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随着实际油耗与工况油耗差异的拉大,建立基于实时与实际数据的测量标准势在必行。
在国内,道路交通正逐渐超越工业成为大中型城市主要空气污染源,对车辆油耗与排放的研究则成为一个有意义的课题。据了解,超过80%的乘用车出行,及60%的货运出行发生在城市的中心地区。由于与实际行驶工况脱节,传统交通排放统计方法在结果上有较大的失真度,同时,机动车油耗与排放认证数据往往也存在质疑。以及今年来业内传出的大众“检测门”事件及三菱“燃效门”事件使人们意识到车辆实际上路的油耗、排放与模拟工况之间存在巨大的差异。那么,车辆实际油耗与工况油耗究竟差多少?车辆实际油耗又与哪些因素有关?如何有效实现交通领域节能减排?在现阶段又该建立怎样的测量标准?
随着大数据、云计算、车联网、ICT(实时信息技术)等信息化技术的普及,数据和技术匮乏的局限逐渐消除,实时交通的可行性得到验证,第三方智库机构能源与交通创新中心(以下简称iCET)开始利用各种数据资源(如APPs、ICT等信息平台)分析城市实际油耗发展情况,试图找出其中的根源。
9月21日,iCET在北京举办了“2016 中国乘用车燃料经济性与城市实际排放评估圆桌讨论会”,会上iCET发布了《2016中国乘用车燃料消耗量发展年度报告》、《2016乘用车实际油耗与工况油耗发展年度报告》、《基于ICT的城市交通油耗与排放研究-成都案例》等成果性文件,透过这些报告的部分数据以及图表或许能找到相关答案。
实际与工况油耗差异几何?
iCET基于第三方油耗记录软件——小熊油耗APP近60万有效车型样本数据的研究结果表明:车辆实际油耗与综合工况油耗的差异正在逐年增大,年份越新的车型,其实际油耗与工况油耗的差异越大。2015款车型实际油耗比综合工况油耗要高出27%,这一数据针对2008款车型仅为12%,且自动挡车型平均油耗差异比手动挡车型高出约9%。见图一、图二。
对此,小熊油耗联合创始人孙洪波告诉《汽车观察》,以凯美瑞为例,选取2009年-2015年中国上市车型,根据优步实际油耗调研、小熊油耗数据及工信部发布工况油耗等数据对比分析得出,所有车型的官方油耗与实际油耗存在着一定的差异,差值平均可达20%。
此外,iCET通过研究对比三个典型工况油耗区间(5.9、6.9、7.9 L/100km)的车型发现,整车质量越大,车型实际油耗与工况油耗差异越大,且对应整车质量段内的车型实际油耗与综合工况油耗比值波动范围也相对较大。以6.9 L/100km油耗区间为例,该类别中约有85%的车型实际油耗不仅高于认证值6.9 L/100km,甚至达不到其整备质量对应的油耗限值水平。基于工况油耗数据,企业平均燃料消耗量在2006年-2015年间下降了14%,而基于实际油耗的这一数据只有1.5%,这也意味着从实际油耗的角度出发,机动车的排放水平要远远超出预期。见图三、图四、图五。
差异是怎样造成的?
造成这种实际油耗与工况油耗差异的原因究竟在哪里呢?
