11月8日,中國汽車技術研究中心主辦了“節(jié)能與新能源大數(shù)據(jù)主題論壇”,本次論壇行業(yè)大咖云集,諸多演講精彩紛呈,可謂是一次百家爭鳴的盛況。
圖1 2017(第二屆)中國汽車與保險大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)高峰論壇
其中,中汽中心節(jié)能研究部某位專家的演講尤其精彩,其通過大數(shù)據(jù)深入淺出的分析了我國汽車產(chǎn)業(yè)整體節(jié)能水平的現(xiàn)狀和問題,并在最后提出了諸多中肯的建議,比如油耗要更加嚴格、推進電能折算標準、完善基于中國工況的PHEV油耗及測評方法等。
但美中不足的是,作為中汽中心的代表,竟然在最后拋出了這么一句話:“對于怠速啟停、制動能量回收等節(jié)能技術,從國家發(fā)展戰(zhàn)略來看,在四階段內(nèi)不會給予額外的獎勵,但是在五階段有可能給予節(jié)能車一些油耗核算補助。”
此言一出,四座皆驚。
一、循環(huán)外技術包括哪些?
根據(jù)官方定義,當前循環(huán)外技術/裝置主要是指乘用車在實際使用中具有明顯節(jié)能效果、但在現(xiàn)有試驗方法中無法(完全)測量的技術/裝置。目前國內(nèi)普遍認可的有換擋提示(Eco-driving indicator device)、怠速啟停(Start-Stop System)、高效空調(Energy-saving air conditioning)、制動能量回收(Braking Energy Regeneration System)四項。
1、換擋提示
換擋提示主要用于手動擋車型,搭配該功能的車型將在ECU識別判斷出換擋時機后,給出合適的升降檔提醒,以讓駕駛人員操作換擋、從而使發(fā)動機更多處于高效工況。
圖2 換擋提示功能的基本原理1
實際上這項功能很早以前就在F1賽事上應用,國內(nèi)合資品牌也在2008年前后開始小規(guī)模采用,目前部分自主品牌的手動擋車型也已開始搭載,如哈弗H2、北汽紳寶X35、吉利帝豪等。
圖3 2009款大眾途觀手動擋的換擋提示界面
2、怠速啟停
怠速啟停俗稱STT,工作原理是當車輛遇到紅燈或堵車短暫停止時,發(fā)動機將自動熄火,當駕駛員重新踏下離合器、油門踏板或松抬剎車的瞬間,發(fā)動機重新快速啟動,以節(jié)省怠速階段油耗。
圖4 搭載怠速啟停(STT)功能的車型
雖然STT還存在著抖動等問題,但近幾年應用極快,目前合資品牌搭載自動啟停功能的車型已經(jīng)過半,如別克英朗、昂科威,本田CRV更是全系搭載,超過十萬元以上自主車型也有標配的趨勢。
圖5 國外關于怠速啟停技術應用規(guī)模的預測
3、高效空調
顧名思義,高效空調就是具備更高運行效率、且能夠顯著節(jié)省整車能耗的車載空調。由于空調運行需要發(fā)動機提供大量能量,且車輛使用空調的頻率較高,所以對空調能效優(yōu)化進行相關研究已成為研究熱點。
表1 國外對車載高效節(jié)能空調的研究項目
年份 | 國家/地區(qū) | 主導機構 | 主研內(nèi)容 |
1996-2007年 | 美國 | NERL美國國家可再生能源實驗室 | 汽車成員倉熱輸入、熱負荷、熱舒適性 |
2004-2007年 | 美、歐 | SAE美國機動車工程師學會 EPA美國環(huán)??偩?/p> NREL美國國家可再生能源實驗室 相關OEM | 車載空調能效提升 |
2012年 | 美國 | CARB加州空氣資源委員會 | AC17汽車動態(tài)速度曲線工況及設備運行測試 |
2010-2013年 | 歐盟 | JRC歐盟委員會聯(lián)合研究中心 TNO河岸國家應用科學研究院等 | MACTP車用空調油耗測試評價研究 |
而日本Denso早在2009年就已經(jīng)開發(fā)出了新一代的車載節(jié)能空調,主要在加熱方面做出了有效的能耗改善,與傳統(tǒng)PTC電阻加熱空調相比,Denso的空調產(chǎn)品改用熱泵形式,具有較為明顯的節(jié)能效果。當然,目前也有不少零部件企業(yè)開發(fā)出了相類似的空調產(chǎn)品。
圖6 早期Denso熱泵空調原理圖
4、制動能量回收
制動能量回收系統(tǒng)是指一種能夠將制動產(chǎn)生的熱能轉換成電能,并將其存儲在電量儲存器內(nèi)供下次使用的設備。制動能量回收系統(tǒng)并非是新能源汽車的專屬設備,混合動力乃至傳統(tǒng)動力均可采用,比如馬自達i-ELOOP,不過與常見的能量回收系統(tǒng)多采用電池存儲電量不同,馬自達i-ELOOP采用了電容作為存儲單元。
圖7 馬自達i-ELOOP制動能量回收系統(tǒng)工作原理
二、循環(huán)外技術節(jié)能效果如何?
