美國(guó)通用公司(GM)去年首次在日本亮相雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)(Chevrolet Volt)增程式電動(dòng)車(chē)(E-REV)，立即引起日本社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。

　　依筆者對(duì)新能源汽車(chē)的研究，所謂增程式實(shí)際上與插電串聯(lián)式混合動(dòng)力的技術(shù)路線是一致的。日本早稻田大學(xué)教授大聖泰弘的研究報(bào)告證實(shí)，同樣的設(shè)計(jì)和制造水平，串聯(lián)方式可以比并聯(lián)方式更省油，并與混聯(lián)混合動(dòng)力的節(jié)油水平相當(dāng)。并且，串聯(lián)方式比并聯(lián)和混聯(lián)的結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，更有利于向純電驅(qū)動(dòng)方向過(guò)渡。

　　圖1 三種插電混合動(dòng)力的節(jié)油效果

　　日本”能源充分利用研究會(huì)”代表、Univeral能源研究技術(shù)顧問(wèn)堀雅夫，對(duì)沃藍(lán)達(dá)這款插電式雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的串聯(lián)式混合動(dòng)力車(chē)(美國(guó)稱(chēng)增程式)同樣倍感興趣。他根據(jù)沃藍(lán)達(dá)在美國(guó)的能耗試驗(yàn)結(jié)果，按日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省JC08汽車(chē)燃料消耗測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比與測(cè)算后，得出該車(chē)純電動(dòng)(EV)模式下平均能耗84km/L;混合動(dòng)力模式的能量消耗為126km/L。

　　本文關(guān)注的焦點(diǎn)是：這個(gè)令國(guó)際汽車(chē)界矚目的綜合能量消耗指標(biāo)是如何實(shí)現(xiàn)的?

　　外充電混合動(dòng)力汽車(chē)的能耗特征

圖2 PHEV和E-REV的動(dòng)力模式及其能耗特征

　　圖2是插電混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)和增程式電動(dòng)汽車(chē)(E-REV)的動(dòng)力模式及其能源消耗特征。它清楚地標(biāo)明了充電、放電、內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)等純電動(dòng)模式和混合的動(dòng)力(HEV)的系統(tǒng)控制關(guān)系是完全一致的。

　　汽車(chē)最初運(yùn)行(低負(fù)荷)階段以充滿(mǎn)電的蓄電池為動(dòng)力，主要以純電動(dòng)模式運(yùn)行。圖中紅色線段為外充電能量消耗部分。

　　當(dāng)蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC)低至額定水平時(shí)，即經(jīng)過(guò)外充電運(yùn)行一定距離之后或與遇高負(fù)荷時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起動(dòng)切換到混合動(dòng)力模式運(yùn)行。圖2中藍(lán)色線段為混合動(dòng)力能量消耗部分。

　　日美插電混合動(dòng)力能耗指標(biāo)的設(shè)定

　　日美外充電汽車(chē)能量消耗評(píng)價(jià)指標(biāo)通常有如下幾項(xiàng)：

　　1.綜合能量消耗(km/L)

　　是由外充電EV模式運(yùn)行的能量消耗與混合動(dòng)力模式能量消耗經(jīng)綜合計(jì)算得出的、評(píng)價(jià)外混合動(dòng)力汽車(chē)(PHEV)和增程式電動(dòng)汽車(chē)(E-REV)能源消耗水平的代表性指標(biāo)。

　　綜合性能量消耗指標(biāo)的評(píng)價(jià)與計(jì)算方法，考慮了以外充電為動(dòng)力在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中所占的比例。

　　2.混合動(dòng)力能耗(km/L)

　　是汽車(chē)在混合動(dòng)力模式下(Charge Sustaining)行駛時(shí)所消耗的能量。

　　3.外充電等價(jià)能耗(km/L)

　　是汽車(chē)在純電動(dòng)模式下用外部充電力(Charge Depleting)行駛時(shí)所消耗的能量。

　　4.外充電行駛里程(km)

　　是汽車(chē)充電后，在純電動(dòng)模式下以充電電力所能行駛的最大距離。

　　5.充電電力行駛能耗(km/kWh)

　　是汽車(chē)在充電后，以純電動(dòng)模式行駛時(shí)所消耗的電力。

　　6.一次充電的電力消耗(kWh/次)

　　是汽車(chē)一次充電所消耗的電力。

　　沃藍(lán)達(dá)的美國(guó)EPA能耗測(cè)試結(jié)果

　　按美國(guó)EPA標(biāo)準(zhǔn)，沃藍(lán)達(dá)的能耗測(cè)試結(jié)果分別為：

　　1.純電動(dòng)模式區(qū)間

　　(1)在純電動(dòng)模式下以充電電力所能行駛的最大距離為56 km(35 miles);

