10.16638/jki.1671-7988.2019.13.017
C-WTVC工况分析
陈瑞峰，王志卿*，侯敬超，杨建超
（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200）
摘要：C-WTVC是国家对重型商用车进行油耗认证的标准工作循环，同时也是重型混合动力汽车、电动汽车能量消耗量测试的推荐工况。因此，C-WTVC对商用车的匹配优化及混合动力汽车、电动汽车的控制逻辑开发都有着至关重要的作用。文章主要分析了工况影响能量消耗的因素，并对各因素进行了统计分析。
关键词：C-WTVC；加速/减速；能量回收
中图分类号：U461.8 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)13-45-03
C-WTVC Condition Analysis
Chen Ruifeng, Wang Zhiqing*, Hou Jingchao, Yang Jianchao
（Shaanxi Heavy Duty Automobile CO., LTD., Shaanxi Xi’an 710200）
Abstract: C-WTVC is the national standard working cycle for fuel consumption certification of heavy-duty vehicles and it is also the recommended working condition for energy consumption testing of heavy-duty hybrid vehicles and electric vehicles. Therefore, C-WTVC plays a crucial role in matching optimization of commercial vehicles and the control logic development of hybrid vehicles and electric vehicles. This paper mainly analyzes the factors that affect energy consumption in working conditions and makes statistical analysis of each factor.
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Keywords: C-WTVC; acceleration/deceleration; energy recovery
CLC NO.: U461.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)13-45-03
前言
随着机动车保有量的不断增加，能源消耗不断增大，环境污染问题变得越来越严重。2018年国家发布了《GB 30510-2018 重型商用车辆燃料消耗量限值》较上一阶段燃料消耗限值降低了约15%，同时出台了一系列政策鼓励新能源汽车发展以实现节能减排和保护环境的目的。现阶段各商用车生产企业积
极响应国家政策，不断对车辆的经济性进行改进并大力发展混合动力、纯电动商用车。C-WTVC循环作为GB 30510燃料消耗限值的标准测试工况和重型混合动力商用车、纯电动汽车燃料、能量消耗测试的推荐测试循环，在车辆的认证、经济性改进和混合动力、纯电动车辆开发等方面都起到至关重要的作用。因此有必要从影响车辆经济性的因素出发对C-WTVC工况的特点进行分析，指导设计开发。
1 车辆经济性的影响因素
影响车辆经济性的因素大致可以分为动力、传动系统本身（如发动机特性、热效率）、动力系统匹配、行驶阻力三个方面。对于整车设计而言，主要关注动力系统匹配和行驶阻力。而行驶阻力又是动力系统匹配优化的基础。这里我们只从行驶阻力角度的出发总结影响经济性的具体参数。
汽车在道路上行驶时，须克服来自地面的滚动阻力、来自空气的空气阻力、因道路坡度引起的坡度阻力以及加速行驶时的加速阻力。即：
作者简介：陈瑞峰（1986.7-），男，试验技术/工程师，任试验中心
主任，就职于陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院。通讯作者：
王志卿（1985.2-），男，整车试验技术/助理工程师，就职于陕西重
型汽车有限公司汽车工程研究院，从事整车性能试验研究工作。
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汽车实用技术
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（1）式中：F：总行驶阻力，F f ：滚动阻力，F w：空气阻力，
