基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的PHEV工作模式辨別與能耗分析

金 勇，臧鵬飛，王 哲

（1.環(huán)球車(chē)享汽車(chē)租賃有限公司，上海 201800；2.同濟(jì)大學(xué) 新能源汽車(chē)工程中心，上海 201800）

汽車(chē)是人類最主要的地面交通工具，但是由于環(huán)境污染、能源危機(jī)等一系列問(wèn)題，汽車(chē)行業(yè)正經(jīng)歷著由傳統(tǒng)燃油汽車(chē)到新能源汽車(chē)的變革[1]。由于新能源汽車(chē)的電氣化和信息化程度更高，所以國(guó)內(nèi)外的許多相關(guān)企業(yè)和科研單位都研發(fā)了新能源汽車(chē)的監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠獲取大量新能源汽車(chē)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)[2]。

國(guó)內(nèi)外的相關(guān)企業(yè)以及業(yè)界專家對(duì)新能源汽車(chē)的運(yùn)行數(shù)據(jù)做了許多方面的處理分析，所獲成果頗豐。丹麥技術(shù)大學(xué)的FETENE等[3]基于電動(dòng)汽車(chē)的大數(shù)據(jù)對(duì)其能耗和行駛里程進(jìn)行估計(jì)。美國(guó)的特斯拉公司將大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)管理質(zhì)量監(jiān)控、服務(wù)維修、用戶習(xí)慣、超級(jí)充電站布局和車(chē)主駕駛行為分析等方面[4]。韓國(guó)嶺南大學(xué)的ARIAS等[5]采用大數(shù)據(jù)技術(shù)預(yù)測(cè)電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。同濟(jì)大學(xué)的吳陽(yáng)博[6]開(kāi)發(fā)了新能源汽車(chē)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于GPRS和Internet可對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的主控制器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池、車(chē)載記錄儀、車(chē)載智能信息單元的狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，具有關(guān)鍵參數(shù)在線繪圖、故障查找和預(yù)警、電動(dòng)汽車(chē)控制參數(shù)的遠(yuǎn)程設(shè)定、車(chē)輛的電子地圖遠(yuǎn)程跟蹤和定位、數(shù)據(jù)回放與分析等功能。北京理工大學(xué)的學(xué)者利用新能源汽車(chē)的大數(shù)據(jù)建立了動(dòng)力電池的故障診斷方法[7]。吉林大學(xué)的田野建立了一套可靠、高效、智能的電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)程監(jiān)控、標(biāo)定和診斷系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、標(biāo)定及診斷功能[8]。

綜上所述，現(xiàn)有的新能源汽車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)處理分析尚停留在續(xù)駛里程估算、駕駛行為、充電行為等常規(guī)分析層面，對(duì)于利用數(shù)據(jù)深入分析車(chē)輛工作模式以及整車(chē)能耗等的相關(guān)研究還較為匱乏，針對(duì)PHEV這類車(chē)型的相關(guān)工作更是少之又少。因此，本文根據(jù)某款PHEV的大量歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用基于時(shí)序關(guān)聯(lián)和劃分的分析方法，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分類、篩選、過(guò)濾、整合及處理，對(duì)純電動(dòng)模式、混合驅(qū)動(dòng)模式、內(nèi)燃機(jī)模式和行車(chē)充電模式等工作模式進(jìn)行辨別，分析每種工作模式下的整車(chē)能耗情況，最后根據(jù)分析結(jié)果對(duì)PHEV的動(dòng)力系統(tǒng)提出改進(jìn)建議。

1 目標(biāo)車(chē)輛簡(jiǎn)介與數(shù)據(jù)說(shuō)明

1.1 目標(biāo)車(chē)輛簡(jiǎn)介

用于研究的目標(biāo)車(chē)輛為某款國(guó)產(chǎn)PHEV，該款車(chē)輛采用1.5T渦輪增壓內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)組合的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并配備13 kWh磷酸鐵鋰動(dòng)力電池，工信部公布的純電行駛里程為70 km。具體的車(chē)輛基本參數(shù)見(jiàn)表1。

