不同類型汽車的能耗和使用成本分析

1、不同類型汽車的能耗和使用成本分析摘要本文從三種不同類型汽車的動(dòng)力系統(tǒng)方面，分析了它們的能耗和使用成本問(wèn)題，在 此基礎(chǔ)上，基于折煤系數(shù)法建立了能耗模型和基于選取的指標(biāo)體系建立了使用成本模 型。針對(duì)問(wèn)題一，在路載功率相同的條件下，根據(jù)不同動(dòng)力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率建立了對(duì)應(yīng) 的能耗模型，并采用折煤系數(shù)法對(duì)具體能耗值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以便對(duì)能耗進(jìn)行比較分 析。分析結(jié)果為：傳統(tǒng)燃油動(dòng)力汽車能耗為 15.0384kg標(biāo)準(zhǔn)煤/百公里，混合動(dòng)力汽車能 耗為 10.178kg 標(biāo)準(zhǔn)煤/百公里，電動(dòng)汽車能耗為 6.696kg 標(biāo)準(zhǔn)煤/百公里。由此得出，電 動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車相對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車其節(jié)效果分別達(dá)到32.3%和

2、 55.5%。針對(duì)問(wèn)題二，在排除不同類型的車所引起的費(fèi)用不同的條件下， 選取了百公里能耗、 汽車生命周期內(nèi)電池的更換費(fèi)用和維修成本作為汽車使用成本指標(biāo)， 并針對(duì)不同動(dòng)力系 統(tǒng)的汽車，建立了相應(yīng)的使用成本模型。針對(duì)問(wèn)題三， 我們選取了同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院調(diào)研的相同級(jí)別車型中的奇瑞純電動(dòng)汽 車、豐田 Prius 混合動(dòng)力汽車和凱越普通版三種車型，根據(jù)問(wèn)題二中建立的汽車使用成 本模型進(jìn)行實(shí)證分析，并采用平均百公里所耗費(fèi)用作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算結(jié)果為：奇瑞電 動(dòng)汽車24.00元/百公里，豐田Prius混合動(dòng)力車84.45元/百公里，凱越普通版112.29元 /百公里，結(jié)果與實(shí)際情況相吻合。針對(duì)問(wèn)題四，基于需求

3、彈性測(cè)量系統(tǒng)模型并結(jié)合有關(guān)汽車銷售數(shù)據(jù)，建立了以市場(chǎng) 份額為因變量，以三類汽車的使用成本分別為自變量的多元線性回歸模型。由模型推斷 得出，在電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車技術(shù)日趨完善的情況下，新能源汽車市場(chǎng)份額將相應(yīng) 增加。本文特色在于采用了折煤系數(shù)法對(duì)所得能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理， 使理論結(jié)果更具 有說(shuō)服力。同時(shí)采用了百公里的費(fèi)用作為使用成本的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，這樣可使結(jié)果更具有實(shí) 際意義。關(guān)鍵詞 ：折煤系數(shù) 能耗模型 成本模型 標(biāo)準(zhǔn)化12一、 問(wèn)題重述在能源緊缺的現(xiàn)實(shí)狀況下， 汽車的能耗問(wèn)題和使用成本問(wèn)題的分析對(duì)能源的節(jié)約非 常有利。傳統(tǒng)汽車以汽油為動(dòng)力原料， 利用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。 電動(dòng)汽車（ El

4、ectric Vehicle）是指以車載電源（蓄電池）為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛的車輛。混合動(dòng)力汽車（Hybrid Electric Vehicle, HEV）的混合動(dòng)力就是指汽車使用汽油驅(qū)動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)兩種 驅(qū)動(dòng)方式 ,以節(jié)省燃油及降低排放為其主要優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合目前的汽油價(jià)格和電能（車用蓄 電池）價(jià)格，結(jié)合這三類汽車的動(dòng)力能源類型，然后對(duì)這三類汽車的能耗和成本（生產(chǎn) 成本和使用成本）進(jìn)行分析比較，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)相關(guān)資料，解決以下問(wèn) 題：1、從能耗的角度，分析比較這三類汽車哪一類節(jié)能效果最好；2、從使用成本角度，分別為三類汽車建立相應(yīng)的成本模型； 3請(qǐng)具體選取三類汽車，對(duì)其使用成本進(jìn)行比

