中汽研李孟良：“中國(guó)工況”的起因、研究過(guò)程與結(jié)果
圖為中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心資深首席專(zhuān)家李孟良作主題演講
了解更多內(nèi)容，請(qǐng)點(diǎn)擊直播專(zhuān)題：中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇（2018）
2018年1月21日，以“把握全球變革趨勢(shì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展”為主題的中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)百人會(huì)論壇（2018）進(jìn)入第二天的會(huì)議議程。中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心資深首席專(zhuān)家李孟良在上午的“定義未來(lái)引領(lǐng)變革”主題峰會(huì)上作主題演講。
以下為演講實(shí)錄：
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、專(zhuān)家，大家上午好！我是中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心的李孟良，非常高興今天在這里向大家做個(gè)報(bào)告，內(nèi)容是關(guān)于工信部“中國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)品檢測(cè)工況研究和開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目。題目是“中國(guó)工況的起因、研究過(guò)程與結(jié)果”。
匯報(bào)三個(gè)方面內(nèi)容，分別是項(xiàng)目背景、研究過(guò)程以及中國(guó)工況對(duì)車(chē)輛油耗排放的影響。
首先報(bào)告中國(guó)工況項(xiàng)目的起因。
目前全球范圍內(nèi)的汽車(chē)排放能耗檢測(cè)工況主要有美國(guó)、歐洲兩大體系。大家知道，我國(guó)一直采用歐洲的檢測(cè)工況，如圖中藍(lán)線NEDC。
隨著我國(guó)汽車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)，道路交通狀況發(fā)生很大變化，車(chē)輛實(shí)際行駛平均車(chē)速、油耗、排放與實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證結(jié)果差距很大。國(guó)內(nèi)權(quán)威研究趨勢(shì)表明，車(chē)輛能耗認(rèn)證結(jié)果與車(chē)輛的實(shí)際行駛表現(xiàn)狀況不符且差異越來(lái)越大。自然吸氣車(chē)型的油耗差異為28％，增壓車(chē)型為32％，輕型車(chē)整體差異為29％。
油耗差異問(wèn)題主要出哪里？普遍認(rèn)為，問(wèn)題出在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)工況與實(shí)際道路行駛工況存在較大差異，主要包括：1）行駛工況與擋位 2）檢測(cè)工況不包括外部多變的環(huán)境影響；3）也不包括空調(diào)開(kāi)啟等實(shí)際駕駛情況。
歐洲在多年的實(shí)踐中，也發(fā)現(xiàn)NEDC工況的諸多不足，轉(zhuǎn)而采用世界輕型車(chē)測(cè)試工況（WLTC）。但從上的兩張圖上，我們可以看出怠速時(shí)間比和平均速度這兩個(gè)最主要的工況特征，世界工況與歷年來(lái)我國(guó)一些主要的乘用車(chē)實(shí)際工況權(quán)威調(diào)查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果的差異更大。因此我們不能簡(jiǎn)單跟隨歐洲。
為了解決檢測(cè)工況這一瓶頸問(wèn)題，在國(guó)家相關(guān)部委的關(guān)心領(lǐng)導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)多年醞釀和策劃，以及馬凱副總理兩次批示，在財(cái)政部支持下，2015年3月，工信部下達(dá)委托中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心牽頭組織行業(yè)實(shí)施“中國(guó)工況”研究任務(wù)，展開(kāi)為期三年的全面深入研究。