該款PHEV采用并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，其工作模式主要分為四種：純電動(dòng)模式、混合驅(qū)動(dòng)模式、內(nèi)燃機(jī)模式和行車(chē)充電模式[9]。純電動(dòng)模式是指動(dòng)力電池提供車(chē)輛所需全部能量，內(nèi)燃機(jī)不工作；混合驅(qū)動(dòng)模式是指內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)輸出力矩驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)，此時(shí)電機(jī)的能量來(lái)自電池組；內(nèi)燃機(jī)模式是指內(nèi)燃機(jī)作為唯一動(dòng)力源，且其輸出的能量全部用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)，電池即不充電也不放電；行車(chē)充電模式是指內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛并通過(guò)發(fā)電機(jī)為電池充電。

表1 PHEV基本參數(shù)

1.2 運(yùn)行數(shù)據(jù)說(shuō)明

該款PHEV的運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)源于上海新能源汽車(chē)公共數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)研究中心，符合上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《新能源汽車(chē)及充電基礎(chǔ)設(shè)施公共數(shù)據(jù)采集規(guī)范》。原始數(shù)據(jù)共32項(xiàng)，在涵蓋車(chē)輛基本行駛參數(shù)的同時(shí)，也包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池等關(guān)鍵零部件的性能參數(shù)，以及充電樁充電電流、電壓等基礎(chǔ)設(shè)施參數(shù)。其中，用于整車(chē)能耗分析的數(shù)據(jù)主要有兩類13項(xiàng)，將同一時(shí)刻采集到的13項(xiàng)數(shù)據(jù)稱為工況點(diǎn)，具體數(shù)據(jù)采集類型和實(shí)際精度見(jiàn)表2。

考慮到數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)效性以及儀器記錄的準(zhǔn)確性，原始數(shù)據(jù)并不能全部準(zhǔn)確真實(shí)地反映車(chē)輛行駛的實(shí)際情況，因此需要對(duì)潛在數(shù)據(jù)的誤差風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)清理，對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)進(jìn)行更正，必要時(shí)刪除部分無(wú)效數(shù)據(jù)以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與可靠，從而確保后續(xù)分析的準(zhǔn)確與可靠。

表2 運(yùn)行數(shù)據(jù)采集類型

通過(guò)調(diào)研現(xiàn)階段新能源汽車(chē)遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的基本情況，可以得出影響數(shù)據(jù)可靠性的因素主要有以下幾點(diǎn)：

1.2.1 數(shù)據(jù)錯(cuò)位

車(chē)載儀器在接收部分信號(hào)時(shí)會(huì)因出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象而導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)位，這屬于儀器自帶的系統(tǒng)誤差，由此出現(xiàn)如時(shí)間間隔、車(chē)輛加速度等相關(guān)參數(shù)與實(shí)際數(shù)值相反的情況，致使后續(xù)分析研究出現(xiàn)不必要的偏差，從而影響分析結(jié)果。

1.2.2 數(shù)據(jù)溢出

新能源汽車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)采用現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)，在發(fā)生電磁干擾或使用非類型安全（non-type-safe）語(yǔ)言等情況下，數(shù)據(jù)計(jì)算與存儲(chǔ)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)溢出現(xiàn)象，即所表示的數(shù)據(jù)超出了計(jì)算機(jī)所能表示的數(shù)據(jù)范圍。此種情況給數(shù)據(jù)處理與分析帶來(lái)了極大干擾，需要在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理前先行將其清理。

1.2.3 數(shù)據(jù)重復(fù)

新能源汽車(chē)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)類型眾多、數(shù)量龐大，在海量數(shù)據(jù)中會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)類型重復(fù)及數(shù)值重復(fù)等現(xiàn)象，該情況在統(tǒng)計(jì)用戶用車(chē)頻次等分析研究方面會(huì)對(duì)結(jié)果造成干擾，需要?jiǎng)h除多余、無(wú)用的數(shù)據(jù)。

1.2.4 數(shù)據(jù)殘缺

新能源汽車(chē)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中存在部分?jǐn)?shù)據(jù)的缺失，如在分析電池健康狀態(tài)的過(guò)程中，在連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)總電池電壓的數(shù)值缺失，將無(wú)法建立完整時(shí)序的電池健康狀態(tài)的演變規(guī)律。

為了解決以上問(wèn)題，采用基于K-means算法[10]的聚類方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清理。K-means算法是經(jīng)典的基于距離的聚類算法，采用歐式距離作為相似性的聚類評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)超出距離范圍外的數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除，快速簡(jiǎn)單，時(shí)間復(fù)雜度近似于線性，對(duì)大數(shù)據(jù)具有較高效率。