回答這個問題前,我們需要對整車能耗做一個基本了解。
很顯然,傳統(tǒng)汽車(包括混合動力在內(nèi))燃油燃燒釋放的能量,并非100%用于車輪驅動的有效做功,而是會通過機械能、熱能、排氣損失等消耗部分能量。
基于某家用A級轎車的整車能量流來看,包含制冷/熱在內(nèi)的熱損耗在40%左右,制動能量損失在8%左右,怠速損耗在6%左右。所以,結合前文對四項循壞外技術的性能描述,可以判斷循環(huán)外技術具有直接的節(jié)能效果是毫無疑問的。
圖8 基于整車能量流分析的燃油消耗分布情況
問題是節(jié)能效果到底能有多少?顯然,對于不同的車型和不同的技術水平,根本無法得到精確的統(tǒng)一結果,但仍然可以近似分析。
對于換擋提示,國內(nèi)江淮汽車技術中心曾經(jīng)基于某款手動擋車型進行過換擋提示的節(jié)油效果對比。試驗結果表明,換擋提示在NEDC、FTP75、EC65及市面道路四種情況下均能取得一定的節(jié)油效果,節(jié)油率最高能達到4.8%。
圖9 江淮技術中心對換擋提示節(jié)能效果的測試分析
對于怠速啟停,國外也對其做過專項測試分析,基于NEDC等工況下,怠速啟停的節(jié)能效果在2-2.5%之間。而BELLFAR汽車實驗室的數(shù)據(jù)也表明,標準1.6升轎車怠速平均油耗約為42ml/min,怠速3分鐘的油耗就可以讓汽車行駛1公里左右。
圖10 怠速啟停在不同工況下的能效提升2
對于高效空調,Denso將其與傳統(tǒng)PTC空調進行了對比測試,結果表明節(jié)電效果極為明顯,單位制熱量即可節(jié)省2kW,按《電動汽車與插電式混合動力汽車能耗折算方法》中的簡單折算公式,能取得0.23L/100km的油耗節(jié)省,節(jié)油率換算過來為3%左右。
圖11 Denso對節(jié)能空調的對比測試結果
對于制動能量回收,該系統(tǒng)受車輛類型、回收率、工況的影響太大,難以有精確的固定值?;贜EDC循環(huán)的油耗貢獻有零部件企業(yè)給出的數(shù)據(jù)是在4%-5%,但圖10中的評價在1-2%。綜合各種工況來看,制動能量回收取得2%左右的節(jié)油率較為可信。
所以,總體來看,四項循環(huán)外技術疊加后取得5-7%的節(jié)油效果,按一輛A級轎車6.5L/100km的綜合油耗來簡單換算,可取得0.3-0.4L/100km的能耗優(yōu)化。
三、循環(huán)外技術是否該享有政策優(yōu)待?
眾所周知,節(jié)能與新能源汽車屬于《中國制造2025》的十大重點領域,并在過去幾年享受到了極高的優(yōu)待。比如,節(jié)能汽車(以1.6升以下小排量汽車簡略代替)在2010—2017年期間還能享受3000元惠民補貼、購置稅減半、購置稅75折等優(yōu)惠政策。
圖12 1.6升及以下排量乘用車優(yōu)惠政策示意
再比如,怠速啟停曾在國內(nèi)受到追捧。2009年,根據(jù)財政部等聯(lián)合發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》以及《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄》,應用怠速啟停系統(tǒng)的汽車屬于“弱混汽車”,享受 3000元左右的補貼。在補貼政策刺激下,國內(nèi)整車企業(yè)紛紛跟進怠速起停技術,應用率大增。
然而僅僅兩年后,工信部將怠速啟停汽車按常規(guī)汽車進行《公告》管理,補貼取消,整車企業(yè)應用怠速啟停技術的步伐也有所放緩。
而到明年1月1日,如無意外情況發(fā)生,節(jié)能汽車將多年來首次面臨即無惠民補貼、也無購置稅優(yōu)惠的境地。與原本平起平坐的新能源汽車相比,更是缺乏炙手可熱的補貼、可自由交易的積分、優(yōu)先路權、牌照費減免、油耗核算數(shù)倍優(yōu)惠等優(yōu)待,唯一的希望就是能在油耗核算上取得些許優(yōu)惠。兩者待遇相差之大,用天差地別形容不算過分。
圖13 節(jié)能汽車/新能源汽車待遇對比
四、循環(huán)外原本應享受何種待遇?
