基于大數(shù)據(jù)的乘用車油耗與續(xù)駛里程研究

董學(xué)鋒

（北京長(zhǎng)城華冠汽車研發(fā)有限公司，北京 101300）

主題詞： 燃油乘用車 燃油消耗 續(xù)駛里程 大數(shù)據(jù)

1 前言

在中國(guó)汽車保有量不斷增加，汽車節(jié)能減排的大背景下，電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等新能源汽車都已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)多年，作為傳統(tǒng)的純?nèi)加推囈延邪俣嗄甑陌l(fā)展史，其技術(shù)不斷進(jìn)步，產(chǎn)品也越來(lái)越好。但由于石油燃料是不可再生的和燃油車的污染物排放，尤其是近年燃油車被認(rèn)為是霧霾的主要貢獻(xiàn)者，因此燃油車或多或少被人們所詬病。這一是促進(jìn)了燃油車以節(jié)能減排為中心的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，二是促進(jìn)了新能源汽車的多樣化研發(fā)，其目的是殊途同歸，既要一如既往地滿足人們出行和物流的需求，還要節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境。在新能源汽車開(kāi)發(fā)或使用時(shí)，往往與人們較熟知的傳統(tǒng)燃油車作比較，比如續(xù)駛里程，總有“電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程要與汽油車相當(dāng)”等說(shuō)詞在業(yè)界回響。本文利用現(xiàn)有乘用車的大數(shù)據(jù)，用統(tǒng)計(jì)的方法分析、推算汽油乘用車?yán)m(xù)駛里程的區(qū)域范圍。隨著技術(shù)的進(jìn)步和汽車油耗的不斷降低，油箱容積也需相應(yīng)減小；油箱小了，整車整備質(zhì)量又會(huì)下來(lái)，油耗又會(huì)進(jìn)一步降低。從而進(jìn)入節(jié)能減排的良性循環(huán)。

2 燃油消耗、油箱容積與整車整備質(zhì)量

2.1 燃油消耗與整車整備質(zhì)量

對(duì)于燃油汽車，國(guó)家對(duì)其燃油消耗量是有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和限值要求的，其限值是基于整車整備質(zhì)量的。因此本文基于市場(chǎng)汽油乘用車的燃油消耗量（NEDC）與對(duì)應(yīng)整車整備質(zhì)量數(shù)據(jù)開(kāi)始進(jìn)行分析，設(shè)整車整備質(zhì)量為橫坐標(biāo)，油耗為縱坐標(biāo)，繪出的散點(diǎn)圖1，用線性趨勢(shì)線表達(dá)。

圖1的中心線為燃油消耗

式中M為整車整備質(zhì)量。

式（2）幾乎覆蓋了所有汽油乘用車燃油消耗量的范圍。

圖1 燃油消耗與整車整備質(zhì)量的關(guān)系

2.2 燃油箱容積與整車整備質(zhì)量

燃油箱的容積大小，決定了一次的最大加油量，但同時(shí)作為整車整備質(zhì)量的一部分，燃油箱越大，整車整備質(zhì)量也隨之越大，1 L燃油（連同相應(yīng)增容的箱體）近1 kg的質(zhì)量。因此控制了燃油箱的大小，也就控制了整車整備質(zhì)量，對(duì)節(jié)能減排有利。

將車型樣本按整車整備質(zhì)量對(duì)應(yīng)的燃油箱容積的制做成二維散點(diǎn)圖（圖2），圖中的平均趨勢(shì)線表述為T(mén)r。

圖2 燃油箱容積與整車整備質(zhì)量

式中M為整車整備質(zhì)量，Tr是燃油箱的容積。

整個(gè)區(qū)域的散點(diǎn)基本上可以由斜線Tr=1.2×(37.5M+3）和斜線Tr=0.8×(37.5M+3所包圍。如果用整車整備質(zhì)量作為設(shè)計(jì)輸入選擇燃油箱容積Tr。

式中k=0.8～1.2，從減重的角度，k選下限為好。

2.3 燃油消耗與燃油箱容積

關(guān)聯(lián)樣本中的燃油消耗率與燃油箱的容積，看二者的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)圖3，其中縱坐標(biāo)是燃油消耗率，橫坐標(biāo)由整車整備質(zhì)量換成了相應(yīng)的燃油箱容積，散點(diǎn)圖的中心表達(dá)式為：

圖3區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)，基本在斜線ge=0.7×(0.128Tr)和斜線ge=1.4×(0.128Tr)之間的區(qū)域內(nèi)，從此可得出ge=(0.7～1.4)×(0.128Tr)。如果設(shè)計(jì)時(shí)，燃油消耗率的目標(biāo)ge已先確定，可由此式算出燃油箱的容積。為了一個(gè)燃油箱產(chǎn)品通用多個(gè)車型及不同排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，燃油箱的容積可按油耗高的計(jì)算。

圖3 燃油消耗率與燃油箱容積

3 用戶眾測(cè)的燃油消耗量[2]