2 基于運(yùn)行數(shù)據(jù)的PHEV工作模式辨識(shí)和能耗分析方法

本研究采用的基本方法為基于時(shí)序關(guān)聯(lián)和劃分的分析方法。首先將PHEV歷史靜態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段，并對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、篩選、過(guò)濾、整合及處理，然后對(duì)各數(shù)據(jù)段的工作模式進(jìn)行辨別，最后分析每個(gè)工作模式下的整車(chē)能耗情況。其整體框架如圖1所示。

圖1 整車(chē)能耗分析的整體框架

2.1 數(shù)據(jù)分段

由于車(chē)輛在停止運(yùn)行的過(guò)程中并不會(huì)將數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器，因此需要對(duì)采集到的運(yùn)行數(shù)據(jù)按照采樣間隔進(jìn)行分段，將車(chē)輛連續(xù)運(yùn)行期間所采集到的數(shù)據(jù)分為一個(gè)數(shù)據(jù)段。具體方法為：若相鄰工況點(diǎn)之間的采集間隔大于2 min，則前一個(gè)工況點(diǎn)為上一個(gè)數(shù)據(jù)段的末端數(shù)據(jù)，后一個(gè)工況點(diǎn)為下一個(gè)數(shù)據(jù)段的起始數(shù)據(jù)。

2.2 工作模式辨別

工作模式辨別是指根據(jù)如表2所示的各種數(shù)據(jù)類型判斷PHEV在各數(shù)據(jù)段是處于純電動(dòng)模式、混合驅(qū)動(dòng)模式、內(nèi)燃機(jī)模式和行車(chē)充電模式中的哪一種。

首先判斷PHEV在各數(shù)據(jù)段是否處于純電動(dòng)模式，主要方法有兩種：?jiǎn)挝焕锍谭ê凸β时容^法。采用功率比較法時(shí)，諸如驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩估算、采樣周期過(guò)長(zhǎng)等誤差對(duì)純電動(dòng)模式的判斷影響較大。因此在判定該款PHEV的行駛模式是否為純電動(dòng)模式時(shí)，采用單位里程電耗法進(jìn)行分析。

單位里程電耗法是通過(guò)比較整車(chē)實(shí)際電耗與理論電耗判斷PHEV在當(dāng)前數(shù)據(jù)段的工作模式，具體方法為：若式（1）成立，則認(rèn)為PHEV在該數(shù)據(jù)段處于純電動(dòng)模式，否則就認(rèn)為PHEV在該數(shù)據(jù)段處于非純電動(dòng)模式。

式中：SOCf為數(shù)據(jù)段末的電池SOC值，%；SOC0為數(shù)據(jù)段起始的電池SOC值，%；E為動(dòng)力電池總能量，kWh；L為當(dāng)前數(shù)據(jù)段所覆蓋的行駛里程，km；Ls為工信部公布的純電續(xù)駛里程，km；E*為在標(biāo)準(zhǔn)工況下完成工信部公布的純電續(xù)駛里程所消耗的電能，kWh。

若PHEV在該數(shù)據(jù)段不處于純電動(dòng)模式，則需要進(jìn)一步判斷PHEV在該數(shù)據(jù)段是否處于混合驅(qū)動(dòng)模式或者內(nèi)燃機(jī)模式。具體方法為：當(dāng)車(chē)速大于0且電池的SOC為遞減，即數(shù)據(jù)段滿足式（2）時(shí)，認(rèn)為PHEV在該數(shù)據(jù)段處于混合驅(qū)動(dòng)模式；當(dāng)車(chē)速大于0且電池的SOC不變時(shí)，即數(shù)據(jù)段滿足式（3）時(shí)，認(rèn)為PHEV在該數(shù)據(jù)段處于內(nèi)燃機(jī)模式。

式 中：v為PHEV的 瞬 時(shí) 速 度，km/h；SOCi與SOCi-1分別為該數(shù)據(jù)段中第i個(gè)和第i-1個(gè)工況點(diǎn)的電池SOC數(shù)值，%。

