基于ADVISOR的汽车燃油经济性对比分析

文亦骁，黄科程

（西华大学机械工程与自动化学院，四川成都610039）

基于ADVISOR的汽车燃油经济性对比分析

文亦骁，黄科程

（西华大学机械工程与自动化学院，四川成都610039）

燃油经济性是电动汽车优于传统汽车的一个重要方面。以混合动力汽车以及传统汽车为例，采用ADVISOR软件在美国UDDS工况下对两种车辆进行燃油经济性分析，得出混合动力汽车和传统汽车的燃油消耗。并对仿真结果进行深层分析，研究两种汽车的经济性能。

燃油经济性；混合动力汽车

0 前言

随着汽车工业的发展，混合动力汽车技术已经日趋成熟。由于不存在续航问题，混合动力汽车的燃油经济性问题越来越受到重视［1］。汽车制造商已经将燃油经济性问题视作新能源汽车的关键环节。

混合动力汽车是指采用常规燃料，同时配备蓄电池和电动机来改善其动力和排放的车型。可主动进行能量回收，将制动产生的机械能转变为电能储存在电池中。按照动力系统结构又可分为串联式混合动力汽车 （SHEV）、并联式混合动力汽车（PHEV）以及混联式混合动力汽车 （CHEV）。优点：无续航不足问题；相比传统汽车更加环保节能；不用充电。缺点：仍有尾气排放；结构复杂。

采用混联式混合动力汽车与传统汽油车作对比，应用ADVISOR仿真软件，进行混合动力汽车与传统汽油车在美国UDDS工况下的实际道路燃油经济性测试，并在此基础上对测试结果进行分析。

1 混合动力汽车燃油消耗

1.1 HEV省油原理

混合动力汽车的驱动单元由电动驱动单元和比传统功率小的汽油机两部分组成。当汽油机发出的功率大于汽车行驶驱动功率时，通过发电机把多余的能量存储在蓄电池中［2］；当蓄电池电量充足时可以关闭汽油机完全由电动机驱动汽车行驶，此时，混合动力汽车工作在纯电动状态，实现零排放。例如，当车速低于100 km／h时，通过汽车中控显示屏的示意图可以看见一串代表电能的绿色箭头从电池流入车轮，这说明此时动力完全由电动机提供，如图1所示。

当电动机的功率小于汽车行驶驱动功率时，汽油机协助电动机工作。例如当车速高于100 km／h或急加速时，显示屏上新增一串棕色箭头指向车内，代表汽油机介入并与电动机配合工作，如图2所示。

在日常使用时行车电脑会遵循电能优先的原则进行动力分配，无须人为控制。

混合动力汽车还可以通过2种方式进行行驶途中充电：方式一，汽油机工作的同时为蓄电池充电。除了急加速或上坡等状态下需要汽油机和电动机配合工作以外，通常情况下汽油机工作时电动机会停止工作，并且汽油机会为电池充电。方式二，制动力充电，即制动时能量会被逆向存入蓄电池［3］。混合动力汽车的动力模式如图3所示。

1.2 研究方法

应用ADVISOR仿真软件，根据美国城市驱动工况CYC＿UDDS进行燃油消耗情况模拟。每次为10个循环工况，分别对混合动力汽车与传统燃油汽车进行仿真模拟。

图4所示为美国CYC＿UDDS工况图，表1列出了详细的工况参数。

表1 UDDS工况参数

2 ADVISOR模型建立

为了体现仿真实验的公平性，此次仿真建立在车辆的选择上做了充分考虑。混合动力汽车与传统燃油汽车在选择时尽量顾及了各个方面，两车车身质量以及发动机排量上基本一致。车辆主要参数如表2所示。

表2 仿真车辆参数

混合动力汽车汽车技术参数设定如图5所示，传统燃料汽车技术参数设定如图6所示。

3 仿真与分析

设定好车身参数之后，对仿真参数进行设置。此次仿真采用的是美国UDDS循环工况，循环工况重复次数设置为10，其他仿真参数均设置为默认值，未进行加速度和爬坡性能测试。仿真参数输入界面选择循环工况如图7所示。

