發，共享成果。

工況是汽車行業最基礎的標準，將影響到汽車油耗、排放以及汽車企業的公告。需要一個新的工況去完成一系列工作，這個工況如果作為標準來實施就是一把尺子，用於地區產生的所有車輛。工況不僅包括乘用車，還涉及到重型商用車以及特殊的工況。

工況的建立和新能源汽車密切相關，比如工況對能耗、電耗的測試，除了工況之外還會有測試規程，這些規程是否應當考慮溫度變化以及空調對能耗的影響？此外，未來實行「雙積分」政策，工況的變化會對實測油耗產生影響，新工況的導入是否會對排放測試的限值和油耗目標產生影響等問題，需要進一步探討。

工況和測試規程的變化會帶來一系列的連鎖反應，未來企業、公眾和國際社會如何去適應這種變化，希望可以實現平順的過度。

汽車技術研究中心高級工程師徐月雲首先進行引導發言，詳細介紹了新能源汽車產品檢測工況研究和開發項目進展：

一. 兩大研究目標：

「新能源汽車產品檢測工況研究和開發」項目，有兩大研究目標：一是開發能耗法規檢測工況（CATC），擬開發能夠反映基本特徵的輕型乘用車和輕型商用車、中重型汽車（含城市客車、客車、載貨車、半掛牽引車和自卸車等）的工況；此外還將研究發動機和電池電機的工況；二是修訂基於新工況汽車能耗測試標準（草案），對現有的能耗測試方法進行修訂。

二. 五個研究部分：

一是數據採集。在全國選擇約40個城市，不少於4000輛車，一年四季，全時段，全車型，至少五大類（GPS、環境、發動機、電池電機和排放）參數進行採集；二是工況開發，開發輕型車、重型商用車行駛工況和重型商用車相對應的發動機工況；三是工況驗證，當前的工況與下一階段的能耗測試緊密結合來進行工況驗證，評估新工況下對車輛能耗的影響；四是標準制定，工況項目已申請國家標準並且已經和能耗測試方法進行結合，提出能耗測試方法的一些意見；五是決策支持，將為政府管理和政策評估提供依據。

三. 主要進展：

1. 工況構建

在技術路線上，項目組提出了包含數據採集規劃、數據採集、數據管理、工況構建和工況驗證五部分的工況開發和項目實施方法論。

在城市選擇方面，項目組選擇了41個城市，考慮了地理特徵、環境特徵、城市等級等因素。這些城市的人口及車輛數量佔到全國的40%以上。

從數據採集的總量情況來看，截止2017年8月1日，採集里程共3200萬公里，每天約10萬公里；輕型車約1800萬公里，重型車約1000萬公里，新能源車330萬公里。截至2017年8月1日，採集車輛規模達4600餘輛，已經實現了一年的數據穩定採集，涵蓋約600個不同車型，其中，輕型車3312輛，重型車964輛。

除了正常的汽車實際運行數據採集之外，項目組還獲得了40個城市30萬條道路GIS交通低頻動態大數據，總容量300GB。記錄的動態數據是每5 min更新一次的道路交通數據。

在數據採集之後，項目組對數據進行了一系列分析。以平均車速這一主要交通特徵為例，與第三方大數據結果（百度、滴滴、高德）進行對比。無論是在各城市的平均車速比較，還是在全國綜合平均車速比較，工況與它們都較為接近，反映了CATC符合實際。

利用採集的數據以及低頻交通大數據，構建了輕型乘用車工況和輕型商用車工況。

在重型車方面，項目組根據運行範圍和用途的區別，將重型車分為城市客車、普通客車、載貨車、自卸車和半掛牽引車五大類。為每一類構建單獨的工況曲線。其中半掛牽引車、載貨車和自卸車運行特徵接近，三者共同使用同一條曲線。

2. 燃油車工況驗證

工況驗證的一個主要指標就是油耗。項目組對採集的3000多輛車的油耗進行了分類，包括自然吸氣和增壓的車輛。發現工況曲線對車輛能耗的影響有以下幾個方面：工況油耗比公告油耗高了8%至25%之間，而WLTC油耗與公告油耗接近，有高有低，工況油耗更接近社會油耗；不同工況下，增壓車型的差異大於自然吸氣車型；車輛質量越大，差異越大。

在不同工況對排放的影響上，國五車輛更換為工況下，大部分車輛仍然能夠滿足國五排放限值；超出限值的部分車輛多為小排量，且大多為國3/4車輛；在機內和機外凈化技術作用下，基本都可以達到限值標準（但小排量車難度較大）。

3.純電動汽車裡程焦慮普遍存在

在續駛里程方面，53%的電動車一次充電出行里程低於80 km，90%低於120 km，98%低於150 km，20%低於 40km，10%低於20km，這表明在充電機會允許的情況下，實際使用中用戶有意願儘早充滿電。SOC方面來看，80%的用戶在SOC 20%—60%的時候去充電，60%的用戶會把電充到SOC至100%。雖然PHEV里程不受限，但超長距離行駛的比例較低。在實際使用中，只要有條件，用戶還是非常喜歡去充電的，有80%的一次出行里程低於40公里。還有很多的出行里程低於10公里。