若PHEV在該數(shù)據(jù)段不處于電動(dòng)模式、混合驅(qū)動(dòng)模式和內(nèi)燃機(jī)模式中的任何一種模式，則需再判斷PHEV在該數(shù)據(jù)段是否處于行車(chē)充電模式。由于行車(chē)充電模式與制動(dòng)能量回饋模式具有相似的特性，而制動(dòng)能量回饋的持續(xù)時(shí)間相對(duì)于行車(chē)充電模式要短很多，因此可以先篩選出速度大于0且SOC增加的數(shù)據(jù)段，然后根據(jù)該數(shù)據(jù)段持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)區(qū)分這兩種模式。具體方法為：當(dāng)車(chē)速大于0且數(shù)據(jù)段的持續(xù)時(shí)間大于一定的閾值，即滿足式（4）時(shí)，認(rèn)為PHEV在該數(shù)據(jù)段處于行車(chē)充電模式。

式中：δ為閾值，s。

總結(jié)以上工作模式的辨別方法，可得如圖2所示的流程圖。

圖2 工作模式辨別流程

2.3 各工作模式下的整車(chē)能耗分析方法

2.3.1 純電動(dòng)模式能耗分析方法

由于純電動(dòng)模式下PHEV只消耗電能，因此主要分析其百公里電耗。在篩選出的純電動(dòng)行駛數(shù)據(jù)段中，計(jì)算各數(shù)據(jù)段的電能消耗，以加權(quán)平均的方式計(jì)算每一輛PHEV在純電動(dòng)模式下的百公里電耗，即：

式中：Epure為單車(chē)純電動(dòng)模式的綜合電耗，kWh/100 km；SOCf和SOC0為純電動(dòng)模式數(shù)據(jù)段末端和起始的電池SOC值，%；∑L為單車(chē)純電動(dòng)模式各數(shù)據(jù)段行駛里程的總和，km。

2.3.2 混合驅(qū)動(dòng)模式能耗分析方法

混合驅(qū)動(dòng)模式下，每輛車(chē)的能耗由電耗和油耗兩部分組成。其中電耗計(jì)算方式與純電動(dòng)行駛時(shí)一致，而油耗計(jì)算可由整車(chē)行駛所需能量與電能消耗的差值計(jì)算。

利用每一輛PHEV在混合驅(qū)動(dòng)模式下的數(shù)據(jù)段計(jì)算其百公里電耗，具體計(jì)算方法為：

式中：Ehybrid為混合驅(qū)動(dòng)模式下的百公里電耗，kWh/100 km。

內(nèi)燃機(jī)消耗燃油提供的能量為整車(chē)行駛所需能量與電能消耗的差值，即：

式中：Wv為整車(chē)行駛所需能量，kWh；Wf為整車(chē)行駛克服滾動(dòng)阻力所消耗的能量，kWh；Ww為整車(chē)行駛克服空氣阻力所消耗的能量，kWh；Wa為整車(chē)行駛克服加速阻力所消耗的能量，kWh；Wi為整車(chē)行駛克服坡度阻力所消耗的能量，kWh；Wb為電池提供的電能，kWh；Wo為內(nèi)燃機(jī)輸出的能量，kWh；Qhybrid為混合驅(qū)動(dòng)模式的百公里油耗，L/100 km；ρ為汽油密度，kg/m3；Hμ為汽油低熱值，MJ/kg；η為能量從油箱傳遞到車(chē)輪的效率。

在混合驅(qū)動(dòng)模式下，定義電貢獻(xiàn)度為電能消耗量與整車(chē)行駛所需能量的比值，從而進(jìn)一步反映PHEV在混合驅(qū)動(dòng)模式下的電能參與度，電貢獻(xiàn)度計(jì)算公式為：

2.3.3 行車(chē)充電和內(nèi)燃機(jī)模式能耗分析方法

在行車(chē)充電模式下，內(nèi)燃機(jī)消耗燃油提供能量即為整車(chē)行駛所需能量與動(dòng)力電池增加的能量之和，即：

式中：Qengine為行車(chē)充電模式的百公里油耗，L/100 km。

內(nèi)燃機(jī)模式可以視為行車(chē)充電模式的一個(gè)特例，油耗的計(jì)算方法與公式（9）類似，令其中的Wb=0即可。具體公式為：

3 針對(duì)某批次運(yùn)行數(shù)據(jù)的整車(chē)能耗分析結(jié)果

針對(duì)某批采集自50輛PHEV，時(shí)間跨度為8個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用前文所提出的方法進(jìn)行工作模式的判別和整車(chē)能耗的分析。