最后仿真得出的混合动力汽车燃油消耗情况如图8所示，传统燃油汽车油耗情况如图9所示。

从数据可以看出：混合动力汽车百公里油耗仅为5.3 L，传统汽车百公里油耗达到7.1 L，这是由于混合动力汽车采用发动机作为主要动力源。电机和电池通过提供附加转矩进行功率调峰，使系统获得足够的瞬时功率。

图10、图11中图 （a）描述了车速跟随循环工况的运行曲线；图 （b）描述了能量储存系统SOC的变化曲线；图 （c）是排放曲线，可以看到混合动力汽车各种污染排放较传统燃油汽车低；图 （d）是燃料转换装置燃油消耗。混合动力汽车能量储存系统SOC从接近满值降到一半之后有一个小幅上升过程，这应为发动机通过前面叙述的2种方式向电动机充电，从而SOC可以一直保持在初始电量一半的状态［4］。如图10所示。

通过对比仿真结果发现：在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态，其能量输出可以满足车辆要求，辅助动力系统不需要工作；电池电量低于60%时，辅助动力系统起动：当车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；当车辆能量需求较小时，辅助动力系统为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行充电。由于蓄电池组的存在，使发动机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改善。

4 结论

通过分析车辆UDDS行驶工况的燃油经济性可以看出，混合动力汽车在城市工况下具有一定的燃油经济性。并可以得到如下结论：

（1）混合动力汽车较相同级别的传统燃油汽车更具燃油经济性，如果提高混合程度以及蓄电池的蓄能，混合动力汽车会有更加优秀的燃油消耗表现［5］。

（2）混合动力汽车由于在启停时发动机会向能量电池充电，发动机频繁加速，增加了瞬时油耗。

【1】范立云，隆武强，马修真，等.组合发动机混合动力电动汽车燃油经济性的分析［J］.内燃机学报，2009，27（6）：540－545.

【2】张晓辉，张辉，于红秀，等.混合动力电动汽车提高燃油经济性特点分析［J］.专用汽车，2007（8）：13－15.

【3】谷中丽，王素贞，李军求，等.混合动力车辆多目标控制能量管理策略研究［J］.北京理工大学学报，2006，26（6）：487－491.

【4】曾小华，宫维钧.ADVISOR2002电动汽车仿真与再开发应用［M］.北京：机械工业出版社，2014：88－89.

【5】徐枭，王仁广，周荣，等.基于ADVISOR的混合动力汽车燃油经济性分析［J］.汽车零部件，2009（4）：61－63.

中国汽车工业协会2015年8月信息发布会在京举行

2015年8月11日下午，中国汽车工业协会信息发布会在京召开。发布会由中国汽车工业协会副秘书长师建华主持，来自新华社、中央电视台等70多家媒体的记者参加了本次发布会。中国汽车工业协会常务副会长、秘书长董扬就行业热点问题回答了记者的提问。中国汽车工业协会行业信息部主任陈士华发布了2015年7月汽车及摩托车工业经济运行情况；中国汽车工业协会技术部主任师于光介绍了汽车零部件再制造产品“以旧换再”试点工作有关情况及政策解读；奇瑞汽车有限公司董事长尹同跃发布奇瑞公司的转型发展情况。尼尔森中国区汽车行业总监赵新智介绍了题为新常态下的新能源汽车消费变局的 “中国汽车消费者研究白皮书”。

（来源：互联网）

Analysis of Vehicle Fuel Economy Based on ADVISOR

WEN Yixiao，HUANG Kecheng
（School of Mechanical Engineering and Automation，Xihua University，Chengdu Sichuan 610039，China）

Fuel economy is an important indicator that electric vehicle is better than conventional vehicle.Based on hybrid vehicles and conventional vehicle，fuel economy analysiswas taken under the UDDS condition by using the ADVISOR software.The fuel consumptions of the hybrid vehicles（EV）and the conventional vehicleswere concluded.The economic performances of the two kinds of vehicleswere analyzed by simulation.

Fuel economy；Hybrid vehicle

2015－04－01

文亦骁 （1990—），男，硕士研究生，研究方向为精密仪器及机械。E⁃mail：wenyixiao098＠163.com。