“造成实际油耗差异的因素是多方面的,以宝马车系为例,近几年宝马系列车型普遍采用8AMT变速箱,工况测试中对超过5挡之后的换挡没有规定,因此多挡变速箱的应用容易使车辆实际驾驶情况与工况试验之间存在很大不同,进而导致实际油耗与工况油耗之间的差异。”iCET内部人士对《汽车观察》表示。
该人士还表示:油耗差异较高的品牌多以中大型车和豪华型车为主,这些车型排量较大,某些车主在驾驶过程中也可能存在如剧烈加速等不良驾驶习惯,极易导致这类车型的实际油耗远超出综合工况油耗。相反,油耗差异较小的品牌,其产品结构主要以小微型车、紧凑型车和小型MPV为主(见图六)。
事实上,小熊油耗47个车型品牌(样本量均超过1000)的实际油耗数据显示,截至2015年底,47个品牌的实际油耗与综合工况油耗比值平均值为121.9%,其中自主品牌表现抢眼,油耗差异最小的前五品牌中自主品牌占80%,一汽的实际油耗差异平均值仅为106%;实际油耗差异最大的五个品牌分别为宝马(139%)、纳智捷(134%)、沃尔沃(133%)、奥迪(133%)和比亚迪(133%)(见图七)。
具体到某一款车型上,以哈弗H6(1.5T手动版)车型为例,其各地实际油耗数据显示:哈弗 H6 在全国31个省市平均油耗为 9.51L/100km,其工信部综合工况油耗为 7.2L/100km,实际油耗高出综合工况油耗约 32%。西藏、云南、宁夏、甘肃、四川、广西、山西、海南、江苏、浙江、山东、新疆、北京和陕西14个省市的实际油耗值均低于31省市实际油耗均值。有趣的是,吉林、黑龙江和辽宁三省的实际油耗值最高,分别为 10.51,10.47和 10.01L/100km,超出综合工况油耗的比例达到或接近140%,其中吉林和黑龙江两省实际油耗高于全国平均实际油耗10%左右。
另外,基于哈弗H6(1.5T手动版)车型各地实际油耗数据表明,西南部省份的车型油耗差异小于东部和北部省份,这也说明车辆冷启动、车内空调使用等因素对车型实际油耗影响较大。此外,昆明全年的车型实际油耗波动范围最小,实际油耗最大值与最小值仅差0.6L/100km,而这一数据针对哈尔滨则达到1.5L/100km(见图八)。
据了解,目前的官方油耗即工信部燃料消耗量网站发布的数据,是车辆在官方指定的测试机构根据现有循环测试工况得出的结果。而车辆工况油耗测试要按照要求在特定的驾驶环境进行,即便如此,同一辆车在不同测试中也会出现不同的油耗结果。而现实生活中,驾驶情况受到各方面的影响,包括人为因素与外界环境因素,如司机驾驶习惯、车龄、环境温度、拥堵情况等。
也就是说,车辆实际油耗与其行驶速度、车龄、机油性能、环境温度、空调制冷以及驾驶员习惯等多个因素相关,因此实际油耗与工况油耗需要区别对待。 因此,在互联网 技术环境下,利用大数据方法来衡量汽车在实际工况下的性能表现,通过全生命周期评价,完善产业链中各环节的节能减排,将利于促进整个汽车产业链条的可持续性发展。
如何节能减排?
基于上面的研究结果,孙洪波建议,车主改善车辆状态和驾驶习惯,可有效降低实际油耗。他指出,通过减少怠速停车时间、良好控制低转速换挡、保持70~90kn/h匀速行驶、保持正常胎压等良好习惯将有助于节省20%~30%的油耗。
另外,iCET在美国国家地理学会空气与水保护基金的支持下,通过公私领域合作,与优步成都、西南交通大学共同开展工作,在成都进行了一期试点项目研究,通过整合实时城市交通数据,动态地分析城市交通脉络及实时排放。iCET在成都初步研究发现,应用实时数据计算一次出行的碳排放要比传统的推算结果高出44%(普通路况下)和78%(高峰时段下)。宏观来看,成都每天的交通出行碳排放大约为17500吨,比传统方法(测试工况下)估算的结果(11000吨)高出59%。
研究同时发现,80%的交通出行具有较高的重合度(起点和终点相同),即这些出行具有拼车的条件。通过进行数据模型的仿真模拟得出,如果通过拼车使车辆运载利用率提高20%,那么成都市整体的交通碳排放可以降低28%;如果利用率可以提高至60%,那么成都的堵车情况将会明显缓解,同时约70%的城市交通碳排放可以被避免。
也就是说,拼车也可协助实现交通领域节能减排。
怎样的测量标准可行?