3.1 純電動(dòng)模式的能耗分析

根據(jù)式（1）計(jì)算出50輛車(chē)純電動(dòng)模式的行駛里程占總行駛里程的總比例為25.47%，其中單車(chē)純電動(dòng)模式的行駛里程占總行駛里程比例最高為53.68%，最低僅為1.49%。總體來(lái)看，對(duì)于這50輛樣本車(chē)輛，混合驅(qū)動(dòng)模式下的行駛里程明顯高于純電動(dòng)模式下的行駛里程。

50輛車(chē)中純電動(dòng)模式的行駛里程占比在40%以下的車(chē)輛為86%。但在這86%的車(chē)輛中，各純電動(dòng)模式的行駛里程占比區(qū)間內(nèi)的車(chē)輛數(shù)量分布相對(duì)較為均勻，具體分布如圖3所示。

圖3 五十輛車(chē)的純電動(dòng)模式行駛里程占比分布情況

在純電動(dòng)模式行駛里程比例與日均出行里程的關(guān)系方面，當(dāng)日均出行里程為60～70 km時(shí)，純電動(dòng)模式的行駛里程比例最高，為33.55%；當(dāng)日均出行里程在70 km以上時(shí)，純電動(dòng)模式的行駛里程比例最低，為14.29%。這說(shuō)明當(dāng)車(chē)輛純電動(dòng)模式的行駛里程能夠滿足駕駛員每日出行需求的情況下，駕駛員傾向于使用純電動(dòng)模式駕駛汽車(chē)；而當(dāng)車(chē)輛的純電動(dòng)模式的續(xù)駛里程無(wú)法滿足駕駛員出行需求的情況下，駕駛員一方面需要開(kāi)啟混合驅(qū)動(dòng)模式運(yùn)行，另一方面對(duì)于是否運(yùn)行在純電動(dòng)模式下的關(guān)注度也有所降低。具體關(guān)系如圖4所示。

圖4 純電動(dòng)模式的行駛里程比例與日均出行里程的關(guān)系

根據(jù)式（5）計(jì)算出50輛樣本PHEV的純電動(dòng)行駛平均百公里電耗為22.26 kWh，單車(chē)最大平均百公里電耗為40.40 kWh，最小平均百公里電耗為18.95 kWh，見(jiàn)表3。

表3 五十輛PHEV純電動(dòng)模式下百公里電耗的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

統(tǒng)計(jì)50輛樣本PHEV在純電動(dòng)模式下平均百公里電耗分布范圍，純電動(dòng)模式百公里電耗在20 kWh以下的車(chē)輛占比為26%，純電動(dòng)模式百公里電耗在20～25 kWh之間的車(chē)輛占比為60%，其百公里電耗的具體分布如圖5所示。

圖5 純電動(dòng)模式下百公里電耗的PHEV數(shù)量分布

3.2 混合驅(qū)動(dòng)模式的能耗分析

混合驅(qū)動(dòng)模式下PHEV消耗的能量為燃油和電能兩種，因此本文將百公里油耗和百公里電耗一并作為此模式下的能耗指標(biāo)。根據(jù)式（6）和式（7），以加權(quán)平均的方式計(jì)算該款PHEV混合驅(qū)動(dòng)模式的綜合能耗為3.61 kWh/100 km電耗+6.85 L/100 km油耗，具體結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 PHEV混合驅(qū)動(dòng)模式綜合能耗

根據(jù)式（8）計(jì)算車(chē)輛在混合驅(qū)動(dòng)模式下的電貢獻(xiàn)度可知，該款PHEV的混合驅(qū)動(dòng)模式下平均電貢獻(xiàn)度為32.99%，其具體電貢獻(xiàn)度見(jiàn)表5。各電貢獻(xiàn)度區(qū)間的車(chē)輛行駛里程分布如圖6所示。

表5 混合驅(qū)動(dòng)模式下的電貢獻(xiàn)度

圖6 混合驅(qū)動(dòng)模式下電貢獻(xiàn)度的高低分布

PHEV處于混合驅(qū)動(dòng)模式下的工況點(diǎn)中，各個(gè)速度分段的占比如圖7所示。由圖可知，車(chē)輛處于混合驅(qū)動(dòng)模式的工況點(diǎn)中，車(chē)速低于40 km/h的工況點(diǎn)占到50%以上，而這正是內(nèi)燃機(jī)效率較低的工作區(qū)間。因此，能量分配控制策略原則應(yīng)是以電機(jī)驅(qū)動(dòng)替代內(nèi)燃機(jī)效率最低的工況，提高城市工況下的混合驅(qū)動(dòng)模式的電貢獻(xiàn)度，減少內(nèi)燃機(jī)在低效率、高能耗情況下的介入。

