基于标准道路循环与爬坡测试的柴油、天然气、混合动力、纯电动及氢燃料电池公交车能耗模拟对比研究

为解决传统燃油公交车高污染问题，研究人员采用MATLAB/Simulink-ADVISOR工具模拟对比柴油、压缩天然气(CNG)、混合动力(HEV)、纯电动(BEV)及氢燃料电池(FCB)公交车在OCTA/CBD-14循环下的能耗与爬坡性能。结果显示BEV能耗最低（29.9L/100km，空调关闭），CNG最高（106.9L/100km，空调开启），且车重对能耗影响最大。该研究为城市公交绿色转型提供了关键数据支撑。

　　

全球交通领域消耗了25%的终端能源，其中柴油公交车排放的氮氧化物和颗粒物严重危害城市空气质量。尽管混合动力(HEV)、纯电动(BEV)和氢燃料电池车(FCB)逐步推广，但缺乏对不同动力公交车在真实路况（如坡度变化、空调负载）下的系统性对比。意大利摩德纳雷焦艾米利亚大学团队通过ADVISOR仿真平台，首次同步评估了柴油、CNG、HEV、BEV和FCB五种公交车在OCTA标准循环与2-4%坡度下的能耗差异，并量化了车重、风阻系数和轮径等参数的影响。

研究采用MATLAB/Simulink建立车辆动力学模型，基于OCTA和CBD-14循环模拟平路/坡道行驶工况，设置空调启闭两种状态。通过ADVISOR内置组件库配置各动力系统参数，利用准静态仿真计算汽油当量能耗，并在20/40km/h速度下进行爬坡极限测试。

Results

1. 能耗对比：BEV表现最优（空调关闭29.9L/100km，开启38.4L/100km），CNG最差（空调关闭87.3L/100km，开启106.9L/100km）。2%坡度时FCB能耗增幅最大（空调关闭+78%），HEV最小。
2. 参数敏感性：车重对能耗影响最大（如BEV每增重1吨能耗升12%），风阻系数影响最小。
3. 爬坡性能：HEV以22.5%坡度（20km/h，空调关闭）领先，FCB仅达12.2%；40km/h时HEV仍保持10.3%优势。

Conclusions
该研究揭示了BEV在平路工况的绝对优势，但HEV在复合路况（坡度+空调负载）下展现出更好的适应性。FCB因氢能转化效率限制，坡道能耗骤增78%，凸显其适用场景局限性。研究提出的多维度评估框架，为城市规划者选择公交动力方案提供了科学依据，尤其对山地城市（如坡度>4%），HEV可能是平衡环保与实用性的最优解。论文数据同时指出，优化车重比降低风阻更能有效提升能效，这对下一代公交设计具有明确指导意义。