基于ADVISOR的汽車燃油經濟性對比分析

文亦驍，黃科程

（西華大學機械工程與自動化學院，四川成都610039）

基于ADVISOR的汽車燃油經濟性對比分析

文亦驍，黃科程

（西華大學機械工程與自動化學院，四川成都610039）

燃油經濟性是電動汽車優于傳統汽車的一個重要方面。以混合動力汽車以及傳統汽車為例，采用ADVISOR軟件在美國UDDS工況下對兩種車輛進行燃油經濟性分析，得出混合動力汽車和傳統汽車的燃油消耗。并對仿真結果進行深層分析，研究兩種汽車的經濟性能。

燃油經濟性；混合動力汽車

0 前言

隨著汽車工業的發展，混合動力汽車技術已經日趨成熟。由于不存在續航問題，混合動力汽車的燃油經濟性問題越來越受到重視［1］。汽車制造商已經將燃油經濟性問題視作新能源汽車的關鍵環節。

混合動力汽車是指采用常規燃料，同時配備蓄電池和電動機來改善其動力和排放的車型。可主動進行能量回收，將制動產生的機械能轉變為電能儲存在電池中。按照動力系統結構又可分為串聯式混合動力汽車 （SHEV）、并聯式混合動力汽車（PHEV）以及混聯式混合動力汽車 （CHEV）。優點：無續航不足問題；相比傳統汽車更加環保節能；不用充電。缺點：仍有尾氣排放；結構復雜。

采用混聯式混合動力汽車與傳統汽油車作對比，應用ADVISOR仿真軟件，進行混合動力汽車與傳統汽油車在美國UDDS工況下的實際道路燃油經濟性測試，并在此基礎上對測試結果進行分析。

1 混合動力汽車燃油消耗

1.1 HEV省油原理

混合動力汽車的驅動單元由電動驅動單元和比傳統功率小的汽油機兩部分組成。當汽油機發出的功率大于汽車行駛驅動功率時，通過發電機把多余的能量存儲在蓄電池中［2］；當蓄電池電量充足時可以關閉汽油機完全由電動機驅動汽車行駛，此時，混合動力汽車工作在純電動狀態，實現零排放。例如，當車速低于100 km／h時，通過汽車中控顯示屏的示意圖可以看見一串代表電能的綠色箭頭從電池流入車輪，這說明此時動力完全由電動機提供，如圖1所示。

當電動機的功率小于汽車行駛驅動功率時，汽油機協助電動機工作。例如當車速高于100 km／h或急加速時，顯示屏上新增一串棕色箭頭指向車內，代表汽油機介入并與電動機配合工作，如圖2所示。

在日常使用時行車電腦會遵循電能優先的原則進行動力分配，無須人為控制。

混合動力汽車還可以通過2種方式進行行駛途中充電：方式一，汽油機工作的同時為蓄電池充電。除了急加速或上坡等狀態下需要汽油機和電動機配合工作以外，通常情況下汽油機工作時電動機會停止工作，并且汽油機會為電池充電。方式二，制動力充電，即制動時能量會被逆向存入蓄電池［3］。混合動力汽車的動力模式如圖3所示。

1.2 研究方法

應用ADVISOR仿真軟件，根據美國城市驅動工況CYC＿UDDS進行燃油消耗情況模擬。每次為10個循環工況，分別對混合動力汽車與傳統燃油汽車進行仿真模擬。

圖4所示為美國CYC＿UDDS工況圖，表1列出了詳細的工況參數。

表1 UDDS工況參數

2 ADVISOR模型建立

為了體現仿真實驗的公平性，此次仿真建立在車輛的選擇上做了充分考慮。混合動力汽車與傳統燃油汽車在選擇時盡量顧及了各個方面，兩車車身質量以及發動機排量上基本一致。車輛主要參數如表2所示。

表2 仿真車輛參數

混合動力汽車汽車技術參數設定如圖5所示，傳統燃料汽車技術參數設定如圖6所示。

3 仿真與分析

設定好車身參數之后，對仿真參數進行設置。此次仿真采用的是美國UDDS循環工況，循環工況重復次數設置為10，其他仿真參數均設置為默認值，未進行加速度和爬坡性能測試。仿真參數輸入界面選擇循環工況如圖7所示。