圖7 混合驅(qū)動(dòng)模式的工況點(diǎn)在各個(gè)車(chē)速分段的分布

3.3 內(nèi)燃機(jī)模式的能耗分析

根據(jù)式（10），以加權(quán)平均的方式得到樣本PHEV在內(nèi)燃機(jī)模式下行駛時(shí)的平均油耗為8.97 L/100 km，具體見(jiàn)表6，其油耗分布如圖8所示。

表6 內(nèi)燃機(jī)模式百公里油耗

圖8 內(nèi)燃機(jī)模式行駛的百公里油耗分布

50輛樣本PHEV中，96%的車(chē)輛內(nèi)燃機(jī)模式下油耗高于7 L/100 km，而在7 L/100 km以上的各個(gè)油耗范圍內(nèi)分布相對(duì)平均，側(cè)面反映出此時(shí)的油耗與駕駛員的駕駛行為有較大的關(guān)聯(lián)。

3.4 行車(chē)充電模式的能耗分析

根據(jù)式（4）計(jì)算出50輛樣本PHEV在行車(chē)充電模式下的行駛里程占總行駛里程的比例為28.86%。其具體情況見(jiàn)表7。

表7 行車(chē)充電模式行駛里程占比的詳細(xì)情況

行車(chē)充電模式下的行駛里程根據(jù)不同車(chē)速區(qū)間的分布如圖9所示，在此模式下的行駛里程中超過(guò)40%對(duì)應(yīng)的平均車(chē)速介于40～60 km/h，在各細(xì)分區(qū)間中占比最高。在行車(chē)充電模式下，超過(guò)25%的行駛里程中車(chē)速小于40 km/h，而在此低速狀態(tài)下內(nèi)燃機(jī)的效率較低，會(huì)導(dǎo)致油耗的增大。

圖9 行車(chē)充電模式下的平均車(chē)速占比

行車(chē)充電模式下的發(fā)電功率等于電池輸入端電壓與電流之積，即：

式中：Pch為平均發(fā)電功率，kW；Ub為動(dòng)力電池輸入電壓，V；Ib為動(dòng)力電池輸入電流，A。

根據(jù)式（8）計(jì)算每個(gè)行車(chē)充電模式工況點(diǎn)的瞬時(shí)發(fā)電功率。如圖10所示，行車(chē)充電模式下的發(fā)電功率與車(chē)速呈現(xiàn)先增長(zhǎng)后下降的特性，且在增長(zhǎng)過(guò)程中增長(zhǎng)速度趨緩，車(chē)速處于80～100 km/h區(qū)間時(shí)達(dá)到峰值。

圖10 行車(chē)充電模式下發(fā)電功率與車(chē)速的關(guān)系

4 結(jié)論

（1）基于時(shí)序關(guān)聯(lián)和劃分的分析方法，利用PHEV的運(yùn)行數(shù)據(jù)辨別其工作模式并進(jìn)行能耗分析是可行的，能夠多角度、全方位地剖析PHEV的整車(chē)能耗。

（2）車(chē)輛處于混合驅(qū)動(dòng)模式工況點(diǎn)中，車(chē)速低于40 km/h的工況點(diǎn)占到了50%以上，而這恰恰是內(nèi)燃機(jī)效率較低的工作區(qū)間。因此，能量分配控制策略原則應(yīng)是以電機(jī)驅(qū)動(dòng)替代內(nèi)燃機(jī)效率最低的工況，提高城市工況下混合驅(qū)動(dòng)模式的電貢獻(xiàn)度，減少內(nèi)燃機(jī)在低效率、高能耗情況下的介入。

（3）在行車(chē)充電模式中，當(dāng)行駛里程超過(guò)25%時(shí)，PHEV的車(chē)速小于40 km/h，而在此低速狀態(tài)下內(nèi)燃機(jī)的效率不高，會(huì)導(dǎo)致油耗的增大。因此，行車(chē)充電模式應(yīng)盡可能地利用車(chē)輛處于平穩(wěn)連續(xù)的中速或中高速工況。