　　(2)充電電力行駛與汽油等價(jià)能量消耗量為39 km/L(93 MPGe)，MPGe表示用英里和加侖恒量的等效油耗);

　　(3)160km(100mile)運(yùn)行所消耗的電力為36 kWh;

　　(4)一次充電消耗電量12.9kWh/次;

　　(5)年運(yùn)行24000km(15000 mile)所消耗的電費(fèi)為601美元。

　　2)混合動(dòng)力模式區(qū)間

　　(1)汽油燃料的最大續(xù)駛里程553 km(344 miles);

　　(2)汽油燃料消耗16 km/L(37 MPG);

　　(3)160km(100mile)運(yùn)行所消耗的燃料10.2 L(2.7 gallons);

　　(4)年運(yùn)行24000km(15000 mile)所消耗的汽油費(fèi)為1302美元。

　　美國(guó)EPA與日本JC08標(biāo)準(zhǔn)之間的數(shù)據(jù)關(guān)系

　　采用美國(guó)EPA和日本JC08兩種能耗標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試同一個(gè)車(chē)型可以得出兩種評(píng)價(jià)結(jié)果。但是，兩組能耗數(shù)據(jù)之間存在穩(wěn)定的數(shù)據(jù)關(guān)系(表1)。公認(rèn)可將這個(gè)常數(shù)作為EPA和JC08純電動(dòng)汽車(chē)電力消耗和混合動(dòng)力汽車(chē)燃料消耗的推算結(jié)果。 

　　　表1 采用 EPA和JC08標(biāo)準(zhǔn)對(duì)同一車(chē)型的試結(jié)果

　　據(jù)此，堀雅夫推薦，將JC08能量消耗/EPA能量消耗=1.5，作為推定沃藍(lán)達(dá)采用日本JC08標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的推定值。

　　推算沃藍(lán)達(dá)JC08標(biāo)準(zhǔn)能耗

　　按JC08能量消耗/EPA能量消耗=1.5的數(shù)據(jù)關(guān)系，沃藍(lán)達(dá)JC08標(biāo)準(zhǔn)充電電力行駛能耗=6.5 km/kWh;混合動(dòng)力燃料消耗=24 km/L;充電電力的行駛里程=84km;純電動(dòng)模式所占行程比例=0.81(參照?qǐng)D3選取)。

　　圖3 純電動(dòng)模式所占行程比例UF

　　根據(jù)日本國(guó)土交通省提供的外充電汽車(chē)綜合能耗計(jì)算關(guān)系式：

　　FC(P) = 1 / { UF/ FC(E) + ( 1 - UF ) / FC(H) }

　　式中：

　　FC(P) : 外充電混合動(dòng)力綜合能量消耗 [km/L]

　　FC(E) : 外充電電力能量消耗 [km/L]

　　FC(H) : 混合動(dòng)力能量消耗[km/L]

　　UF : 純電動(dòng)模式所占行程比例[-]

　　可計(jì)算得到雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)JC08標(biāo)準(zhǔn)綜合能量消耗FC(P)=126 km/L。

　　沃藍(lán)達(dá)與普銳斯的能耗對(duì)比

　　表2為沃藍(lán)達(dá)與豐田普銳斯兩款車(chē)型能耗對(duì)比。從中可以看出，沃藍(lán)達(dá)的綜合燃料消耗，即每升燃料的行駛能力相當(dāng)于豐田普銳斯的2.2.倍，這是一個(gè)令日本業(yè)界折服的數(shù)字。

　表2 沃藍(lán)達(dá)與普銳斯兩款車(chē)型的能量消耗

　　沃藍(lán)達(dá)是一款不同于一般意義上的純電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車(chē)。額定載客4人的5門(mén)三廂轎車(chē)，除了可以用電池、電機(jī)驅(qū)動(dòng)之外，還配置了一臺(tái)排量1.4L、最大輸出功率63kW的16氣門(mén)4缸發(fā)動(dòng)機(jī)。

　　內(nèi)燃機(jī)不僅可以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)為電池補(bǔ)充電力，而且還能直接以機(jī)械方式輸出動(dòng)力至變速器。在不同氣溫條件與道路環(huán)境下，可以純電動(dòng)(EV)模式行駛40～60km;能夠在滿(mǎn)油箱(35.2L)情況下，另外延長(zhǎng)續(xù)駛里程553km;可任選經(jīng)濟(jì)、功率、爬坡三種操作模式;最高車(chē)速可達(dá)160km/h;0至96km/h的加速時(shí)間不足9s;0至402m距離的加速時(shí)間不足17s……。

　　筆者期待我國(guó)插電式混合動(dòng)力(增程式)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品也能緊隨其后，盡快趕上這個(gè)先進(jìn)水平。

　　本文作者供職于《人民公交》雜志社

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