3.1 轎車手動(dòng)擋的燃油消耗

如前所述，燃油消耗率是在特定的“NEDC工況”下測(cè)定的，通常稱為綜合油耗（或公告油耗），在售車的隨車文件中都能查到。受到使用載荷、道路條件、季節(jié)、駕駛等眾多因素的影響，汽車用戶的實(shí)際油耗肯定是大于公告油耗的，圖4是用戶眾測(cè)油耗與“NEDC工況”下測(cè)得的綜合油耗的對(duì)比圖，其數(shù)據(jù)主要來(lái)自“小熊網(wǎng)站”。圖中的中心線為：gs=1.18ge，其含義是用戶眾測(cè)油耗平均值是綜合油耗的1.18倍，有些最大達(dá)到了1.4倍。

圖4 轎車用戶眾測(cè)油耗（手動(dòng)擋）

3.2 轎車自動(dòng)擋的燃油消耗

自動(dòng)擋轎車的用戶眾測(cè)油耗與“NEDC工況”下的綜合油耗的關(guān)系由圖5表示，自動(dòng)擋轎車的用戶眾測(cè)油耗平均線是：gs=1.32ge，即用戶眾測(cè)油耗的平均值是綜合油耗的1.32倍。圖5中也有超過(guò)了1.6倍的樣本點(diǎn)。而3.1中的手動(dòng)擋平均值是1.18倍，顯然，自動(dòng)擋比手動(dòng)擋油耗更高。

3.3 SUV車型的燃油消耗

SUV車型在中國(guó)很流行，用戶喜歡“高大上”，喜歡“居高臨下”的感覺(jué)。但SUV車型高大，整車整備質(zhì)量大、風(fēng)阻大、有全驅(qū)模式，油耗高也是必然的，自動(dòng)擋SUV的眾測(cè)油耗情況見(jiàn)圖6，平均眾測(cè)油耗是綜合油耗的1.29倍，最大的超過(guò)1.5倍。同是自動(dòng)擋，3.2的圖5，轎車的倍數(shù)雖大，但實(shí)際數(shù)值比SUV小得多，SUV的整備質(zhì)量大，其綜合油耗數(shù)值本身也大。

圖5 轎車用戶眾測(cè)油耗（自動(dòng)擋）

圖6 SUV用戶眾測(cè)油耗（自動(dòng)擋）

4 燃油車的續(xù)駛里程

4.1 NEDC續(xù)駛里程

用燃油箱容積除以NEDC工況油耗（綜合油耗）可得汽車一箱油可行駛的里程，因?yàn)橛玫木C合油耗，這里稱之為NEDC續(xù)駛里程，以示區(qū)別。總體共1 416個(gè)樣本車型，對(duì)應(yīng)整車整備質(zhì)量展開(kāi)的散點(diǎn)圖見(jiàn)圖7中的左側(cè)部分；按50 km的長(zhǎng)度分組計(jì)數(shù)，即將續(xù)駛里程分成：200、250、300、350…Sn+50，以此類推，(Sn±25)km的樣本數(shù)，都合算為Sn的樣本數(shù)。從而得到各個(gè)里程區(qū)域的樣本數(shù)（或者說(shuō)是車型數(shù)），見(jiàn)圖7右側(cè)部分柱狀圖；從圖7中可以看出，800（±25）km的樣本數(shù)最多，為187個(gè)（車型數(shù)），乘用車NEDC續(xù)駛里程的計(jì)算平均值也是800 km；最少是400 km的僅一個(gè)車型，450 km的有5個(gè)車型，當(dāng)然也有最多的是1 150 km的共14個(gè)車型。

4.2 電動(dòng)與汽油車 NEDC續(xù)駛里程對(duì)比

將2019年的電動(dòng)乘用車（448個(gè)車型）與本文的汽油車樣本（1 416個(gè)車型）進(jìn)行比較見(jiàn)圖8，目前電動(dòng)車主流產(chǎn)品NEDC續(xù)駛里程為400 km，有4個(gè)車型達(dá)到了650 km的級(jí)別[1]，汽油車平均是800 km，但600 km的有111個(gè)車型，汽油車?yán)m(xù)航600 km已足夠。

圖7 續(xù)駛里程與整車整備質(zhì)量

圖8 電動(dòng)與汽油車?yán)m(xù)駛里程對(duì)比

4.3 汽油車用戶實(shí)際續(xù)駛里程的推算

乘用車的用戶眾測(cè)實(shí)際油耗如按1.3倍的綜合油耗計(jì)算，即本節(jié)將NEDC的油耗值乘1.3或?qū)EDC續(xù)駛里程直接除以1.3，作為推算的用戶實(shí)際續(xù)駛里程，得到圖9的柱狀圖，平均值是600 km，最小的300 km，僅一個(gè)車型；最多的是900 km，有5個(gè)車型。

圖9 推算實(shí)際續(xù)駛里程

5 結(jié)束語(yǔ)

為推進(jìn)節(jié)能減排，合理選擇燃油箱的容積是必要的，實(shí)際續(xù)駛里程可控制在450～550 km，或設(shè)定NEDC續(xù)駛里程為550～700 km；通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)乘用車?yán)m(xù)駛里程的統(tǒng)計(jì)分析，加深了對(duì)續(xù)駛里程的認(rèn)知，為汽油車和電動(dòng)車的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策劃與設(shè)計(jì)提供參考。