項(xiàng)目以開(kāi)發(fā)法規(guī)檢測(cè)工況為主要目標(biāo)，包括乘用車(chē)和各類(lèi)商用車(chē)的全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)基本工況和附加工況，并制修訂基于新工況的汽車(chē)油耗排放測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)草案。
2017年12月，項(xiàng)目組順利開(kāi)發(fā)完成了項(xiàng)目規(guī)定的輕型、重型汽車(chē)的行駛工況，包括構(gòu)建了2條輕型車(chē)和6條各類(lèi)商用車(chē)的工況曲線。
接下來(lái)，我向大家報(bào)告一下項(xiàng)目的主要研究過(guò)程。大家知道，開(kāi)發(fā)方法是基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)采集是關(guān)鍵。關(guān)于開(kāi)發(fā)方法，先后邀請(qǐng)際國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家進(jìn)行了20余次專(zhuān)題研討會(huì)和行業(yè)大會(huì)，為工況開(kāi)發(fā)提供有力保障。形成了政府監(jiān)督指導(dǎo)、兩級(jí)專(zhuān)家委員會(huì)把關(guān)，行業(yè)廣泛參與、國(guó)際合作的項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)機(jī)制。
項(xiàng)目組借鑒國(guó)內(nèi)、國(guó)際在工況開(kāi)發(fā)方面的經(jīng)驗(yàn)，積極利用現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)、信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等結(jié)合新技術(shù)，在之前僅采集行駛數(shù)據(jù)的單一方法基礎(chǔ)上，增加交通GIS數(shù)據(jù)，以及對(duì)載客特征和空調(diào)使用特征調(diào)查。創(chuàng)造性地形成收集三種不同數(shù)據(jù)類(lèi)型的中國(guó)工況開(kāi)發(fā)技術(shù)路線。
利用交通GIS全道路低頻動(dòng)態(tài)大數(shù)據(jù)，計(jì)算車(chē)輛在四類(lèi)不同速度區(qū)間的實(shí)際周轉(zhuǎn)量及其系數(shù)，更客觀準(zhǔn)確地提供車(chē)輛在四類(lèi)不同速度區(qū)間的行駛宏觀分布。克服了之前規(guī)劃試驗(yàn)路線的主觀性。
在傳統(tǒng)的行駛工況數(shù)據(jù)采集方面，利用CAN+GPRS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多城市、大規(guī)模車(chē)輛同步測(cè)試，保證獲得的數(shù)據(jù)在相同時(shí)間、不同空間的可比性。
具體到工況構(gòu)建。我們借鑒WLTC工況構(gòu)建的先進(jìn)方法，結(jié)合中國(guó)實(shí)際數(shù)據(jù)構(gòu)建工況。這里的實(shí)際，就是我們利用低頻動(dòng)態(tài)大數(shù)據(jù)，用于不同城市得速度-加速度分布加權(quán)，以及不同速度行駛區(qū)間的長(zhǎng)度劃分，以及中國(guó)實(shí)際駕駛工況特征數(shù)據(jù)。
再看關(guān)鍵的數(shù)據(jù)采集
中國(guó)工況涉及面很廣，為了保證數(shù)據(jù)收集和研究工作無(wú)死角，項(xiàng)目組做了充分大量的組織工作，保障數(shù)據(jù)的采集。先后有77個(gè)課題團(tuán)隊(duì)、近1100名科研人員參與其中，在41個(gè)城市展開(kāi)了實(shí)驗(yàn)調(diào)查。
在中國(guó)工況的數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，綜合考慮了人口、汽車(chē)保有量、GDP等多項(xiàng)指標(biāo)以及我國(guó)各典型城市、地區(qū)地理、氣候特點(diǎn)，最終選擇了41個(gè)有代表性的城市，其中包括4個(gè)直轄市、27個(gè)省會(huì)城市以及其他10個(gè)重要的典型城市。這些城市覆蓋了其轄區(qū)。”
