为了回答此题,我打开了尘封已久的Matlab,画了大半天的把各个循环重新算了一遍:
答题不易啊!
NEDC、WLTC、EPA,以及2021年10月刚刚实施的CLTC,是消费者经常遇到的四种驾驶工况。首先简要介绍一下:
- NEDC(New European Driving Cycle):新欧洲驾驶工况。欧洲与中国的主要测试工况,直到2020年才被替代为WLTC。
- WLTP(World Light Vehicle Test Procedure):世界轻型车测试规程。欧洲开发出的新标准,命名为「世界标准」,挺霸气。
- CLTC(China Light Vehicle Test Cycle):中国轻型车测试工况。由中汽研中心牵头,行驶超过41个代表性城市,建立了包含3832辆车的采集车队,覆盖传统乘用车、轻型商用车和新能源汽车,收集了约3278万公里的车辆运动特征、动力特征和环境特征数据后编制而成,2021年10月正式实施。相关标准为<电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法>。
- EPA(Environmental Protection Agency):美国环保局制定的一种测试标准,一直在美国实施。
NEDC、WLTP、CLTC的区别
粗暴理解的话,驾驶工况其实就是不同的车速曲线。我们将NEDC、WLTC、CLTC-P画在同一张图上,可以看出如下区别:
- 真实性:NEDC循环由笔直的折线组成,缺乏真实性。WLTC与CLTC-P循环,至少「看起来像」真实开出来的速度曲线,随机性较强、车速变化较为剧烈。
- 平均速度:目测是WLTC>NEDC>CLTC。目测不太准确,我们画出三种循环的直方图:很明显,80km/h以上的高速区间里,WLTC要明显多于NEDC与CLTC-P。
进一步地,我们可以计算出三种循环的平均速度:全程平均速度,以及去掉「怠速状态」后的行驶平均速度。可以看到,WLTP的平均速度远高于NEDC与CLTC,而CTLC比NEDC还低。
大体上来说,车速越高,续航越低。根据Peter Mock[1]等人的研究,燃油车的WLTC工况将比NEDC工况平均碳排放(也就是油耗)高5.7%-7.7%。
由于电动车没有变速箱,所以能耗对车速更加敏感,粗略估计能耗将提高15%。不少电动车可选择显示NEDC续航或WLTC续航,就采用了一个简单的换算公式:
CLTC的平均速度比NEDC还低,因此测出来的电动车续航可能会提高1.5%[2]-3%[3]。也可能会提高更多,甚至达到5%-10%,但还未找到明确的证据支撑 —— 如果你有的话,可在评论中指出,不胜感激。
CLTC真的比WLTP更「虚」吗?
众所周知,油车的NEDC油耗很虚,电车的NEDC续航也很虚。因此,大家都翘首以盼WLTP与CLTC新标准的实施。
结果大家发现:WLTP确实更扎实了一些,但并未在中国实施(仅短暂地在燃油车上实施);在中国实施的CLTC续航甚至比NEDC还虚!
越改越虚了,这是搞啥呢? 这不禁让人想破口大骂,该不会立法机构被车企给绑架了吧?
其实,这是想多了 —— CLTC不仅是为电动车制定的,更是为燃油车制定的;甚至可以大胆地说,CLTC的出现,就是针对燃油车的。
刚才我们从速度角度对比了三个循环,下面咱们再对比一下加速度 —— 衡量驾驶剧烈程度的指标。
图中可以看到,NEDC最温和,目测CLTC的加速度比WLTP更剧烈,也就是加速更多,制动也更多。假设车重2吨,三种循环下的百公里驱动能量分别为6.22kWh、8.51kWh、9.68kWh,驾驶最剧烈的果然是CLTC!
剧烈驾驶,会对燃油车的油耗与排放造成不利影响:
- 对油耗的影响:燃油车无法回收制动能量,制动多会显著增加油耗。电动车的CLTC续航比较高的,往往也是制动能量回收技术做得比较好的!虽然电动车WLTP续航比CLTC续航差别可达20%,但燃油车在两种循环下的油耗却差不多[4]!
- 对排放的影响:这个就很复杂了,要不直接看结果吧。文献[5]显示,相同行驶距离下,CLTC的CO排放比WLTC高55.40%、THC排放高79.3%。另外一个文献[4]也显示出,CLTC的排放要比WLTP多不少。燃油车直呼:CLTC太难了啊!
实际上,CLTC对电动车造成的影响微乎其微,对燃油车的影响则是毁天灭地的!从燃油车 角度来看,CLTC是比WLTP还要难得多的驾驶循环!
