關鍵節(jié)能技術節(jié)油效果與技術成本測算

1、作者：文/曹一哲冉純嘉禹如杰來源：時代汽車2020年第21期曹一哲冉純嘉禹如杰中國汽車技術研究中心天津市300300摘要：隨著油耗法規(guī)的逐步加嚴，企業(yè)在進行產(chǎn)品開發(fā)時對于車型燃油經(jīng)濟性的考量將占據(jù)越來越重要的位置。但目前行業(yè)對于各項節(jié)能技術節(jié)油效果與技術成本的評估多基于經(jīng)驗值，缺乏建立于國內(nèi)現(xiàn)有乘用車大數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的數(shù)理分析結果。本文基于近6000條車型數(shù)據(jù)，構建了計量模型，篩選出30余項可影響車型油耗的技術升級手段，對其節(jié)油效果與成本提升進行了測算。結果表明，節(jié)油效果超過10%的技術均為混合動力相關技術，即HEV強混與48V弱混，其余技術節(jié)油效果均在10%以內(nèi)；而HEV強混技術成本接近3萬元，

2、48V弱混技術成本僅不足3千元。關鍵詞：節(jié)能技術節(jié)油效果技術成本CalculationofEnergySavingEffectandCostofKeyEnergySavingTechnologiesCaoYizhe，RanChunjia，YuRujieAbstract：Withthegradualtighteningoffuelconsumptionregulations,theconsiderationoffueleconomywilloccupyanincreasinglyimportantpositioninproductdevelopment.However,atpresent,the

3、evaluationofthefuelsavingeffectandcostofvariousenergy-savingtechnologiesintheindustryismostlybasedonempiricalvalues,lackingofmathematicalanalysisresultsbasedontheexistingdomesticpassengercarbigdatasystem.Basedonthedataofnearly6000vehiclemodels,thispaperconstructsameasurementmodel,selectsmorethan30te

4、chnicalupgradingmeansthatcanaffectthefuelconsumptionofvehiclemodels,andcalculatesthefuelsavingeffectandcostincrease.Theresultsshowthatthetechnologieswithmorethan10%fuelsavingratioarehybridrelatedtechnologies,thatis,HEVtechnologyand48VMHEVtechnology,andthefuelsavingratioofothertechnologiesislessthan1

5、0%;whilethecostofHEVtechnologyiscloseto30000yuan,andthecostof48VMHEVtechnologyisonlylessthan3000yuan.Keywords：energy-savingtechnology,energysavingeffect,cost引言研究背景2021年起，我國即將實施乘用車第五階段油耗法規(guī)標準（20212025年），各乘用車企業(yè)都面臨很大的節(jié)能降耗壓力，因此，合理選擇各類產(chǎn)品所搭載的節(jié)能技術，將是企業(yè)進行產(chǎn)品開發(fā)時的重要環(huán)節(jié)，而只有在較為準確的了解各項節(jié)能技術的節(jié)油效果與技術成本之后，企業(yè)才可綜合判斷某項技術組

6、合的合理性，在降低產(chǎn)品油耗的同時兼顧車型制造成本，最終選擇合理的技術升級方案。目前，各項節(jié)能技術的節(jié)油效果與技術成本多數(shù)依靠行業(yè)流傳的經(jīng)驗值，或源于國外一些知名機構公布的仿真或?qū)嶒灲Y果，其中，行業(yè)流傳的經(jīng)驗值存在來源不統(tǒng)一、權威性無法保證數(shù)據(jù)偏差較大等問題，而仿真、實驗結果多數(shù)來自于歐盟或美國相關機構公布的結果，因此缺乏基于國內(nèi)車型大數(shù)據(jù)的分析測算。國外相關機構公布的技術節(jié)油效果與成本數(shù)據(jù)美國NHTSA（美國高速公路安全管理局）公布了較全面的節(jié)能技術節(jié)油效果與技術成本數(shù)據(jù)庫，詳見表1。佢呦X何-W任*nV*I39BE1”HJFf.rpfuTjJWSZIril.1EiWksb-nJTjrnd；h

7、fe.蒼rexOJL/i13.OQT-M.測3ni.nntefOcZ:T：b1-IM.-UU*Ar羽EMg1HvETe口oksoW-WFfBOElr.ru.v.nWFfarfHTT.H-BWte3iZ-A.M.L.也.+-./C.jdi.krJ.EB珂1|KW歐洲ACEA（歐洲汽車制造商協(xié)會）也公布了一些重點節(jié)能技術節(jié)油效果范圍與大致技術成本，詳見表2。JUS*flE=U(*訛卜廿JUlJHZiinmtsniuiKBPr-Kts1Gmoim聞PKIOW7+VVLUFV3CKJEOFSA*no口ur詔啣hsA7謝罔*dOOa50MEHR.iVM1-J=rIW-r-iarj舌ikar.Hf-,e一