典型城市選定后，項(xiàng)目組在每個(gè)城市至少采集了100輛車(chē)的實(shí)際行駛數(shù)據(jù)，并且按照各個(gè)城市車(chē)型分布結(jié)構(gòu)，逐步建立了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集車(chē)隊(duì)。截至2017年9月，項(xiàng)目組在41個(gè)代表性城市建立了約5500輛車(chē)的采集車(chē)隊(duì)（輕型車(chē)、重型車(chē)和新能源汽車(chē)），收集了約4400萬(wàn)公里的運(yùn)動(dòng)特征、動(dòng)力特征和環(huán)境特征數(shù)據(jù)。其中，傳統(tǒng)輕型車(chē)、重型車(chē)、各類(lèi)新能源車(chē)?yán)塾?jì)里程分別為2260萬(wàn)公里、1490萬(wàn)公里和650萬(wàn)公里。相較于世界上規(guī)模最大的WLTC的394輛車(chē)、64.5萬(wàn)KM的開(kāi)發(fā)用數(shù)據(jù)，這是迄今為止全球規(guī)模最大、范圍最廣、參數(shù)最多的調(diào)查，完全能夠全面了解我國(guó)廣闊區(qū)域內(nèi)各類(lèi)車(chē)輛實(shí)際行駛工況研究，以及深入分析工況對(duì)排放和油耗影響的需要。
在乘用車(chē)中，私家車(chē)占80％，公務(wù)車(chē)占6％，出租車(chē)占14％；在商用車(chē)中，公交車(chē)占50％，重型貨車(chē)占22％，城市客車(chē)占8％，中型貨車(chē)占6％，專(zhuān)用車(chē)占13％。各種車(chē)型均有涉及。
下面報(bào)告中國(guó)工況基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的主要特征。
為了驗(yàn)證數(shù)據(jù)的真實(shí)性、合理性和有效性，項(xiàng)目組把采集到的數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)交通大數(shù)據(jù)（滴滴出行、高德交通）及百度GIS交通量大數(shù)據(jù)（GIS）進(jìn)行了對(duì)比。以平均車(chē)速舉例，無(wú)論是比較各城市的平均車(chē)速，還是比較全國(guó)綜合平均車(chē)速，中國(guó)工況與網(wǎng)絡(luò)交通大數(shù)據(jù)及百度GIS交通量大數(shù)據(jù)都較為接近，這表明中國(guó)工況符合中國(guó)實(shí)際。
中國(guó)工況項(xiàng)目組參考WLTC方法，將車(chē)輛運(yùn)行區(qū)間分為低、中、高和超高低四段，計(jì)算了各速度區(qū)間的交通量，以乘用車(chē)為例，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)超高速僅占8％，說(shuō)明我國(guó)車(chē)輛在超高速區(qū)間駕駛數(shù)量比較少，比較符合我國(guó)實(shí)際出行狀況。而用WLTC工況測(cè)試的結(jié)果是，超高速占比18％，與我國(guó)實(shí)際情況相差較大。
為了構(gòu)建準(zhǔn)確的基礎(chǔ)權(quán)重，中國(guó)工況項(xiàng)目組考慮到超高速占比8％不適于構(gòu)建工況，于是將車(chē)輛運(yùn)行區(qū)間劃分為低速、中速和高速三個(gè)區(qū)間，三個(gè)區(qū)間的比重分別為37.4％，38.5％和24.1％。
按照方法論中確定的工況構(gòu)建方法，基于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)建了2條乘用車(chē)和6條各類(lèi)商用車(chē)的工況曲線。
中國(guó)工況平均速度和怠速比較低。比較中國(guó)工況的平均車(chē)速（29km/h）與 “全球工況”（46.5km/h）相比分別相差58.6%；中國(guó)工況怠速比（22%）和全球工況（13%）分別相差40%；80km/h以上車(chē)速時(shí)間比例相差77%。顯示“全球工況”與中國(guó)工況特征有顯著差別，“全球工況”的特征嚴(yán)重偏離我國(guó)實(shí)際工況；
新能源車(chē)方面，新能源車(chē)日出行里程與傳統(tǒng)車(chē)基本一致。
且中國(guó)日出行里程明顯低于歐美國(guó)家。
電動(dòng)車(chē)有較大概率在城區(qū)低速且空調(diào)開(kāi)啟的狀態(tài)下運(yùn)行。
續(xù)駛里程一般難以達(dá)到設(shè)計(jì)水平，存在里程焦慮。相比于純電動(dòng)車(chē)，PHEV用戶(hù)存在較為小的里程焦慮。
最后一部分從中國(guó)工況對(duì)車(chē)輛油耗排放的影響，看看中國(guó)工況改變了什么。
有35家整車(chē)企業(yè)、發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)參與到工況驗(yàn)證中，完成了100余輛車(chē)近500輛次的試驗(yàn)，驗(yàn)證車(chē)輛覆蓋了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主流車(chē)型同時(shí)對(duì)新技術(shù)車(chē)型也有較好的覆蓋。車(chē)型包括傳統(tǒng)乘用車(chē)、EV、PHEV、輕重型商用車(chē)等，輕型車(chē)排量覆蓋0.8～3.7L，重型車(chē)覆蓋不同的類(lèi)型和質(zhì)量段等。