F i：坡度阻力，F j：加速阻力，G：滚动阻力系数，f：滚动阻力系数，C D：空气阻力系数，A：车辆迎风面积，ρ：空气密度，u：汽车的行驶速度（不考虑风速时）。
i：道路坡度，δ：旋转质量换算系数，m：车辆质量，：车辆加速度。
由式（1）可见，行驶阻力与车辆质量、滚动阻力系数、风阻系数、迎风面积、道路坡度、加速度有关。实际设计过程中通过轻量化、轮胎优化、造型设计优化来降低行驶阻力。而道路坡度、加速度则
主要取决于汽车行驶的工况，通常通过合理的动力总成匹配来确保车辆在满足动力性需求的前提下具有较好的经济性表现。为此对于车辆工况的主要关注点集中于道路坡度和加速度两个方面。
2 C-WTVC循环
C-WTVC循环是以世界重型商用车瞬态循环（WTVC）为基础通过调整加（减）速度形成的驾驶循环。包括市区循环（900s）、公路循环（468s）、高速循环（432s）三个部分，总计1800s（见图1）。实际测试时不同车型和设计总质量按不同的特征里程分配系数进行对应循环的试验及油耗计算（详见GB/T 27840，在此不做详细阐述）。
图1 C-WTVC循环
3 C-WTVC工况分析
对于C-WTVC工况的基础指标统计（如运行时间、怠速时间、运行距离、最高车速、平均车速、最大加速度、最大减速度、里程占比）在GB/T 27840中已明确给出，所以本文主要针对未给出的一些特征的细节进行分析。
由图1可见，C-WTVC不涉及道路坡度，但包含了大量的加、减速片段。加速片段研究对动力总成的匹配、工况运行时的档位选择、模拟计算的换挡策略制定有实际应用意义，且最终都关系到经济性测试结果的优劣。我们通过进行不同车速段（不同车速时刻对应的）不同加速度的时间点数来进行分析，即速度-加速度频次统计，定义为SAFD。首先通过式（2）求取整个循环对应时间点的加速度：
（2）
式中：a t：t时刻的减速度，t=0、1、2、...1800s
u t+1/u t：t+1/t时刻对应的车速
S：时间秒
然后划分车速区间、加速度区间，筛选a t＞0的数据并按对应车速、加速度区间进行时间点数统计，车速统计见表1，车速-加速度统计见表2-表4。表格中车速单位为km/h，加速度单位m/s²，统计数据为工况1800个数据中满足对应条件的数据点个数。
摇号结果短信通知表1 车速统计
表2 市区循环车速-加速度统计
表3 公路循环车速-加速度统计
表4 高速循环车速-加速度统计
陈瑞峰 等：C-WTVC 工况分析
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根据以上统计结果，以市区循环表1、表2为例，我们可见，其900s 的工况中处于加速状态的时间点数占434s ，车速主要分布在50km/h 以下。0km/h-10km/h 区间加速度0.5m/s ²-0.7m/s ²占比大，10km/h-20km/h 区间加速度0.3m/s ²- 0.5m/s ²占比大，实际在匹配或测试过程中可参考该加速度选择满足加速要求（扭矩或后备功率）和经济性要求（高的发动机负荷率）的最佳配置或档位，实现降低油耗的目的。同理，其他车速区间、其他循环通过表1-表4也都可以得到对应的占比较大的加速区间，进行动力配置和档位的研究工作。
车辆减速过程中发动机燃料消耗极少（甚至不消耗），所以燃油汽车可不进行考虑。但对于混合动力、电动汽车，因存在制动能量回收，减速过程不能被忽略。制动能量回收受电机的额定功率、电池充电功率、制动能量综合影响。对工况的制动能量情况进行相应统计，有利于进行电机、电池的选型及能量回收策略优化。
若将可用于回收的制动能量（功率）定义为P r ，则：
（3） 式（3）中 m ：车辆质量
a ：为减速时减速度数值的大小（不带符号）。 令：
（4） λ定义为能量回收因子。为了保证工况统计分析的普遍性（不受车辆质量、滚动阻力、风阻不同的影响），对制动能量的分析就变为对能量回收因子λ的分析。
筛选a t ＜0的减速片段，根据式（4）计算各时间点的λ 值，然后统计不同车速区间的λ值特征，结果如表5所示。
表5  能量回收因子统计
表5中
、λmax 在一定程度上可代表对应车速段理论的
平均可回收能量和瞬间最大可回收能量。实际进行电机、电池选型、能量回收策略优化时，可以
、λmax 作为参考指标，
吉利金刚价格根据不同车速下的电机转速情况来核算其能量回收能力。戈蓝怎么样
4 结语
C-WTVC 循环是目前商用车（含混合动力、纯电动）商
用车经济性测试的标准测试循环。本文对循环的加速片段进
行了车速-加速度时间点数分布统计，对减速片段定义了能量
回收因子，进行了车速-能量回收因子特征值（最大值、最小值、平均值）统计。两种统计数据分别对动力总成优化、和混合动力、纯电动车辆的开发具有应用意义。
参考文献
[1] 余志生.汽车理论.5版.北京：机械工业出版社. [2] GB/T 27840-2011重型商用车燃料消耗量测量方法. [3] GB 30510-2018重型商用车燃料消耗量限值.