增程混动车型油耗评估指标研究

一、能量背景

在理想状态下，若发动机的热效率是100%，由于汽油的热值大约为44000kJ/kg，那么以92号汽油的密度为0.725kg/mL为计算背景，1升92号汽油能产生的能量为：44000/1000*725=31900kJ。但在现实生活中，总有一部分能量会以热能、机械摩擦等形式损失掉，因此100%的热效率是无法达到的。若以某发动机热效率为46%背景，那么1升92号汽油能产生的能量为：44000/1000*725*46%=14674kJ。

当发动机产生的能量经过车辆的动力传动系统后，由于传动系统的机械摩擦、齿轮和轴承的损耗、以及传动效率等因素的影响，将会再次对能量进行损耗，在当下此损耗值通常在5%-25%之间，这里为了方便计算，取传动系统的综合损耗为10%为例。也就是说，1升92号汽油经过发动机产生的能量到达车轮时，将余下：14674kJ*90%=13206.6kJ。

又由于1kwh的能量为3600kJ，也就是说此时1升92号汽油在46%发动机热效率的背景下，在整车上经过传动系统后，将相当于：13206.6kJ/3600kJ=3.67kwh的电能。在新能源汽车的应用中，百公里耗电量的高低与车载电子系统直接相关，如搭载了冰箱、彩电、大沙发，或在座舱中有高清多联屏或一体屏等娱乐系统，再或者搭载了由诸多传感器构成的智能驾驶系统，这些电子器件的存在都让整车的百公里耗电量得以增加。而要想在新能源汽车上明显地降低耗电量，最直接的方式就是舍弃这些系统，仅保留整车最基础的能耗组件。基于此‘基础状态’，混动车型将实现超长续航。

当采用同款发动机进行串联或并联混动车型开发时，在并联混动状态下，发动机存在直接驱动车辆运行的工况，此时其能量转化过程将如上文所述。而在其发电工况下，由于发动机不直接驱动车辆，而是通过热能与电能的转化，为车辆提供电能。此过程中，发电机、发电机控制器、驱动电机和驱动电机控制器的综合效率相对于动力传动系统的综合效率只高不低。因此，此过程中的能量损耗将低于发动机直驱的工况。

综上所述，在并联混动状态下，由汽油经发动机所产生的能量，在整车应用中的综合效率将介于发动机直驱与单纯发电工况之间。

而在串联混动状态下，由于发动机运行被限制于相对高效区间，且在其运行中无发动机直接驱动车辆的工况存在，因此在整车应用中的综合能量效率将高于并联混动。

二、增程油耗评估指标

在众多增程式车辆中，我们该如何去评估增程动力系统在实车应用中的油耗性能优劣呢？是通过百公里综合油耗的高低对比或是以百公里馈电油耗的高低对比呢？而是事实，此类对比方式并无法对增程动力系统的油耗经济性做出较为公平且准确的评估。

众所周知，增程式汽车是一种串联混动车型，在其运行过程中增程器作为一种能量补充装置，仅为车辆相关系统提供电能补充，而在此过程中并不直接参与车辆驱动动力的输出。也就是说增程器在车载运行中，其能源转换方式必须经过‘油到电’的过程，因此增程式汽车运行所消耗的燃油也必将是在此‘油转电’过程中对燃油的消耗过程。

由于增程式汽车在直接能源消耗上与纯电动汽车一样，皆是以电能为唯一能源，因此增程式汽车的油耗高低便与整车的电耗有着密不可分的关系。而影响整车电耗的如风阻、整备质量、系统消耗等因素在理论上对于增程器自身而言并无直接相关性，但这些因素又与整车电耗直接相关，因此在确保车辆可正常运行的前提下，对于同一套增程器在不同车型上的应用便有了不同的油耗值。

也正是由于不同车辆的耗电量高低并不相同，因此直接以不同车型油耗的高低进行对比，并无法对增程系统的油耗经济性做出较为准确的判断。而为了对比不同厂家增程器产品在整车搭载过程中的油耗经济性，基于‘油转电’的燃油转换效率为对比指标，即每升汽油可发多少电量，通过该指标可以更加准确的对不同车辆的增程器产品进行油耗性能的优劣进行大致的判断。其过程如下示意：

三、案例

3.1.某已上市的中大型增程式汽车，其整备质量为2.5T，搭载容量为42kwh的动力电池，该车在纯电状态下的续航里程为190km。通过此数值我们可近似计算出该车辆的百公里平均耗电量为19.9kwh。又根据官方信息显示，该车辆的百公里馈电油耗为6.9L。也就是说在馈电状态下，若需确保车辆的正常运行，百公里增程器的平均发电量也需要达到19.9kwh，通过计算可得该车辆所搭载的增程器油电转换效率为2.88kwh/L。

3.2.某已上市的中型增程式汽车，其整备质量为2.0T，搭载容量为30.1kwh的动力电池，该车辆在纯电状态下的续航里程为138km。通过此数值我们可以近似计算出该车辆的百公里平均耗电量为19.6kwh。又根据官方信息显示，该车辆的百公里馈电油耗为6.8L，此时可以计算出该车辆所搭载的增程器油电转换效率为2.88kwh/L。虽此车辆与上述案例车辆在市场中的定位以及售价皆有一定差距，但就增程动力系统在油电转换效率上而言，两者处于同一水平。

3.3.某中小型增程式汽车，其整备质量为1.75T，百公里平均耗电量为12.1kwh，其所搭载的增程器油电转换效率为3.87kwh/L（此增程器目前对外销售），此车辆的百公里馈电油耗为3.1L。

整理上述案例如下表：

注：若将文章开头的发动机应用与上表C车型上，由于其1升油可发3.67kwh电能，60L油箱背景下，将可行驶约1820km。

从上述计算值可以看出C车型所搭载的增程器具有最高的油电转换效率，若此产品搭载于A、B两款车型上，将得到如下百公里馈电油耗及续航提升：

四、馈电油耗与综合油耗

在上文中我们所提到的油耗皆为馈电油耗，即在增程混动车型中，车辆运行所需的电能皆来自于燃油的转换，其测试方式可以是让动力电池SOC处于某一定值，通过运行车辆驾驶循环后，保持该SOC的不变甚至有所提升，以此来确保在测试过程中车辆的能源是由增程器所提供的。

综合油耗，这里以WLTC的综合油耗为例，依据《GB/T 19753-2013 轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法》所述，燃油消耗量的公式如下：

而根据混动车型状态，此公式又常可简化为如下：

其中，c₂为馈电油耗，D_e为纯电续航。

依据此公式所得出的WLTC综合油耗，由于会因纯电续航里程的不同具有不同的数值且该值通常都非常小，因此该指标对于增程式汽车的油耗评估并无实际意义。以上述案例中的数值为例，可得如下WLTC综合油耗：

如上表所示，WLTC综合油耗可低至0.45L/100km，但实际上此数值并无法说明动力系统的优劣情况。尽管大多数企业依然会以此数值作为宣传亮点，这里提出，仅希望诸君可进行合理区分。

另外，现如今在国内新能源轻型车市场中，CLTC工况正在成为主要执行标准，在此标准下的车辆油耗将会再次有所下降，但不管标准如何变化，对于不同车型所搭载的增程器系统的燃油经济性而言，以油转电指标进行评估的方式才是最为合适的评估方案。