从此次报告研究出的结果可以看出,测试工况与实际工况下的排放存在很大差异,这表明传统的计算方法不再适用。
据记者了解,多年来,无论是机动车油耗检测还是排放检测,我国都一直沿用欧盟的NEDC工况体系。“这种工况体系对我国汽车工业初期的发展起到了推动作用,促进了我国汽车节能减排和油耗技术的提升。”中国新能源汽车产品检测工况研究与开发(简称“中国工况”)项目组组长、中国汽车技术研究中心(简称“中汽中心”)副主任吴志新表示,早期,我国汽车工业基础还很薄弱,不具备自主制定工况体系的能力,引用当时较成熟又和我国实际道路情况相近的欧洲工况体系是最好的选择。
在吴志新看来,无论是继承欧盟NEDC工况体系的WLTC(全球轻型车测试循环)工况体系,还是美国加州的工况体系,都不能代表中国的实际情况, 当务之急是尽快推出中国工况,用最贴近我国车辆实际运行的工况体系检测机动车油耗和排放。“随着我国汽车工业的发展和机动车油耗、排放的现实需求,制定中国工况成为一件很迫切的事情。因为,一直以来,机动车油耗、排放测试标准以及国家和地方标准争论的焦点都在工况上。”吴志新说。
据了解,几年前,中汽中心就曾针对我国城市公交车的运行工况进行过研究。“城市公交车的工况研究为我国混合动力公交车节能减排性能的提升起到了积极的促进作用。有了这样的经验,相信中国工况的推出一定会对促进我国汽车工业的发展发挥更好的推动作用。”吴志新说。
iCET内部人士也表示,若要有效地建立城市交通排放治理机制和实现达峰的愿景,需根据实际工况建立科学、客观的移动源排放测量标准,来进行每一次交通出行的排放测量,为每个人精准地提供每次出行所产生的排放影响。
针对城市交通,公私间需要建立数据共享机制,在保障各方数据安全和数据隐私的前提下,实现各方数据系统间的互联互通,并借助“云计算”、“大数据”等新一代的信息化技术来实现公共性数据的跨平台互用,加强整体数据可视度和作业协同性。
吴志新表示,中国工况的数据采集兼具普遍性和典型性,在城市的选择上会综合考虑常住人口、汽车保有量、GDP等多项指标以及我国各典型城市、地区地理、气候特点,力求让数据涵盖我国所有典型路况。“为了让工况更符合实际运行状态,我们会考虑在中国工况的体系内,针对不同城市不同道路情况提出有针对性的工况体系。或许会针对不同典型城市出台不同工况体系,供各城市参考使用。”吴志新说。
“中国工况制定过程中,数据采集量巨大,初步估计可能会有20T的容量,为此,我们专门建立了数据采集和监控平台。吴志新介绍,在数据采集过程中,中国工况项目组创新了数据采集方式,利用了先进的信息传输手段,采用了GPS数据和GIS大数据形式,并自主开发了采集模型,为今后我国相关数据的采集积累了经验。
在国内,道路交通正逐渐超越工业成为大中型城市主要空气污染源,对车辆油耗与排放的研究则成为一个有意义的课题。据了解,超过80%的乘用车出行,及60%的货运出行发生在城市的中心地区。由于与实际行驶工况脱节,传统交通排放统计方法在结果上有较大的失真度,同时,机动车油耗与排放认证数据往往也存在质疑。以及今年来业内传出的大众“检测门”事件及三菱“燃效门”事件使人们意识到车辆实际上路的油耗、排放与模拟工况之间存在巨大的差异。那么,车辆实际油耗与工况油耗究竟差多少?车辆实际油耗又与哪些因素有关?如何有效实现交通领域节能减排?在现阶段又该建立怎样的测量标准?
随着大数据、云计算、车联网、ICT(实时信息技术)等信息化技术的普及,数据和技术匮乏的局限逐渐消除,实时交通的可行性得到验证,第三方智库机构能源与交通创新中心(以下简称iCET)开始利用各种数据资源(如APPs、ICT等信息平台)分析城市实际油耗发展情况,试图找出其中的根源。
9月21日,iCET在北京举办了“2016 中国乘用车燃料经济性与城市实际排放评估圆桌讨论会”,会上iCET发布了《2016中国乘用车燃料消耗量发展年度报告》、《2016乘用车实际油耗与工况油耗发展年度报告》、《基于ICT的城市交通油耗与排放研究-成都案例》等成果性文件,透过这些报告的部分数据以及图表或许能找到相关答案。
实际与工况油耗差异几何?