最后仿真得出的混合動力汽車燃油消耗情況如圖8所示，傳統燃油汽車油耗情況如圖9所示。

從數據可以看出：混合動力汽車百公里油耗僅為5.3 L，傳統汽車百公里油耗達到7.1 L，這是由于混合動力汽車采用發動機作為主要動力源。電機和電池通過提供附加轉矩進行功率調峰，使系統獲得足夠的瞬時功率。

圖10、圖11中圖 （a）描述了車速跟隨循環工況的運行曲線；圖 （b）描述了能量儲存系統SOC的變化曲線；圖 （c）是排放曲線，可以看到混合動力汽車各種污染排放較傳統燃油汽車低；圖 （d）是燃料轉換裝置燃油消耗。混合動力汽車能量儲存系統SOC從接近滿值降到一半之后有一個小幅上升過程，這應為發動機通過前面敘述的2種方式向電動機充電，從而SOC可以一直保持在初始電量一半的狀態［4］。如圖10所示。

通過對比仿真結果發現：在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統不需要工作；電池電量低于60%時，輔助動力系統起動：當車輛能量需求較大時，輔助動力系統與蓄電池組同時為驅動系統提供能量；當車輛能量需求較小時，輔助動力系統為驅動系統提供能量的同時，還給蓄電池組進行充電。由于蓄電池組的存在，使發動機工作在一個相對穩定的工況，使其排放得到改善。

4 結論

通過分析車輛UDDS行駛工況的燃油經濟性可以看出，混合動力汽車在城市工況下具有一定的燃油經濟性。并可以得到如下結論：

（1）混合動力汽車較相同級別的傳統燃油汽車更具燃油經濟性，如果提高混合程度以及蓄電池的蓄能，混合動力汽車會有更加優秀的燃油消耗表現［5］。

（2）混合動力汽車由于在啟停時發動機會向能量電池充電，發動機頻繁加速，增加了瞬時油耗。

【1】范立云，隆武強，馬修真，等.組合發動機混合動力電動汽車燃油經濟性的分析［J］.內燃機學報，2009，27（6）：540－545.

【2】張曉輝，張輝，于紅秀，等.混合動力電動汽車提高燃油經濟性特點分析［J］.專用汽車，2007（8）：13－15.

【3】谷中麗，王素貞，李軍求，等.混合動力車輛多目標控制能量管理策略研究［J］.北京理工大學學報，2006，26（6）：487－491.

【4】曾小華，宮維鈞.ADVISOR2002電動汽車仿真與再開發應用［M］.北京：機械工業出版社，2014：88－89.

【5】徐梟，王仁廣，周榮，等.基于ADVISOR的混合動力汽車燃油經濟性分析［J］.汽車零部件，2009（4）：61－63.

中國汽車工業協會2015年8月信息發布會在京舉行

2015年8月11日下午，中國汽車工業協會信息發布會在京召開。發布會由中國汽車工業協會副秘書長師建華主持，來自新華社、中央電視臺等70多家媒體的記者參加了本次發布會。中國汽車工業協會常務副會長、秘書長董揚就行業熱點問題回答了記者的提問。中國汽車工業協會行業信息部主任陳士華發布了2015年7月汽車及摩托車工業經濟運行情況；中國汽車工業協會技術部主任師于光介紹了汽車零部件再制造產品“以舊換再”試點工作有關情況及政策解讀；奇瑞汽車有限公司董事長尹同躍發布奇瑞公司的轉型發展情況。尼爾森中國區汽車行業總監趙新智介紹了題為新常態下的新能源汽車消費變局的 “中國汽車消費者研究白皮書”。

（來源：互聯網）

Analysis of Vehicle Fuel Economy Based on ADVISOR

WEN Yixiao，HUANG Kecheng
（School of Mechanical Engineering and Automation，Xihua University，Chengdu Sichuan 610039，China）

Fuel economy is an important indicator that electric vehicle is better than conventional vehicle.Based on hybrid vehicles and conventional vehicle，fuel economy analysiswas taken under the UDDS condition by using the ADVISOR software.The fuel consumptions of the hybrid vehicles（EV）and the conventional vehicleswere concluded.The economic performances of the two kinds of vehicleswere analyzed by simulation.

Fuel economy；Hybrid vehicle

2015－04－01

文亦驍 （1990—），男，碩士研究生，研究方向為精密儀器及機械。E?mail：wenyixiao098＠163.com。