美國通用公司(GM)去年首次在日本亮相雪佛蘭沃藍達(Chevrolet Volt)增程式電動車(E-REV)，立即引起日本社會各界的廣泛關(guān)注。

　　依筆者對新能源汽車的研究，所謂增程式實際上與插電串聯(lián)式混合動力的技術(shù)路線是一致的。日本早稻田大學教授大聖泰弘的研究報告證實，同樣的設(shè)計和制造水平，串聯(lián)方式可以比并聯(lián)方式更省油，并與混聯(lián)混合動力的節(jié)油水平相當。并且，串聯(lián)方式比并聯(lián)和混聯(lián)的結(jié)構(gòu)更簡單，更有利于向純電驅(qū)動方向過渡。

　　圖1 三種插電混合動力的節(jié)油效果

　　日本”能源充分利用研究會”代表、Univeral能源研究技術(shù)顧問堀雅夫，對沃藍達這款插電式雙電機驅(qū)動的串聯(lián)式混合動力車(美國稱增程式)同樣倍感興趣。他根據(jù)沃藍達在美國的能耗試驗結(jié)果，按日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省JC08汽車燃料消耗測試方法進行對比與測算后，得出該車純電動(EV)模式下平均能耗84km/L;混合動力模式的能量消耗為126km/L。

　　本文關(guān)注的焦點是：這個令國際汽車界矚目的綜合能量消耗指標是如何實現(xiàn)的?

　　外充電混合動力汽車的能耗特征

圖2 PHEV和E-REV的動力模式及其能耗特征

　　圖2是插電混合動力汽車(PHEV)和增程式電動汽車(E-REV)的動力模式及其能源消耗特征。它清楚地標明了充電、放電、內(nèi)燃機起動等純電動模式和混合的動力(HEV)的系統(tǒng)控制關(guān)系是完全一致的。

　　汽車最初運行(低負荷)階段以充滿電的蓄電池為動力，主要以純電動模式運行。圖中紅色線段為外充電能量消耗部分。

　　當蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC)低至額定水平時，即經(jīng)過外充電運行一定距離之后或與遇高負荷時，發(fā)動機自動起動切換到混合動力模式運行。圖2中藍色線段為混合動力能量消耗部分。

　　日美插電混合動力能耗指標的設(shè)定

　　日美外充電汽車能量消耗評價指標通常有如下幾項：

　　1.綜合能量消耗(km/L)

　　是由外充電EV模式運行的能量消耗與混合動力模式能量消耗經(jīng)綜合計算得出的、評價外混合動力汽車(PHEV)和增程式電動汽車(E-REV)能源消耗水平的代表性指標。

　　綜合性能量消耗指標的評價與計算方法，考慮了以外充電為動力在整個運行過程中所占的比例。

　　2.混合動力能耗(km/L)

　　是汽車在混合動力模式下(Charge Sustaining)行駛時所消耗的能量。

　　3.外充電等價能耗(km/L)

　　是汽車在純電動模式下用外部充電力(Charge Depleting)行駛時所消耗的能量。

　　4.外充電行駛里程(km)

　　是汽車充電后，在純電動模式下以充電電力所能行駛的最大距離。

　　5.充電電力行駛能耗(km/kWh)

　　是汽車在充電后，以純電動模式行駛時所消耗的電力。

　　6.一次充電的電力消耗(kWh/次)

　　是汽車一次充電所消耗的電力。

　　沃藍達的美國EPA能耗測試結(jié)果

　　按美國EPA標準，沃藍達的能耗測試結(jié)果分別為：

　　1.純電動模式區(qū)間

　　(1)在純電動模式下以充電電力所能行駛的最大距離為56 km(35 miles);

　　(2)充電電力行駛與汽油等價能量消耗量為39 km/L(93 MPGe)，MPGe表示用英里和加侖恒量的等效油耗);

　　(3)160km(100mile)運行所消耗的電力為36 kWh;

　　(4)一次充電消耗電量12.9kWh/次;

　　(5)年運行24000km(15000 mile)所消耗的電費為601美元。

　　2)混合動力模式區(qū)間

　　(1)汽油燃料的最大續(xù)駛里程553 km(344 miles);

　　(2)汽油燃料消耗16 km/L(37 MPG);

　　(3)160km(100mile)運行所消耗的燃料10.2 L(2.7 gallons);

　　(4)年運行24000km(15000 mile)所消耗的汽油費為1302美元。

　　美國EPA與日本JC08標準之間的數(shù)據(jù)關(guān)系

　　采用美國EPA和日本JC08兩種能耗標準，測試同一個車型可以得出兩種評價結(jié)果。但是，兩組能耗數(shù)據(jù)之間存在穩(wěn)定的數(shù)據(jù)關(guān)系(表1)。公認可將這個常數(shù)作為EPA和JC08純電動汽車電力消耗和混合動力汽車燃料消耗的推算結(jié)果。 

　　　表1 采用 EPA和JC08標準對同一車型的試結(jié)果

　　據(jù)此，堀雅夫推薦，將JC08能量消耗/EPA能量消耗=1.5，作為推定沃藍達采用日本JC08標準測試的推定值。

　　推算沃藍達JC08標準能耗

　　按JC08能量消耗/EPA能量消耗=1.5的數(shù)據(jù)關(guān)系，沃藍達JC08標準充電電力行駛能耗=6.5 km/kWh;混合動力燃料消耗=24 km/L;充電電力的行駛里程=84km;純電動模式所占行程比例=0.81(參照圖3選取)。

　　圖3 純電動模式所占行程比例UF

　　根據(jù)日本國土交通省提供的外充電汽車綜合能耗計算關(guān)系式：

　　FC(P) = 1 / { UF/ FC(E) + ( 1 - UF ) / FC(H) }

　　式中：

　　FC(P) : 外充電混合動力綜合能量消耗 [km/L]

　　FC(E) : 外充電電力能量消耗 [km/L]

　　FC(H) : 混合動力能量消耗[km/L]

　　UF : 純電動模式所占行程比例[-]

　　可計算得到雪佛蘭沃藍達JC08標準綜合能量消耗FC(P)=126 km/L。

　　沃藍達與普銳斯的能耗對比

　　表2為沃藍達與豐田普銳斯兩款車型能耗對比。從中可以看出，沃藍達的綜合燃料消耗，即每升燃料的行駛能力相當于豐田普銳斯的2.2.倍，這是一個令日本業(yè)界折服的數(shù)字。

　表2 沃藍達與普銳斯兩款車型的能量消耗

　　沃藍達是一款不同于一般意義上的純電動或混合動力汽車。額定載客4人的5門三廂轎車，除了可以用電池、電機驅(qū)動之外，還配置了一臺排量1.4L、最大輸出功率63kW的16氣門4缸發(fā)動機。

　　內(nèi)燃機不僅可以驅(qū)動發(fā)電機為電池補充電力，而且還能直接以機械方式輸出動力至變速器。在不同氣溫條件與道路環(huán)境下，可以純電動(EV)模式行駛40～60km;能夠在滿油箱(35.2L)情況下，另外延長續(xù)駛里程553km;可任選經(jīng)濟、功率、爬坡三種操作模式;最高車速可達160km/h;0至96km/h的加速時間不足9s;0至402m距離的加速時間不足17s……。

　　筆者期待我國插電式混合動力(增程式)電動汽車產(chǎn)品也能緊隨其后，盡快趕上這個先進水平。

　　本文作者供職于《人民公交》雜志社

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