8、umiw.lF1Irl*-IT-.tESRPi.B.HrAJyKHTI4VT*r?mvimwrwimvnn-EDi=H-nr*jrmr=-aMTeCFLb*1Hii”1ihHiur-.KMEPlSMSrBWESWIZ掃H.WfZULUh*ECT*LfWIV“om+mPTmu理i掃3osn片訂r-wrv，3zwrJVdW*I1rm1S3-MFIifiiMi-Ua|irBk.pmjWt|M；l-R.一嚴!i-ii.i.jum.if丄ix”.ifr4-CtZjn,ni|nm:fr1*r數(shù)據(jù)篩選由于本文的研究對象為各項節(jié)能技術的節(jié)油效果與技術成本，其分別對應車型參數(shù)中的“工信部油耗”與“廠商指導價”，

9、即通過比較不同動力配置下的車型油耗，可推算出一項或多項技術升級手段可實現(xiàn)的油耗降低程度，而通過比較不同動力配置下的車型指導價，可推算出一項或多項技術升級手段可實現(xiàn)的售價提升幅度，即可分別視為該技術組合的節(jié)油效果與技術成本。因此，需對同上市年份同車型的一組數(shù)據(jù)按照排列組合方式進行兩兩分組，并從中篩選出動力配置不同而附加配置基本相同的車型組。由于安全、內(nèi)外飾、座椅、門窗、燈光等附加配置全部相同的車型組合較少，為擴大樣本數(shù)量，需允許兩車型間的某些附加配置存在一定程度的不同。而附加配置的不同一般僅會影響車型售價，而不會影響油耗，因此，選取成本在1000元以下的配置為可變配置，如內(nèi)置行車記錄儀、后排杯架

10、、遮陽板化妝鏡等。由于本文僅針對傳統(tǒng)能源汽車的節(jié)能技術開展研究，因此需去掉插電式混合動力、純電動、燃料電池等動力類型的車型，僅保留傳統(tǒng)汽柴油、HEV強混48V弱混車型。為了保持回歸結果的合理性，需要排除老舊車型對技術效果與成本的干擾因素，因此刪除2016年及之前年份的數(shù)據(jù)。另外，由于變速箱種類繁多，而樣本量不支持如此多種類變速箱的分析，因此將不同檔位的AT變速箱簡化為46擋AT與710擋AT兩類，而MT、DCT、AMT等同樣存在細分擋位數(shù)的變速箱分別統(tǒng)一視為一類變速箱技術。通過對數(shù)據(jù)庫的篩選與整理，最終形成2947組車型數(shù)據(jù)，每組包含兩條車型數(shù)據(jù)，即共包含5894條車型數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)即為后續(xù)分析

11、的基礎數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計該數(shù)據(jù)庫可知，其上市年份覆蓋從2017年到2021年，包含主流自主、合資、進口企業(yè)，以及歐、美、日、韓、中系主流品牌，技術方面，涵蓋動力類型技術、發(fā)動機技術、變速箱技術、輕量化技術、排放水平技術、助力類型技術等共30余項技術。研究方法由于一組中的兩車型間一般存在25項技術差異，即一組車型的油耗與售價差異是由25項技術差異共同疊加形成的，為了研究單項技術的節(jié)油效果與技術成本，需排除技術組合的疊加影響。為了解決這一問題，本文基于上述已整理好的車型參數(shù)數(shù)據(jù)庫，采用計量經(jīng)濟模型來估計和分析單一變量對車型油耗與售價的影響，可有效排除各因素間的相互影響。這一方法首先被Knittel8采

12、用，并在后續(xù)的研究中被廣泛使用9-11。本文在以上學者的研究基礎上，構建了針對性分析節(jié)能技術對油耗與售價影響的計量經(jīng)濟模型，分別以油耗變化的百分比與價格差值作為因變量構建兩種回歸模型，具體公式分別見公式（1）、（2）。模型1TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 FF.=Hq十工曲址十工工專u-區(qū)進+fi其中FCJ?=y-l模型21PtDp+以k甌十e1 HYPERLINK l bookmark6 其中比XF廠匕其中FCR表示油耗變化的百分比，F(xiàn)l、F2分別表示一對車型中的第一個、第二個樣本的工信部油耗；PCD表示價格差值，P1、P2分別表示一對車型中的第一個、

13、第二個樣本的廠商指導價。pij表示車型i的第j個影響因素，均為連續(xù)變量。Xik表示虛擬變量，具體含義包含以下兩種：(1)上市年份，例如2018年上市，則相應的虛擬變量取1,非2018年上市則取0；(2)動力配置是否相同，例如一對樣本中，進氣形式由自然吸氣變化為渦輪增壓，則相應的虛擬變量取1；進氣形式由渦輪增壓變化為自然吸氣，則相應的虛擬變量取-1；進氣形式無變化則取0。aj表示影響因素pij的回歸系數(shù)Bk、Yk表示虛擬變量Xik的回歸系數(shù)。a0表示常數(shù)項。ei表示殘差項。具體來說，自變量為車型上市年份、關鍵技術參數(shù)的差異、是否搭載關鍵節(jié)能技術的差異，包括動力類型差異、整備質(zhì)量變化的百分比、進氣

