研究周报 | 有明显节能效果的循环外技术,是否该享有政策优待?

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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。

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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-driving indicator device)、怠速启停(Start-Stop System)、高效空调(Energy-saving air conditioning)、制动能量回收(Braking Energy Regeneration System)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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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%。

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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。

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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。

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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。

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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《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》以及《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》,应用怠速启停系统的汽车属于“弱混汽车”,享受 3000元左右的补贴。在补贴政策刺激下,国内整车企业纷纷跟进怠速起停技术,应用率大增。

然而仅仅两年后,工信部将怠速启停汽车按常规汽车进行《公告》管理,补贴取消,整车企业应用怠速启停技术的步伐也有所放缓。

而到明年1月1日,如无意外情况发生,节能汽车将多年来首次面临即无惠民补贴、也无购置税优惠的境地。与原本平起平坐的新能源汽车相比,更是缺乏炙手可热的补贴、可自由交易的积分、优先路权、牌照费减免、油耗核算数倍优惠等优待,唯一的希望就是能在油耗核算上取得些许优惠。两者待遇相差之大,用天差地别形容不算过分。

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图13  节能汽车/新能源汽车待遇对比

四、循环外原本应享受何种待遇?

根据GB27999-2014《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》相关内容,循环外技术可以根据其节能效果,在计算企业平均燃料消耗量(CAFC值)时减免一定燃料消耗量。

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图14 《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》对循环外技术的优待条款

按该政策规定,由中汽中心牵头起草了《乘用车循环外技术/装置节能效果评价方法第1部分 节能驾驶指示装置》、《第2部分 怠速起停系统》、《第3部分 汽车空调》、《第4部分 再生制动系统》的测试评价标准,目前均已发出征求意见稿。

其中,第1部分对节能驾驶指示装置具体评价方法如图15所示:

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图15  换挡提醒的节能效果评价公式

第2部分对怠速启停具体评价方法如图16所示:

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图16  怠速启停的节能效果评价公式

第3部分对高效空调具体评价方法如图17所示:

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图17  高效空调的节能效果评价公式

第4部分对制动能量回收具体评价方法如图18所示:

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图18  制动能量回收的节能效果评价公式

放出这四张图并没有别的意思,笔者并不想对这四项标准做细枝末节的条分缕析,而只是想说四个事:

1、GB27999-2014作为我国四阶段(2016-2020年)的油耗法规,已经对循环外技术在油耗核算时的优惠做了明确规定。

2、四项技术的测试方法经过行业专家耗费大量心血和时间,反复修订,也完成了征求意见稿,执行优惠的技术条件已初步具备。

3、就在行业翘首期盼这滴水之恩之际,中汽中心的专家竟然公开说出“四阶段不再优惠,五阶段或许会优惠”。试问,节能汽车的最后一点骄傲何存?再请试问,GB27999-2014就是为四阶段制定的,四项循环外技术的测试评价标准也是基于当前现状制定的,如果四阶段不用,五阶段要启用是否需要根据未来情形重新制定?那现在制定这四项标准的意义又何在?

4、在车辆大型化趋势不断加强、整车节能成本急剧攀升、新能源汽车规模尚小的基本现状下,不予节能技术微薄的优待,如何推动汽车节能技术发展?是否会变相鼓励车企被迫大规模使用新能源积分来平衡高额的油耗积分?

五、展望与建议

我们始终认为,新能源汽车是未来大势所趋,也是我国必须重点发力的关键领域,但并不等于节能汽车就应该在新能源汽车强大的光环笼罩下彻底“消失”。

业界普遍认为,在2030年前中国乃至全球的汽车产业仍将以内燃机为主,而如此巨大的体量,若对节能技术不予以重视、不加以鼓励,那么必将导致传统节能汽车的停滞甚至倒退,由此将产生巨额的能源损耗。

所以,笔者恳请在四阶段范围内,在当前传统汽车仍占据99%市场份额的产业格局下,尽快给予节能汽车合理的鼓励和优待——循环外技术油耗减免,给予其足够的生存空间,让汽车业界的相关研发和技术积累在市场中获得应有的回报,让其在循环经济、低碳经济中与新能源汽车技术一起,发挥应有的作用。

君子务本,本立而道生。 

文献参考:

[1]:《换挡提示功能的匹配与标定技术研究》吴 琼,李卫兵,韩 俊 (安徽江淮汽车股份有限公司技术中心,合肥 230601)

[2]:《Potential of energy efficiency technologies in reducing vehicle consumption under type approval and real world conditions》GeorgiosTriantafyllopoulosAnastasiosKontsesDimitriosTsokolisLeonidasNtziachristosZissisSamaras

来源:第一电动网

作者:智电汽车

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