真实驾驶条件下串并联插电式混合动力汽车的氨排放特征及环境效应研究

为解决插电式混合动力汽车(PHEV)在能源模式、电池荷电状态(SOC)及动力架构差异下的氨排放风险，研究人员通过9次真实驾驶排放(RDE)测试，对比分析了串联(SHEV)与串并联(PSHEV)架构车辆的氨排放特征。结果表明，PSHEV氨排放最低(0.9–5.1 mg/km)，而燃料优先模式与电量维持状态会显著增加排放。该研究为混合动力系统能量管理策略优化及欧7/国7标准氨排放限值制定提供了关键数据支撑。

　　

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论文解读

随着全球插电式混合动力汽车(PHEV)年销量突破675万辆，中国以515万辆占比超76%，这类车型在节能减排优势背后隐藏着新的环境风险——三效催化剂(TWC)产生的氨(NH₃
)。氨不仅是二次气溶胶(SAs)的关键前体物，更被纳入欧7/国7法规的管控指标。然而，PHEV频繁的发动机启停(ICE)、冷启动分段加热等特性，可能导致传统排放评估模型失效。为此，北京理工大学团队在《Journal of Hazardous Materials》发表研究，首次系统揭示了不同动力架构PHEV在真实驾驶条件下的氨排放规律。

研究采用量子级联激光(QCL)检测技术，在重庆78.9 km标准RDE路线上测试了2款串联式(SHEV)和1款串并联式(PSHEV)国六b车型。通过调控初始SOC(满电/电量平衡点)和能源模式(电力优先/燃料优先)，捕捉不同工况下的氨排放特征。

关键方法

1. RDE测试设计：按国六b标准划分城市(26.4 km)、郊外(25.9 km)、高速(26.6 km)三段，平均速度分别为27.4-29.8 km/h、74.3-76.8 km/h
2. 氨检测技术：量子级联激光(QCL)实时监测尾气，规避传统方法的吸附干扰
3. 工况控制：对比ICE冷启动、高负荷加速等典型场景下的排放峰值

研究结果

1. 动力架构的排放差异
PSHEV凭借机械直驱优势，氨排放(0.9–5.1 mg/km)显著低于SHEV(最高56.9 mg/km)。行星齿轮结构避免了SHEV的机械-电能-机械转换损耗，减少富燃工况需求。

2. 能源管理模式的影响
燃料优先模式使SHEV氨排放激增3-8倍。当SOC降至平衡点时，ICE被迫高负荷运行以充电，触发TWC内水煤气变换反应(WGS)和蒸汽重整(SR)，加速H₂
生成进而促进NH₃
合成。

3. 典型排放场景
83%的氨峰值出现在两种场景：

• ICE高速巡航时突然启动(催化剂未达T₅₅₀₀
  但需富燃保护)
• 急加速导致ICE负载跃升(排气温度>320℃激活WGS反应)

结论与意义
该研究揭示了PHEV氨排放的"双刃剑"特性：虽然PSHEV架构具有先天优势，但过度追求燃油经济性的能量管理策略反而加剧排放。特别是SOC平衡点附近的高频ICE启停，会造成NH₃
脉冲式释放。研究建议在混合动力系统开发中引入"排放-能效"协同优化算法，并为欧7标准中85 mg/kWh的氨限值提供本土化验证依据。

环境启示
每辆SHEV年排放NH₃
可达1.7-8.9 kg，相当于50辆国六汽油车的排放量。随着PHEV保有量激增，该研究警示需重新评估"新能源车绝对清洁"的认知误区，推动建立基于真实驾驶数据的全生命周期排放评估体系。