11月8日,中国汽车技术研究中心主办了“节能与新能源大数据主题论坛”,本次论坛行业大咖云集,诸多演讲精彩纷呈,可谓是一次百家争鸣的盛况。
图1 2017(第二届)中国汽车与保险大数据产业高峰论坛
其中,中汽中心节能研究部某位专家的演讲尤其精彩,其通过大数据深入浅出的分析了我国汽车产业整体节能水平的现状和问题,并在最后提出了诸多中肯的建议,比如油耗要更加严格、推进电能折算标准、完善基于中国工况的PHEV油耗及测评方法等。
但美中不足的是,作为中汽中心的代表,竟然在最后抛出了这么一句话:“对于怠速启停、制动能量回收等节能技术,从国家发展战略来看,在四阶段内不会给予额外的奖励,但是在五阶段有可能给予节能车一些油耗核算补助。”
此言一出,四座皆惊。
一、循环外技术包括哪些?
根据官方定义,当前循环外技术/装置主要是指乘用车在实际使用中具有明显节能效果、但在现有试验方法中无法(完全)测量的技术/装置。目前国内普遍认可的有换挡提示(Eco-drivingindicatordevice)、怠速启停(Start-StopSystem)、高效空调(Energy-savingairconditioning)、制动能量回收(BrakingEnergyRegenerationSystem)四项。
1、换挡提示
换挡提示主要用于手动挡车型,搭配该功能的车型将在ECU识别判断出换挡时机后,给出合适的升降档提醒,以让驾驶人员操作换挡、从而使发动机更多处于高效工况。
图2 换挡提示功能的基本原理1
实际上这项功能很早以前就在F1赛事上应用,国内合资品牌也在2008年前后开始小规模采用,目前部分自主品牌的手动挡车型也已开始搭载,如哈弗H2、北汽绅宝X35、吉利帝豪等。
图3 2009款大众途观手动挡的换挡提示界面
2、怠速启停
怠速启停俗称STT,工作原理是当车辆遇到红灯或堵车短暂停止时,发动机将自动熄火,当驾驶员重新踏下离合器、油门踏板或松抬刹车的瞬间,发动机重新快速启动,以节省怠速阶段油耗。
图4 搭载怠速启停(STT)功能的车型
虽然STT还存在着抖动等问题,但近几年应用极快,目前合资品牌搭载自动启停功能的车型已经过半,如别克英朗、昂科威,本田CRV更是全系搭载,超过十万元以上自主车型也有标配的趋势。
图5国外关于怠速启停技术应用规模的预测
3、高效空调
顾名思义,高效空调就是具备更高运行效率、且能够显著节省整车能耗的车载空调。由于空调运行需要发动机提供大量能量,且车辆使用空调的频率较高,所以对空调能效优化进行相关研究已成为研究热点。
表1国外对车载高效节能空调的研究项目
年份
国家/地区
主导机构
主研内容
1996-2007年
美国
NERL美国国家可再生能源实验室
汽车成员仓热输入、热负荷、热舒适性
2004-2007年
美、欧
SAE美国机动车工程师学会
EPA美国环保总局
NREL美国国家可再生能源实验室
相关OEM
车载空调能效提升
2012年
美国
CARB加州空气资源委员会
AC17汽车动态速度曲线工况及设备运行测试
2010-2013年
欧盟
JRC欧盟委员会联合研究中心
TNO河岸国家应用科学研究院等
MACTP车用空调油耗测试评价研究
而日本Denso早在2009年就已经开发出了新一代的车载节能空调,主要在加热方面做出了有效的能耗改善,与传统PTC电阻加热空调相比,Denso的空调产品改用热泵形式,具有较为明显的节能效果。当然,目前也有不少零部件企业开发出了相类似的空调产品。
图6 早期Denso热泵空调原理图
4、制动能量回收
制动能量回收系统是指一种能够将制动产生的热能转换成电能,并将其存储在电量储存器内供下次使用的设备。制动能量回收系统并非是新能源汽车的专属设备,混合动力乃至传统动力均可采用,比如马自达i-ELOOP,不过与常见的能量回收系统多采用电池存储电量不同,马自达i-ELOOP采用了电容作为存储单元。
图7 马自达i-ELOOP制动能量回收系统工作原理
二、循环外技术节能效果如何?
回答这个问题前,我们需要对整车能耗做一个基本了解。
很显然,传统汽车(包括混合动力在内)燃油燃烧释放的能量,并非100%用于车轮驱动的有效做功,而是会通过机械能、热能、排气损失等消耗部分能量。
基于某家用A级轿车的整车能量流来看,包含制冷/热在内的热损耗在40%左右,制动能量损失在8%左右,怠速损耗在6%左右。所以,结合前文对四项循坏外技术的性能描述,可以判断循环外技术具有直接的节能效果是毫无疑问的。
图8 基于整车能量流分析的燃油消耗分布情况
问题是节能效果到底能有多少?显然,对于不同的车型和不同的技术水平,根本无法得到精确的统一结果,但仍然可以近似分析。
对于换挡提示,国内江淮汽车技术中心曾经基于某款手动挡车型进行过换挡提示的节油效果对比。试验结果表明,换挡提示在NEDC、FTP75、EC65及市面道路四种情况下均能取得一定的节油效果,节油率最高能达到4.8%。
图9江淮技术中心对换挡提示节能效果的测试分析
对于怠速启停,国外也对其做过专项测试分析,基于NEDC等工况下,怠速启停的节能效果在2-2.5%之间。而BELLFAR汽车实验室的数据也表明,标准1.6升轿车怠速平均油耗约为42ml/min,怠速3分钟的油耗就可以让汽车行驶1公里左右。
图10 怠速启停在不同工况下的能效提升2
对于高效空调,Denso将其与传统PTC空调进行了对比测试,结果表明节电效果极为明显,单位制热量即可节省2kW,按《电动汽车与插电式混合动力汽车能耗折算方法》中的简单折算公式,能取得0.23L/100km的油耗节省,节油率换算过来为3%左右。
图11 Denso对节能空调的对比测试结果
对于制动能量回收,该系统受车辆类型、回收率、工况的影响太大,难以有精确的固定值。基于NEDC循环的油耗贡献有零部件企业给出的数据是在4%-5%,但图10中的评价在1-2%。综合各种工况来看,制动能量回收取得2%左右的节油率较为可信。
所以,总体来看,四项循环外技术叠加后取得5-7%的节油效果,按一辆A级轿车6.5L/100km的综合油耗来简单换算,可取得0.3-0.4L/100km的能耗优化。
三、循环外技术是否该享有政策优待?
众所周知,节能与新能源汽车属于《中国制造2025》的十大重点领域,并在过去几年享受到了极高的优待。比如,节能汽车(以1.6升以下小排量汽车简略代替)在2010—2017年期间还能享受3000元惠民补贴、购置税减半、购置税75折等优惠政策。
图12 1.6升及以下排量乘用车优惠政策示意
再比如,怠速启停曾在国内受到追捧。2009年,根据财政部等联合发布的《节能与新能