5、較和分析； 4請(qǐng)?zhí)接懫蛢r(jià)格的變化對(duì)三類汽車所占市場(chǎng)份額的影響。問(wèn)題分析由于能源緊缺以及能源價(jià)格的節(jié)節(jié)攀升， 特別是汽車能源的消耗問(wèn)題已成為人們關(guān) 注的重點(diǎn)，基于現(xiàn)實(shí)生活中的種種原因，對(duì)汽車能源的消耗問(wèn)題的分析與數(shù)學(xué)模型的建 立對(duì)人們的日常生活有著很大的幫助。對(duì)于問(wèn)題一，通過(guò)相關(guān)資料的查詢，得知可以采用統(tǒng)一量化標(biāo)準(zhǔn)，在統(tǒng)一路況、車 輛物理系數(shù)情況下采用折煤系數(shù)把三類車的能耗折算成標(biāo)準(zhǔn)煤， 用以比較三類車的能耗 情況和節(jié)能效果。借助于第一問(wèn)中對(duì)的三類不同汽車的能耗的計(jì)算模型， 再結(jié)合目前汽油價(jià)格和電能 價(jià)格，以及三類汽車的其他費(fèi)用，即可得出三類汽車的使用成本的計(jì)算模型，即第二問(wèn) 得到了解決。對(duì)于

6、問(wèn)題三我們借助于問(wèn)題二的中的計(jì)算汽車的使用成本的模型， 把查詢得來(lái)的實(shí) 際數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可對(duì)三類汽車的使用成本進(jìn)行定性定量的分析與對(duì)比。至于第四問(wèn)， 可通過(guò)建立多元線性回歸模型對(duì)汽油的價(jià)格的變化的幅度對(duì)三類汽車 所占市場(chǎng)份額的影響程度進(jìn)行定性分析。三、模型假設(shè)1、假設(shè)在算三類汽車的能耗，汽車所行使的路況良好且三類汽車所行使的路況相同；2、假設(shè)所使用的三類汽車的車速是在車況良好且沒(méi)有突發(fā)狀況的車速；3、假設(shè)在對(duì)比三類汽車的使用成本時(shí)，不考慮車船使用稅，交強(qiáng)險(xiǎn)等稅收。四、符號(hào)說(shuō)明m：為車輛的質(zhì)量；B:汽車的百公里油耗； g：為重力加速度；Cd：為風(fēng)阻系數(shù)；A：為車輛的迎風(fēng)面積；Va：為車輛行駛速

7、度；Peng：為發(fā)動(dòng)機(jī)的功率：be（t）:為發(fā)動(dòng)機(jī)的比油耗；P :燃料油密度； t:為車輛的行駛時(shí)間； fLhv :燃油燃燒低熱值； beopt :發(fā)動(dòng)機(jī)理論燃燒值（100%，效率值） Sc：汽車所的耗能折算成標(biāo)準(zhǔn)煤后的標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量。五、模型的建立與求解5.1問(wèn)題一的模型的建立與求解由于題目中的三類不同類型的車的所耗費(fèi)的能源類型不盡相同，對(duì)于問(wèn)題一，通過(guò) 對(duì)一些相關(guān)資料的查詢，我們假定這三類不同的車的整車質(zhì)量、迎風(fēng)面積、風(fēng)阻系數(shù)、 車輪型號(hào)、機(jī)械效率以及電器負(fù)載等都一樣，然后通過(guò)模型進(jìn)行計(jì)算，分別算出三類不 同汽車的能耗，然讓后再通過(guò)折煤系數(shù)進(jìn)行折算，把三類不同汽車的能耗都折算成煤的消 耗量，