14、形式差異、氣缸數(shù)差異、最大功率變化的百分比、供油方式差異、環(huán)保標準差異、是否有怠速啟停、變速器差異、驅(qū)動方式差異、主力類型差異。由于功率、增壓直噴、排量有較強的相關性，通常情況下是保持功率不變的前提下，采用增壓技術可以減小排量，因此自變量中僅保留最大功率變化的百分比和進氣方式差異，而不含排量差異。結果分析4.1回歸結果對模型1和模型2分別進行回歸，其中由模型1可得到車型關鍵技術參數(shù)和節(jié)能技術對油耗的影響，回歸系數(shù)為正表示該技術變化將導致油耗增加；由模型2可得到節(jié)能技術變化對價格的影響成本，回歸系數(shù)為正表示該技術變化將導致價格上升?；貧w結果見表4。4.2對回歸結果的分析從動力類型來看，在其他因素

15、不變的前提下，從柴油切換到汽油之后，油耗上升9.4%，售價降低1.74萬元；48V弱混相對于汽油車，油耗降低12.7%；HEV強混相對于汽油車，油耗降低28.3%，售價提升2.92萬元。從發(fā)動機技術來看，在其他因素不變的前提下，4缸發(fā)動機車型相對于3缸發(fā)動機車型油耗上升1.6%，售價提升1.31萬元；6缸發(fā)動機車型相對于4缸發(fā)動機車型油耗上升5.9%，售價提升6.01萬元；渦輪增壓相對于自然吸氣油耗下降3.2%，售價提升0.31萬元；缸內(nèi)直噴相對于多點電噴型油耗下降4.9%，售價提升0.26萬元；缸內(nèi)直噴相對于混合噴射油耗升高1.2%售價下降0.34萬元；搭載啟停技術的車型相對于無啟停技術車型

16、油耗下降1.9%；發(fā)動機功率提升10%，車型油耗上升1.98%。從變速箱技術來看，在其他因素不變的前提下，綜合比較各類變速箱的節(jié)油效果可知，MT最省油，4-6AT最耗油，幾類變速箱的節(jié)油效果排名依次為MTCVTDCT7-10AT4-6AT,例如，DCT相對于CVT油耗上升2.9%,DCT相對于7-10AT油耗下降7.8%。另外，綜合比較搭載各類變速箱車型的成本可知，MT成本最低，7-10AT成本最高，幾類變速箱的成本排名依次為MTVCVTV4-6ATVDCTV7-10AT，例如，4-6AT相對于CVT成本上升0.09萬元，相對于DCT成本下降0.04萬元。由于數(shù)據(jù)庫中AMT樣本量不足，且回歸結

17、果中與其他變速箱間的油耗與售價相關性不強，因此這里不做分析。從回歸結果還可看出，在其他因素不變的前提下，四驅(qū)車型相對于兩驅(qū)車型油耗上升4.4%售價上升1.74萬元；車型整備質(zhì)量上升10%，油耗上升4.8%。另外，助力類型、排放水平變化對車型油耗和售價無顯著影響。結語本文基于2947組（5894條）車型數(shù)據(jù)，構建了計量模型，分析了關鍵節(jié)能技術對車型油耗與售價的影響，并得出如下結論：（1）在本文所分析的二十余項節(jié)能技術中，僅兩項技術節(jié)油效果超過10%，均為混合動力相關技術，即HEV強混技術與48V弱混技術，其中HEV強混技術節(jié)油效果最佳，達到28.3%，48V弱混技術節(jié)油效果達到12.7%。其余節(jié)

18、能技術節(jié)油效果均在10%以內(nèi)。（2）整體來看，改變汽車動力類型可獲得的節(jié)油效果均較明顯，例如HEV強混、48V弱混與柴油發(fā)動機，該三項技術節(jié)油效果均接近或超過10%，位列所有技術節(jié)油效果的前三名。其中柴油機節(jié)油效果達到9.4%。（3）在發(fā)動機節(jié)能技術中，減缸、直噴、增壓三項技術節(jié)油效果最明顯，分別為5.9%（6缸減至4缸）、4.9%、3.2%，因此增壓小型化的技術組合節(jié)油效果顯著，已得到目前行業(yè)的廣泛應用。（4）變速箱技術方面，由于變速箱種類繁多，同類變速箱依然有更細的技術分類，因此兩兩比較時其節(jié)油效果存在一定偏差，但整體來看幾類變速箱的節(jié)油效果排名如下：MTCVTDCT7-10AT4-6AT

19、。（5）技術成本方面，HEV強混與混合噴射技術成本提升在2萬元以上，柴油機、7-10AT（相對于CVT、DCT）成本提升接近或超過1萬元，其他技術成本提升均在1萬元以下。參考文獻：CATARC.AnnualReportonEnergy-savingandNewEnergyVehicleinChina2019R.Beijing，2019.WangZ，JinY，WangM，etal.NewfuelconsumptionstandardsforChinesepassengervehiclesandtheireffectsonreductionsofoiluseandCO2emissionsofthe

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