iCET基于第三方油耗记录软件——小熊油耗APP近60万有效车型样本数据的研究结果表明:车辆实际油耗与综合工况油耗的差异正在逐年增大,年份越新的车型,其实际油耗与工况油耗的差异越大。2015款车型实际油耗比综合工况油耗要高出27%,这一数据针对2008款车型仅为12%,且自动挡车型平均油耗差异比手动挡车型高出约9%。见图一、图二。
对此,小熊油耗联合创始人孙洪波告诉《汽车观察》,以凯美瑞为例,选取2009年-2015年中国上市车型,根据优步实际油耗调研、小熊油耗数据及工信部发布工况油耗等数据对比分析得出,所有车型的官方油耗与实际油耗存在着一定的差异,差值平均可达20%。
此外,iCET通过研究对比三个典型工况油耗区间(5.9、6.9、7.9 L/100km)的车型发现,整车质量越大,车型实际油耗与工况油耗差异越大,且对应整车质量段内的车型实际油耗与综合工况油耗比值波动范围也相对较大。以6.9 L/100km油耗区间为例,该类别中约有85%的车型实际油耗不仅高于认证值6.9 L/100km,甚至达不到其整备质量对应的油耗限值水平。基于工况油耗数据,企业平均燃料消耗量在2006年-2015年间下降了14%,而基于实际油耗的这一数据只有1.5%,这也意味着从实际油耗的角度出发,机动车的排放水平要远远超出预期。见图三、图四、图五。
差异是怎样造成的?
造成这种实际油耗与工况油耗差异的原因究竟在哪里呢?
“造成实际油耗差异的因素是多方面的,以宝马车系为例,近几年宝马系列车型普遍采用8AMT变速箱,工况测试中对超过5挡之后的换挡没有规定,因此多挡变速箱的应用容易使车辆实际驾驶情况与工况试验之间存在很大不同,进而导致实际油耗与工况油耗之间的差异。”iCET内部人士对《汽车观察》表示。
该人士还表示:油耗差异较高的品牌多以中大型车和豪华型车为主,这些车型排量较大,某些车主在驾驶过程中也可能存在如剧烈加速等不良驾驶习惯,极易导致这类车型的实际油耗远超出综合工况油耗。相反,油耗差异较小的品牌,其产品结构主要以小微型车、紧凑型车和小型MPV为主(见图六)。
事实上,小熊油耗47个车型品牌(样本量均超过1000)的实际油耗数据显示,截至2015年底,47个品牌的实际油耗与综合工况油耗比值平均值为121.9%,其中自主品牌表现抢眼,油耗差异最小的前五品牌中自主品牌占80%,一汽的实际油耗差异平均值仅为106%;实际油耗差异最大的五个品牌分别为宝马(139%)、纳智捷(134%)、沃尔沃(133%)、奥迪(133%)和比亚迪(133%)(见图七)。
具体到某一款车型上,以哈弗H6(1.5T手动版)车型为例,其各地实际油耗数据显示:哈弗 H6 在全国31个省市平均油耗为 9.51L/100km,其工信部综合工况油耗为 7.2L/100km,实际油耗高出综合工况油耗约 32%。西藏、云南、宁夏、甘肃、四川、广西、山西、海南、江苏、浙江、山东、新疆、北京和陕西14个省市的实际油耗值均低于31省市实际油耗均值。有趣的是,吉林、黑龙江和辽宁三省的实际油耗值最高,分别为 10.51,10.47和 10.01L/100km,超出综合工况油耗的比例达到或接近140%,其中吉林和黑龙江两省实际油耗高于全国平均实际油耗10%左右。
另外,基于哈弗H6(1.5T手动版)车型各地实际油耗数据表明,西南部省份的车型油耗差异小于东部和北部省份,这也说明车辆冷启动、车内空调使用等因素对车型实际油耗影响较大。此外,昆明全年的车型实际油耗波动范围最小,实际油耗最大值与最小值仅差0.6L/100km,而这一数据针对哈尔滨则达到1.5L/100km(见图八)。
据了解,目前的官方油耗即工信部燃料消耗量网站发布的数据,是车辆在官方指定的测试机构根据现有循环测试工况得出的结果。而车辆工况油耗测试要按照要求在特定的驾驶环境进行,即便如此,同一辆车在不同测试中也会出现不同的油耗结果。而现实生活中,驾驶情况受到各方面的影响,包括人为因素与外界环境因素,如司机驾驶习惯、车龄、环境温度、拥堵情况等。
也就是说,车辆实际油耗与其行驶速度、车龄、机油性能、环境温度、空调制冷以及驾驶员习惯等多个因素相关,因此实际油耗与工况油耗需要区别对待。 因此,在互联网 技术环境下,利用大数据方法来衡量汽车在实际工况下的性能表现,通过全生命周期评价,完善产业链中各环节的节能减排,将利于促进整个汽车产业链条的可持续性发展。
如何节能减排?