中國(guó)工況油耗平均比NEDC工況更接近實(shí)際了約14%。而全球工況與NEDC的油耗較接近。隨著排量增加，中國(guó)工況/NEDC油耗差異逐步增大。增壓車(chē)型油耗也有一樣規(guī)律。從多角度看，中國(guó)工況油耗都更接近真實(shí)油耗水平。
中國(guó)工況下增壓車(chē)的油耗超過(guò)公告油耗的程度要高于自然吸氣車(chē)型的，這與開(kāi)篇提及的社會(huì)實(shí)際調(diào)查結(jié)論相符。目前增壓技術(shù)車(chē)型市場(chǎng)份額越來(lái)越高，類(lèi)似這類(lèi)節(jié)能技術(shù)的不節(jié)能，也是中國(guó)工況研究的起因之一，其適應(yīng)性和真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能需要“中國(guó)工況”推動(dòng)。
除了工況曲線之外，加載和空調(diào)是油耗差異的另外重要因素。中國(guó)更多乘客增加加載質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致油耗平均高出5.6%。空調(diào)對(duì)油耗的平均影響約為10%，對(duì)新能源車(chē)在高溫制冷和低溫制熱相，分別使續(xù)駛里程平均下降14%和40%。
綜合工況曲線和使用工況的影響，基本解析辨明了報(bào)告開(kāi)始提出實(shí)際油耗和理論油耗有29%的原因。
在排放方面，從這兩張圖大家可以看出的，此圖為CO和HC在三種工況下的排放結(jié)果
本圖是試驗(yàn)車(chē)輛的在三種工況下的NOX排放。研究表明，車(chē)輛大部分能夠滿足國(guó)6a的排放限值，中國(guó)工況/WLTC/ NEDC三種測(cè)試工況的結(jié)果相當(dāng)，差異不明顯。
這是因?yàn)槲矚廪D(zhuǎn)化技術(shù)對(duì)污染排放起了重要作用，這是相比于油耗，污染排放差異不明顯的主要原因。相比油耗能量守恒，污染物排放還有尾氣轉(zhuǎn)化技術(shù)控制，將有害物質(zhì)轉(zhuǎn)換為CO2和H20。汽油機(jī)熱機(jī)后溫度高，尾氣轉(zhuǎn)化技術(shù)具有很高的轉(zhuǎn)化效率，污染物排放的轉(zhuǎn)化不太被工況影響。
限于時(shí)間關(guān)系，重型車(chē)方面就不介紹了，請(qǐng)大家會(huì)下看材料。
最后，談下主要結(jié)論與建議
中國(guó)工況已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成。中國(guó)工況更好地辨明及反映我國(guó)車(chē)輛在中國(guó)道路環(huán)境下的實(shí)際表現(xiàn)。中國(guó)工況油耗更接近真實(shí)油耗水平，而在排放方面，研究車(chē)輛大部分能夠滿足國(guó)6a的排放限值，中國(guó)工況/WLTC/ NEDC三種測(cè)試工況的結(jié)果相當(dāng)，差異不明顯。中國(guó)工況對(duì)正確引導(dǎo)車(chē)輛開(kāi)發(fā)和標(biāo)定，對(duì)促進(jìn)符合我國(guó)交通特征和使用特征的節(jié)能減排技術(shù)的研究和應(yīng)用，都具有重要意義。
國(guó)內(nèi)整車(chē)企業(yè)積極參與了“中國(guó)工況”開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證，已經(jīng)展開(kāi)了中國(guó)工況對(duì)未來(lái)產(chǎn)品影響的評(píng)價(jià)。項(xiàng)目組正積極推進(jìn)“中國(guó)工況”在輕型、重型等各類(lèi)車(chē)型能耗（油耗、電耗）和排放測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用。
目前，“中國(guó)工況”在標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用的主要難點(diǎn)在于輕型車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)。希望國(guó)家能夠抓緊五~六年的過(guò)渡期（五階段油耗限值和國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)b階段計(jì)劃2023年陸續(xù)實(shí)施），協(xié)調(diào)和推進(jìn)油耗和排放測(cè)試檢測(cè)工況向中國(guó)工況統(tǒng)一。
就介紹到這里。謝謝大家聆聽(tīng)！
（根據(jù)發(fā)言整理，未經(jīng)本人審閱）
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