说白了,电动汽车的能耗特性太简单了,给了速度曲线就能算出个八九不离十。由于基于电磁原理的电机响应很快,所以不管是规则曲线(NEDC)、还是复杂曲线(WLTP或CLTC),对电动车来说无所谓的。
从电动车的角度来看,最新的WLTP、CLTC与传统的NEDC并没有本质区别,无非就是乘个系数换算一下的事情,没必要花费人力物力去改标准。抱怨CLTC太虚的电动车主可以歇歇了,这本来就是为了针对燃油车而生的标准,你们电动车拼个单凑合用一下就行了。
对电动车来说,NEDC、WLTP、CLTC合理吗?
与燃油车相比,电动车有3个特点:
- 大多没有变速箱:没变速箱,意味着高速情况下,电机效率显著降低。再加上买电动车的人日常用车里程更多,意味着高速工况可能更多,更加剧了这一情况。
- 没有发动机余热:夏天一般33度,最多35度,空调开到25也就是8度的温差。冬天那可就费劲了,零下10度开到20度,那就是30度的温差 —— 燃油车用发动机余热就可以,电车则要拼了老命。
- 电池需要热管理:无论是制冷还是制热,电池的热管理耗费的能量不可忽略,甚至比座舱空调还费电。
NEDC、WLTP、CLTC均未增多高速工况、均未进行低温测试,因此不能尽可能真实地反映电动车续航。在我看来三者的续航测试一丘之貉,并无本质区别。
要提出的是,CLTC的附录也规定了高低温测试:
- 高温测试:环境温度30±2℃,太阳辐射强度850±W/m^2,车内温度尽快降低到25℃,并保持在23-25℃之间。
- 低温测试:环境温度-7±3℃,车内温度尽快达到20℃,且保持在20-24℃之间。
可惜的是,就目前情况来看,CLTC的高低温测试还没有实施的可能性。主要原因是测试成本太高,车企本来就不挣钱,再这么搞一下要倒闭一批。
为什么EPA测试更全面?
大家可能注意到了,前面一直没提EPA。原因是它比较复杂,所以单拿出来说,EPA测试由5个循环组成:典型城市工况UDDS,典型高速工况HFEDS,激烈驾驶工况US06,高温运行工况SC03以及低温运行工况Cold UDDS[6]。
咱们先观摩一下5个循环的曲线:
再看看统计数据:嚯,这高速工况与激烈驾驶工况的均速高达76km/h,还包括了高温、低温测试,可谓是相当全面了!
测完这5个循环之后,再加权计算出最终的能耗,公式是相当复杂的:
总体来说,对电动车来说EPA续航工况既考虑了高低温的影响、又考虑的高速的影响,因此更加接近于真实续航;而NEDC、WLTC、CLTC并无本质区别,只是一个乘系数换算一下的问题。
有必要设计电动车专用测试工况吗?
我们看到了,EPA测试是扎实一些(尽管也有改进空间),但测试复杂、成本很高,可能会对行业产生不利影响。CLTC的高低温测试也写入标准了,但实施起来也有困难。
就这么拖着下去,对电动车发展还是有不利影响的:
- 高速能耗优化:沿用当前标准,车企没有激励去改进高速能耗。或者说,改进了高速能耗后,拿不到工信部的官方认可,必须依赖各种「媒体续航测试」来宣传,这也不是车企喜欢的状态。
- 低温能耗优化:座舱加热、电池热管理、除雾功能,都是耗能大户。除了投入成本研发新技术之外,软件策略上的优化也有不少改进空间。由于现行标准不测,所以车企也没有激励去优化这些「细节」。
照我看来,其实电动车续航测试没必要搞那么复杂:在当前CLTC基础上,加一个0℃的120km/h等速测试;测出的结果也不用加权求和,就把两个数据直接给到消费者就可以了。
- CLTC:测试基础表现,特别是制动能量回馈水平的考察。
- 0℃的120km/h等速测试:-7℃的实验室太贵,0℃就好得多,主要是测试一下高速驱动效率,以及低温工况下的电池性能、电池热管理效率、空调效率与除雾效率。
小结
消费者在挑选电动车时:有EPA数据 ,就重点关注EPA数据;没有EPA数据,随便看一下WLTP、NEDC、CLTC数据,简单换算一下即可:WLTP = NEDC * 0.85 = CLTC * 0.8,有条件的再问一下低温续航的风评。
来源:知乎 www.zhihu.com
作者:张抗抗
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