根據(jù)GB27999-2014《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》相關內(nèi)容,循環(huán)外技術可以根據(jù)其節(jié)能效果,在計算企業(yè)平均燃料消耗量(CAFC值)時減免一定燃料消耗量。
圖14 《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》對循環(huán)外技術的優(yōu)待條款
按該政策規(guī)定,由中汽中心牽頭起草了《乘用車循環(huán)外技術/裝置節(jié)能效果評價方法第1部分 節(jié)能駕駛指示裝置》、《第2部分 怠速起停系統(tǒng)》、《第3部分 汽車空調》、《第4部分 再生制動系統(tǒng)》的測試評價標準,目前均已發(fā)出征求意見稿。
其中,第1部分對節(jié)能駕駛指示裝置具體評價方法如圖15所示:
圖15 換擋提醒的節(jié)能效果評價公式
第2部分對怠速啟停具體評價方法如圖16所示:
圖16 怠速啟停的節(jié)能效果評價公式
第3部分對高效空調具體評價方法如圖17所示:
圖17 高效空調的節(jié)能效果評價公式
第4部分對制動能量回收具體評價方法如圖18所示:
圖18 制動能量回收的節(jié)能效果評價公式
放出這四張圖并沒有別的意思,筆者并不想對這四項標準做細枝末節(jié)的條分縷析,而只是想說四個事:
1、GB27999-2014作為我國四階段(2016-2020年)的油耗法規(guī),已經(jīng)對循環(huán)外技術在油耗核算時的優(yōu)惠做了明確規(guī)定。
2、四項技術的測試方法經(jīng)過行業(yè)專家耗費大量心血和時間,反復修訂,也完成了征求意見稿,執(zhí)行優(yōu)惠的技術條件已初步具備。
3、就在行業(yè)翹首期盼這滴水之恩之際,中汽中心的專家竟然公開說出“四階段不再優(yōu)惠,五階段或許會優(yōu)惠”。試問,節(jié)能汽車的最后一點驕傲何存?再請試問,GB27999-2014就是為四階段制定的,四項循環(huán)外技術的測試評價標準也是基于當前現(xiàn)狀制定的,如果四階段不用,五階段要啟用是否需要根據(jù)未來情形重新制定?那現(xiàn)在制定這四項標準的意義又何在?
4、在車輛大型化趨勢不斷加強、整車節(jié)能成本急劇攀升、新能源汽車規(guī)模尚小的基本現(xiàn)狀下,不予節(jié)能技術微薄的優(yōu)待,如何推動汽車節(jié)能技術發(fā)展?是否會變相鼓勵車企被迫大規(guī)模使用新能源積分來平衡高額的油耗積分?
五、展望與建議
我們始終認為,新能源汽車是未來大勢所趨,也是我國必須重點發(fā)力的關鍵領域,但并不等于節(jié)能汽車就應該在新能源汽車強大的光環(huán)籠罩下徹底“消失”。
業(yè)界普遍認為,在2030年前中國乃至全球的汽車產(chǎn)業(yè)仍將以內(nèi)燃機為主,而如此巨大的體量,若對節(jié)能技術不予以重視、不加以鼓勵,那么必將導致傳統(tǒng)節(jié)能汽車的停滯甚至倒退,由此將產(chǎn)生巨額的能源損耗。
所以,筆者懇請在四階段范圍內(nèi),在當前傳統(tǒng)汽車仍占據(jù)99%市場份額的產(chǎn)業(yè)格局下,盡快給予節(jié)能汽車合理的鼓勵和優(yōu)待——循環(huán)外技術油耗減免,給予其足夠的生存空間,讓汽車業(yè)界的相關研發(fā)和技術積累在市場中獲得應有的回報,讓其在循環(huán)經(jīng)濟、低碳經(jīng)濟中與新能源汽車技術一起,發(fā)揮應有的作用。
君子務本,本立而道生。
文獻參考:
[1]:《換擋提示功能的匹配與標定技術研究》吳 瓊,李衛(wèi)兵,韓 俊 (安徽江淮汽車股份有限公司技術中心,合肥 230601)
[2]:《Potential of energy efficiency technologies in reducing vehicle consumption under type approval and real world conditions》GeorgiosTriantafyllopoulosAnastasiosKontsesDimitriosTsokolisLeonidasNtziachristosZissisSamaras
來源:第一電動網(wǎng)
作者:智電汽車
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