8、然后進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而可得出結(jié)論。5.1.1能耗指標(biāo)的分析通過(guò)相關(guān)資料的查詢得知，可以把車輛的物理參數(shù)、路況參數(shù)和車輛行駛的消耗功 率設(shè)定為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，然后對(duì)車輛的能耗進(jìn)行計(jì)算。汽車的各個(gè)物理參數(shù)如表1所示：表1. 汽車的物理參數(shù)名稱數(shù)值滿載質(zhì)量（kg）1350迎風(fēng)面積（m2）1.74風(fēng)阻系數(shù)0.36車輪型號(hào)155/65R13機(jī)械效率0.92由汽車的物理參數(shù)得車輛行駛消耗功率(即車輛動(dòng)力系統(tǒng)輸出功率) ，計(jì)算公式如 下所示，其中Peng (kw)為車輛動(dòng)力系統(tǒng)的輸出功率，m (kg)為車輛的質(zhì)量，g (m/s2) 為重力加速度，Cd為風(fēng)阻系數(shù)，Va( km/h)為車輛行駛速度，A( m2)為車輛的迎

9、風(fēng)面 積，n t為車輛的機(jī)械傳動(dòng)效率，f為道路滾動(dòng)摩擦系數(shù)：通過(guò)相關(guān)資料的查詢，我們可以取 得出 Peng =63.5 kw。1 mgfvan t=0.92，gCdAv：76.14(5.1.1)=10 m/s2，f=0.12，Va =40 km/h，進(jìn)而可5.1.2傳統(tǒng)燃油汽車的能耗模型由于傳統(tǒng)汽車的單一動(dòng)力源性，可將其能量消耗反映到燃油的消耗。進(jìn)而可得到傳 統(tǒng)燃油汽車的能耗計(jì)算公式，其計(jì)算公式如下：(5.1.2)式子(5.1.2)中的B( L)為傳統(tǒng)燃油汽車的能耗量，Peng(kw)為發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，be(t)(g/kwh) 為發(fā)動(dòng)機(jī)的比油耗，p為(g/L)燃料油密度，t (h)為車輛的行駛時(shí)

10、間。發(fā)動(dòng)機(jī)的比油 耗是與發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)密切相關(guān)的，即發(fā)動(dòng)機(jī)的比油耗和效率成倒數(shù)關(guān)系，用式子表示即 為：beoptbet2-(5.1.3)(t)eng 13 6*106beopt = 6| ：(5.1.4)fLhv其中，be為發(fā)動(dòng)機(jī)的比油耗與效率的倒數(shù)關(guān)系比值，fLhv(J/g)燃油燃燒低熱值，beopt(100%，效率值)發(fā)動(dòng)機(jī)理論燃燒值。通過(guò)相關(guān)資料的查詢得知，可以取fLhv =4.6*104J/g,進(jìn)而可得beopt=77，通過(guò)相關(guān)資料的查詢可知，可以取 n eng=30%，p =725g/L,再根 據(jù)上述計(jì)算得出的Peng =63.5 kw,聯(lián)立方程(5.1.3)與(5.1.4)計(jì)算可得t

11、 =2.5 h,進(jìn)而 可得B=7.23L。再通過(guò)建立通過(guò)折煤系數(shù)把三類汽車的能耗轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤的模型，進(jìn)而可對(duì)分析比三類汽車的能耗。 下所示：且通過(guò)折煤系數(shù)把三類汽車的能耗轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤的公式如Sc = B*Qh(5.1.5)其中Sc (kg )是換算后所得標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量，Qh (kg/L )為93#汽油的折煤系數(shù)，查相關(guān) 數(shù)據(jù)可得Qh =2.028千克標(biāo)準(zhǔn)煤/升，進(jìn)而可得Sc=15.0384kg。5.1.3混合動(dòng)力汽車的能耗模型由于混合動(dòng)力汽車的能源不止一個(gè)，其結(jié)構(gòu)雖然有多種形式，如常用的串聯(lián)式和并 聯(lián)式，其動(dòng)力源除了有發(fā)動(dòng)機(jī)外，還有動(dòng)力電池，因此，混合動(dòng)力汽車的能耗，不僅有 燃油的消耗，還有電器

12、電量的消耗，在保證電池電量不變的情況下，混合動(dòng)力汽車的燃 油消耗Bh (L)的表示如下：Bh:bet 珀(t)dtt。 T(5.1.6)其中，Bh ( L)混合動(dòng)力汽車的耗油量，Pengh ( kw )為發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。和傳統(tǒng)汽車的燃油計(jì)算不同，混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率要求和路載功率Ptrac(kW)滿足：pPengh 二上 - Pbat * m( 5.1.7)叮t其中，Pbat(kw)為電池輸出功率，n m為電池工作效率。通過(guò)相關(guān)資料的查詢可知，可以取Pbat=22kw, n m=90%，進(jìn)而可得Bh=5.04L,再通過(guò)折煤系數(shù)把Bh轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤，且 其轉(zhuǎn)化模型為：Sc =Bh *Qh(5

