1.1 动力性和经济性概述
1.1.1 动力性的定义和指征
汽车作为一种运输工具,运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。动力性是汽车各种性能中最基本、最重要的性能。汽车动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。
汽车动力性主要有三个关键指征:
1)最高车速:是指在水平良好的路面上汽车能达到的最高行驶速度。最高车速受限于两方面因素:一是驱动单元的最大转速与传动系统传动比之间的平衡;二是车辆牵引力与阻力之间的平衡。
2)爬坡能力:是指车辆能以某一恒定速度克服的最大坡度。显然,该坡度是汽车在一档时能行驶的最大坡度,因为一档时汽车的牵引力是最大的。
3)加速时间:是指车辆在水平良好的路面上,从低速 u 1 加速到高速 u 2 所需要的时间,包括原地起步加速时间( u 1 =0)和超车加速时间( u 1 ≠0)。
1.1.2 经济性的定义和指征及整车能耗测试工况
1.经济性的定义和指征
汽车的经济性是指车辆行驶一定距离所消耗的能量,或者车辆消耗单位能量能够行驶的距离。经济性的主要性能指征为能耗和续驶里程。对于不同能量源的车型,有不同的评价方式:
1)燃油汽车:一般通过循环工况下,每行驶100km的油耗(L/100km),或者每加仑油耗可行驶的里程数(mile/gal)来评价。
2)纯电动汽车:一般通过循环工况下,每行驶100km的电耗(kW·h/100km)和纯电续驶里程(km)评价。
3)混合动力汽车:一般通过循环工况下,每行驶100km的油耗(L/100km)(加权计算)和纯电续驶里程(km)评价。
2.整车能耗测试工况
汽车实际的经济性受包括道路状况、交通状况、天气环境和车辆驱动形式等因素的影响,在实际道路上测试能耗或续驶里程并不是一个理想的途径,其结果也不具代表性。为此,各国有关部门联合众多汽车企业,定义了一系列可重复、具有一定代表性的标准测试工况来测试能耗和续驶里程,乘用车主要的循环工况包括NEDC、WLTC、CLTC-P和EPA。常用循环工况的基本信息见表1-1。
表1-1 常用循环工况的基本信息

(1)NEDC工况 NEDC全称为“New European Driving Cycle”,即“新欧洲行驶循环”。NEDC工况车速谱如图1-1所示,包括以下两个阶段:
1)四个UDC(市区)工况:(0~195s)×4。
2)一个EUDC(市郊)工况:780~1180s。

图1-1 NEDC工况车速谱
自我国实施机动车排放测试标准以来,便一直采用欧洲NEDC行驶工况。但随着汽车保有量的快速增长,我国道路交通状况发生巨大变化,有关部门、企业和用户日渐发现以NEDC工况为基准所优化标定的汽车,实际油耗与法规认证结果偏差越来越大。同时,汽车的能源种类、电器种类不断丰富,现有的NEDC工况不再适于评价现有车辆的节能效果。NEDC工况将逐步退出历史舞台。
(2)WLTC工况 WLTC工况全称为“Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle”,即“全球轻型汽车测试循环”。WLTC车速谱如图1-2所示,包括以下四个阶段:
1)低速段:0~589s。
2)中速段:590~1022s。
3)高速段:1023~1477s。
4)超高速段:1478~1800s。
我国WLTC工况标准GB 18352.6—2016与UNECE规定的class3b级别车型的车速谱有一定的差异,如图1-3所示,考虑到车速允许有±2km的偏差,这一影响甚微。

图1-2 WLTC工况车速谱

图1-3 WLTC工况高速段中国与欧洲标准的差异
(3)CLTC-P工况 CLTC-P工况全称为“China Light-duty Vehicle Test Cycle-Passenger”,即“中国轻型乘用车测试循环”,它是CATC的一部分。CLTC-P工况车速谱如图1-4所示。

图1-4 CLTC-P工况车速谱
(4)EPA测试工况 EPA(Environmental Protection Agency)测试工况是美国国家环境保护局制定的用来衡量乘用车(不包括轻型货车和重型车辆)尾气排放和燃油经济性的测试程序。目前,EPA测试程序更新于2008年,包括四项测试,分别为城市工况(FTP-75)、高速工况(HWFET)、激烈驾驶工况(SFTP US06)、空调使用工况(SFTP SC03)。FTP-75工况车速谱如图1-5所示,由以下三个阶段组成:

图1-5 FTP-75工况车速谱
1)冷起动过渡阶段,0~505s。
2)过渡阶段,包括了稳态阶段,506~1369s,以及热浸阶段,持续时间为9~11min(图1-5中未包括此阶段)。
3)热起动过渡阶段,1370~1874s。
HWFET运行两次,两次运行之间的最大间隔时间为17s。第一次运行是车辆预处理,第二次运行是实际测试与排放测量。HWFET工况车速谱如图1-6所示。

图1-6 HWFET工况车速谱
SFTP US06是为了弥补FTP-75工况在激烈驾驶、高速行驶或者急加速等方面的一些不足而设计的,该工况从2008年正式施行。SFTP US06工况车速谱如图1-7所示。

图1-7 SFTP US06工况车速谱
SFTP SC03工况主要测试与空调相关的内燃机负荷和排放量。测试时需要开启空调,实验室温度为35℃,该工况从2008年正式施行。SFTP SC03工况车速谱如图1-8所示。

图1-8 SFTP SC03工况车速谱