基于上面的研究结果,孙洪波建议,车主改善车辆状态和驾驶习惯,可有效降低实际油耗。他指出,通过减少怠速停车时间、良好控制低转速换挡、保持70~90kn/h匀速行驶、保持正常胎压等良好习惯将有助于节省20%~30%的油耗。
另外,iCET在美国国家地理学会空气与水保护基金的支持下,通过公私领域合作,与优步成都、西南交通大学共同开展工作,在成都进行了一期试点项目研究,通过整合实时城市交通数据,动态地分析城市交通脉络及实时排放。iCET在成都初步研究发现,应用实时数据计算一次出行的碳排放要比传统的推算结果高出44%(普通路况下)和78%(高峰时段下)。宏观来看,成都每天的交通出行碳排放大约为17500吨,比传统方法(测试工况下)估算的结果(11000吨)高出59%。
研究同时发现,80%的交通出行具有较高的重合度(起点和终点相同),即这些出行具有拼车的条件。通过进行数据模型的仿真模拟得出,如果通过拼车使车辆运载利用率提高20%,那么成都市整体的交通碳排放可以降低28%;如果利用率可以提高至60%,那么成都的堵车情况将会明显缓解,同时约70%的城市交通碳排放可以被避免。
也就是说,拼车也可协助实现交通领域节能减排。
怎样的测量标准可行?
从此次报告研究出的结果可以看出,测试工况与实际工况下的排放存在很大差异,这表明传统的计算方法不再适用。
据记者了解,多年来,无论是机动车油耗检测还是排放检测,我国都一直沿用欧盟的NEDC工况体系。“这种工况体系对我国汽车工业初期的发展起到了推动作用,促进了我国汽车节能减排和油耗技术的提升。”中国新能源汽车产品检测工况研究与开发(简称“中国工况”)项目组组长、中国汽车技术研究中心(简称“中汽中心”)副主任吴志新表示,早期,我国汽车工业基础还很薄弱,不具备自主制定工况体系的能力,引用当时较成熟又和我国实际道路情况相近的欧洲工况体系是最好的选择。
在吴志新看来,无论是继承欧盟NEDC工况体系的WLTC(全球轻型车测试循环)工况体系,还是美国加州的工况体系,都不能代表中国的实际情况, 当务之急是尽快推出中国工况,用最贴近我国车辆实际运行的工况体系检测机动车油耗和排放。“随着我国汽车工业的发展和机动车油耗、排放的现实需求,制定中国工况成为一件很迫切的事情。因为,一直以来,机动车油耗、排放测试标准以及国家和地方标准争论的焦点都在工况上。”吴志新说。
据了解,几年前,中汽中心就曾针对我国城市公交车的运行工况进行过研究。“城市公交车的工况研究为我国混合动力公交车节能减排性能的提升起到了积极的促进作用。有了这样的经验,相信中国工况的推出一定会对促进我国汽车工业的发展发挥更好的推动作用。”吴志新说。
iCET内部人士也表示,若要有效地建立城市交通排放治理机制和实现达峰的愿景,需根据实际工况建立科学、客观的移动源排放测量标准,来进行每一次交通出行的排放测量,为每个人精准地提供每次出行所产生的排放影响。
针对城市交通,公私间需要建立数据共享机制,在保障各方数据安全和数据隐私的前提下,实现各方数据系统间的互联互通,并借助“云计算”、“大数据”等新一代的信息化技术来实现公共性数据的跨平台互用,加强整体数据可视度和作业协同性。
吴志新表示,中国工况的数据采集兼具普遍性和典型性,在城市的选择上会综合考虑常住人口、汽车保有量、GDP等多项指标以及我国各典型城市、地区地理、气候特点,力求让数据涵盖我国所有典型路况。“为了让工况更符合实际运行状态,我们会考虑在中国工况的体系内,针对不同城市不同道路情况提出有针对性的工况体系。或许会针对不同典型城市出台不同工况体系,供各城市参考使用。”吴志新说。
“中国工况制定过程中,数据采集量巨大,初步估计可能会有20T的容量,为此,我们专门建立了数据采集和监控平台。吴志新介绍,在数据采集过程中,中国工况项目组创新了数据采集方式,利用了先进的信息传输手段,采用了GPS数据和GIS大数据形式,并自主开发了采集模型,为今后我国相关数据的采集积累了经验。