電動汽車百人會副秘書長王賀武進行了題為《行駛工況與出行特徵在新能源汽車節能評價中的作用》的引導發言，介紹了北京與上海私家車行駛工況與出行特徵、不同行駛工況對車輛能耗的影響以及出行特徵對新能源汽車節能的影響：

從2012年開始，清華大學就開始對新能源汽車潛在的節能效果進行評價方法的研究，搭建了基於GPS的車輛出行特徵調查平台，形成系統規範的資料庫，完成了北京和上海兩個超級城市私家車的研究。

一． 北京與上海私家車行駛工況與出行特徵

1. 北京研究進展

從2012年5月到2013年3月，在北京市內共採集了116車，1415天，3467次出行的有效數據。其中節假日（國慶、元旦、春節）199天，佔14.1%；雙休日398天，佔28.1%。出行里程分佈見下圖：

從日里程分佈來看，絕大多數分佈在100km以內，最集中分佈在15 -18km區間，80% 的出行里程在54km以內。數據顯示，私家車單日出行里程平均值在35km。在對北京不同區域的出行數據進行分析后發現，通州、大興等遠郊區，車輛出行里程比較長，在主城區里出行里程短。

2. 上海研究進展

數據來源於上海電動汽車數據中心，時間跨度從 2014 年4月到 2014年12 月，數據量達到了4168 車天，總計 8154 次出行，總里程達到了 13 .9 萬公里。單日出行里程在15公里以內總計佔到總日均出行里程的44%。日均出行里程33km。可以看出，北京和上海的日均出行里程非常相似。

二． 不同行駛工況對車輛能耗的影響

北京的工況特徵是，三環內高峰時段出行代表中心城區較擁堵工況，五環外非高峰時段出行代表近郊城區較通暢工況。從中心城區往外擁堵情況逐漸改善；五環外行駛工況明顯通暢一些。

通過分析發現，最擁堵的情況下，即城區內高峰期的時候，傳統車油耗接近15L/百公里，而NEDC的工況大概9L，差值較大。純電動的電耗則變化不是非常明顯。PHEV的電耗變化沒有油耗變化劇烈。

三． 出行特徵對新能源汽車節能的影響

上海的數據對PHEV的運行結果表明，依照國家檢測方法為1.6L平均油耗的插電混合動力轎車，上海實際運行的情況表明，小於2L百公里油耗的只佔了10%，2L—3L的佔了20%，有35%的車輛運行平均油耗是在4L—5L，還有25%的車輛平均油耗是在5L—7L的，平均百公里油耗為6.1L。這主要涉及到不同出行里程下，平均油耗的計算方法和出行里程有極大的關係。

精進電動科技股份有限公司創始人兼CEO蔡蔚進行了題為《新能源汽車電機系統的工況能耗》的引導發言：

一．電驅動總成和循環工況

很多人認為不同工況下的能耗主要取決於電池，實際上不同工況下的能耗和怎樣減少能耗主要取決於電驅動總成，電池僅是影響能耗的一部分。電驅動系統由動力總成和傳動總成組成。電池、齒輪箱、電機、電力電子是新能源汽車的核心，這四項集成裝在底盤上就是電動車、和發動機裝在一起搭載的就是混合動力汽車、和燃料電池發動機結合搭載的就是燃料電池汽車。如果先除去電池，剩下減/變速器、電機本體、功率電子控制器、車載充電器、附機電驅系統、總成控制器等，和能耗有關的主要就是這些零部件，即電驅動總成的主要部件。

我長期以來一致認為，純電動汽車中的感應電機沒有永磁電機具有優勢，這也是特斯拉為何經過十餘年努力決定將感應電機改為永磁電機的原因。感應電機低效的主要原因是存在轉子電阻損耗和定子額外電阻損耗，而永磁電機則沒有。儘管通常要求電機、發動機有很高的轉矩特性使汽車有很好的動力性等，但是循環工況實際運行的都是在低速下和低轉矩負載下的情況。

二．乘用車電驅動工況電耗模擬與測試

上圖是某款電動車驅動電機在NEDC工況運行情況，左上方是電機的性能圖，右下方是電機在NEDC工況下綜合運行的狀況。通過分析來說明大概電機在哪個區間如何運行、效率是多少。可以看出，在NEDC工況下，電機並沒有運行在其最高效率區域，但是如果電機高效區的面積增大，擴展到NEDC工況運行區域，那麼對降低NEDC工況下能耗是有利的。因此，設計和評價電機的優劣，取決於的汽車循環工況。根據工況需求去設計產品會更節能，然而大家都希望汽車的動力性好，因此汽車大部分動力總成設計都是過度設計。車輛動力性需要很大的功率和轉矩，如果用NEDC循環工況來評測車輛，實際運行工況是只需要峰值的20-30%甚至10%以下的轉矩/功率來運行車輛。然而質量重、百公里加速快的汽車都能量消耗高，這是節能汽車面臨的挑戰。