13、.1.8)通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢可知，可以取 Qh =2.028千克標(biāo)準(zhǔn)煤/升，再結(jié)合上述計(jì)算出的 Bh 值，進(jìn)而可得Sc=10.178kg。5.1.4純電動(dòng)汽車能耗模型同傳統(tǒng)燃油汽車一樣，純電動(dòng)汽車也是由單一能源進(jìn)行工供能的，則整車能耗即為 電能消耗，由此特征即可建立整車能耗模型，既有：Be(5.1.9)其中Be為純電動(dòng)汽車的能耗，n e為電機(jī)轉(zhuǎn)換效率，查詢相關(guān)數(shù)據(jù)可知，可以取n e=90%, 進(jìn)而可得 Be =16.74(kw*h)。建立通過(guò)折煤系數(shù)把電能轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤的模型，即sc 二 Be*Qe(5.1.10)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)可知，可以取 Qe =0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤/升，再結(jié)合上述得出的 Be值，

14、進(jìn)而可 得 SC=6.696kg05.1.5三類汽車的耗能的對(duì)比與節(jié)能效果的對(duì)比與分析從以上所得出的數(shù)據(jù)可知，傳統(tǒng)汽車在通過(guò)折煤系數(shù)折算成標(biāo)準(zhǔn)煤后，在行駛一百 公里時(shí)耗費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量為15.0384kg，混合動(dòng)力汽車的能耗折算之后為10.178kg,電動(dòng)汽車的能耗同過(guò)折算之后為 6.696kg。由三類汽車行駛一百公里所耗費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)煤的 量可知，傳統(tǒng)汽車的耗能量比混合動(dòng)力汽車與電動(dòng)汽車的耗能量大，并且混合動(dòng)力汽車 的耗能量比電動(dòng)汽車的耗能量大，繼而可得出在三類汽車中電動(dòng)汽車是最節(jié)能，相對(duì)于 傳統(tǒng)汽車來(lái)說(shuō)，混合動(dòng)力汽車比較節(jié)能，即傳統(tǒng)汽車是最耗能的。5.2問(wèn)題二模型的建立與求解通過(guò)相關(guān)查詢可知目前

15、汽油價(jià)格和電能價(jià)格，再根據(jù)三類汽車的動(dòng)力源的類型，且 通過(guò)相關(guān)資料的查詢得出，可以假定三類汽車的使用成本中，除了燃油費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng) 費(fèi)用、電池更換費(fèi)用，汽車的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用、電池的運(yùn)行成本、電池的維護(hù)成本以及電 動(dòng)汽車其他零部件的維護(hù)費(fèi)用外，其他的費(fèi)用大致相同，即在對(duì)比分析三類汽車的使用成本時(shí)可以不予考慮，然后分別建立三類汽車的使用成本的計(jì)算模型 5.2.1傳統(tǒng)汽車使用成本模型由于傳統(tǒng)動(dòng)力只有燃油一個(gè)動(dòng)力源，因此其使用成本由燃油費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用等 組成。即傳統(tǒng)汽車的使用成本為：Bof+B?（521）其中，Bo為總的使用成本（單位為元），B為燃油費(fèi)用（單位為元）、B?為維護(hù)保養(yǎng)費(fèi) 用（單位為元）

16、。1燃油費(fèi)用的計(jì)算通過(guò)相關(guān)資料的查詢，我們建立如下汽車在總的航程中所耗用汽油的費(fèi)用的模型， 即R = D2* L2*Qi（5.2.2）其中，Bi（L）為汽車在總的航程中的耗油量，L2 （km）為汽車總的航程，D2 （元/升）為 油價(jià)，Q! （升/百公里）為汽車每百里耗油量。2. 零件更換費(fèi)用的計(jì)算傳統(tǒng)汽車的零件更換費(fèi)用一般采用確定的值（按每五千公里300元），即B2 =L2/5000* 300（ 5.2.3）其中B2 （元）為傳統(tǒng)汽車的零件更換費(fèi)。522混合電動(dòng)汽車的使用成本模型混合動(dòng)力車的動(dòng)力系統(tǒng)是由燃油和電力兩種動(dòng)力系統(tǒng)組成，因此其計(jì)算方式與前兩者有所不同，其使用成本包括燃油費(fèi)用、電池更換