上圖是實車按照NEDC工況跑下來的測試結果。我們對該車NEDC下的全部運行點做了統計，該圖上半部分統計的是電驅動狀態，圖中這些數字是該運行點占整個工況運行的百分比，如果把全部數字在NEDC工況下運行的佔比加起來是百分之百，電機的所有發電狀態也是這樣，把它們加起來也是百分之百。

上圖是一台300-350牛頓米左右電機的搭載試驗，可以看出17%、15%、14%的運行點對應的速度基本上從每分鐘2000轉到低於4500轉的範圍內，而且相應轉速區間所需轉矩也非常低。在NEDC工況下所做感應電機和永磁電機的比較，圖表都是測試結果，不是模擬結果。在NEDC工況下，我們選取被測電機的這幾個特殊工況點，主要原因是通過統計發現這幾個工況點運行的比較多。從測試結果可以看到，兩者效率大概差3%左右，個別點甚至差6%，大部分的工況是差2.5—6%之間，也就是說感應電機的效率較低。

三．典型插電混合動力客車工況能耗

當前，新政策要求的單位質量和單位里程能耗不高於0.24Wh/km·kg，要求續航里程200km（等速法），整個電池重量不高於車重的20%，這些新規顯示補貼政策變得更加明智了。在典型的插電混合動力客車的新支持政策下，想要獲得高補貼就要實現有最高的節油率和最低的電池安裝量，這和市場需求是一致的。表明的政策正逐步引導企業跟隨市場的需求。

關於典型城市交通工況分析，我們以典型的12米插電混合動力公交客車為例，對滾阻、車重、制動能量回收、風阻都進行了敏感性的研究，對該大巴車的重量、制動能量回收、風阻等對能耗影響進行了一一分析。據此模擬已經做到了油耗15.27-17升/100公里，目前取得的成果已經考慮了車重下降的貢獻。所以，我認為國家在補貼電池的時候，讓電池別占車重的比例太大是非常重要的一個部分，是一個很好的節能減排發展方向。考慮到測試一致性允許6%的誤差，基本可以做到接近60%的節能，也就是可以拿到國家的最高補貼。除了12米車PHEV外，我們也對10米車的CCBC工況做了分析，結論是10米車油耗14.12升/100公里。同樣，8米車電驅動系統可以做到油耗小於10.4升/100公里。

四．純電動客車工況電耗與對策

純電動客車追求最低的整車成本、最優的EKG、更少的電池安裝量、更長的續航里程和最優的動力性能。目前市場需求與政策指向趨於一致。精進電動的電驅動系統包括直驅電機、電機帶有兩個電磁離合器的兩檔變速箱，用兩檔變速箱來解決現在純電動大巴車的一些起動轉矩和最高車速之間的矛盾問題。在城市公交應用中，由於要求車速不高於70公里/小時，很多的直驅電機可以滿足車輛要求，儘管驅動電機大了一些。但是一旦進入郊區和城際應用，直驅電機有時很難同時滿足爬大坡和提升最高車速的組合要求。

下圖是10米純電動公交客車性能參數，電驅動系統由電機加上一個兩擋變速器組成。無論是從加速性能還是爬坡性能都很優越，和直驅相比回饋能量比較接近， 但是沒有直驅那麼好，這是通過比較得出的一個結論。通過優化運行控制，可以把功率損耗從7千瓦降到了4.8千瓦。

性能優異的電機系統節電效果明顯。搭載精進電動的直驅電機與搭載某競爭對手電筒機的直驅電機的同一款電動大巴，在某一線城市的同一公交線路上經過7天實際運營測評，顯示我們的電機系統每天消耗電池SOC少2-3%。好的電機系統不僅節電而且可延長續航里程。

總而言之，實際車輛循環工況和優秀的電機和電驅動總成都非常重要，應該根據工況設計電驅動系統硬體，並根據工況調校演算法、編寫系統軟體。

五.電驅動系統發展方向預測

電機和純電驅動系統發展方向之一是減小紋波、減少損耗、減少振動和噪音，做好EMC；第二是加大制動能量回收、提高能量回饋效率，這是一個非常重要的節能措施；第三是從控制上要增加電機的性能，同時要用演算法和軟體減小振動和噪音以及EMI，也就是從軟體上解決系統問題。大部分電機系統供應商現今只做到了增加電機的性能，並沒有做到降低噪音等負面影響；對於功率電子系統，現代硅基功率半導體向第三代寬緊帶功率半導體發展；電機的直接油冷也是一個發展方向；電機製造向智能化、數字化方向發展。

我們要從「借補貼佔市場」向未來「全球競爭搶市場」過渡，我認為這是必須要做到的。否則，無論推進雙積分也好、還是鼓勵自主創新也好，如果自身不強的話，結果還是會重蹈傳統車的舊轍：汽車技術因缺乏核心零部件創新而落後於世界，受制於他國。汽車的核心零部件強，的汽車產業則強。新能源汽車和核心零部件評測需要汽車的循環工況。

在本次會議的研討環節，10餘名嘉賓參與了研討交流，部分嘉賓的觀點將於明天在百人會微信公眾平台發出。