17、費(fèi)用，還有汽車的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，結(jié) 相關(guān)資料的查詢，可建立混合動(dòng)力汽車的使用成本模型，即A0 = A +A2 +人（5.2.4）其中，A0 （元）為汽車的使用費(fèi)用， A （元）為汽車的燃油費(fèi)用， A2 （元）為電池更 換費(fèi)用，A （元）為汽車維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。1. 汽車的燃油費(fèi)用模型混合動(dòng)力汽車的燃油費(fèi)用即汽車在總的航程中所耗用的汽油的費(fèi)用，結(jié)合相關(guān)資料可建立混合動(dòng)力汽車的燃油費(fèi)模型，即A =L3*Q2*D3（5.2.5）其中，Ai （元）為混合動(dòng)力汽車的燃油費(fèi)用，L3 （km）為汽車的總航程，Q2 （L/百公里）為汽車百公里油耗油量，D3 （元/升）為油價(jià)。2. 電池更換的費(fèi)用通過(guò)查詢資料可建立電

18、池的更換費(fèi)用模型，即A2=4r（5.2.6）1 2其中，A2 （元）電池的更換費(fèi)用，L2 （km）為汽車的使用壽命，l2 （km）為電池的使用 壽命，Pi （元）為電池的售價(jià)。3.汽車維護(hù)保養(yǎng)模型通過(guò)相關(guān)資料的查詢得出，我們可以取混合動(dòng)力汽車的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用為一個(gè)常數(shù)， 且與燃油汽車的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用采用同樣的常數(shù)樣 ，因此混合動(dòng)力汽車的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用可由以下公式進(jìn)行計(jì)算：A3 二 L3/5OOO*3OO(5.2.7)其中，A （元）為混合動(dòng)力汽車的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用， L3（km）為汽車的總航程5.2.3電動(dòng)汽車成本分析消費(fèi)者購(gòu)買電動(dòng)車后就進(jìn)入了使用階段，即駕駛維護(hù)階段。駕駛維護(hù)成本可由三部分組成，即電池

19、的運(yùn)行成本、電池的維護(hù)成本以及電動(dòng)汽車其他零部件的維護(hù)費(fèi)用， 進(jìn)而可得電動(dòng)汽車的使用費(fèi)用的計(jì)算公式為：Co = G C2 C3（5.2.8）其中，Co （元）為總的運(yùn)行成本，Ci （元）為電池的運(yùn)行成本，C2 （元）為電池的維護(hù) 成本，C3 （元）為電動(dòng)汽車的其他零部件的維護(hù)費(fèi)用。1.電動(dòng)汽車的駕駛（運(yùn)行）成本 查詢資料可知電動(dòng)車汽車的運(yùn)行成本主要就是充電費(fèi)用（由電價(jià)和電動(dòng)汽車的充電量決定），因此其充電費(fèi)用可表示為：G 二 LJ1OO * N* D/（5.2.9）其中Di為充電電價(jià)（單位是元/度），a為充電效率，N （km*h）百公里耗電量，Li （km） 為電動(dòng)車最大的航程。2.電動(dòng)車汽車的

20、電池維護(hù)成本模型通過(guò)查詢資料可知，電動(dòng)汽車的電池的維護(hù)實(shí)質(zhì)上就是電池的更換，進(jìn)而電動(dòng)汽車 的電池維護(hù)成本可表示為：(5.2.1O)其中L （km）為電動(dòng)汽車的壽命，I （km）為電池的使用壽命，P （元）為電池的購(gòu)買費(fèi) 用。3. 電動(dòng)汽車的零部件的維修費(fèi)用模型通過(guò)相關(guān)查詢可建立電動(dòng)汽車的零部件的更換費(fèi)用（一般取每一百公里電動(dòng)汽車的 零部件的更換費(fèi)用為O.5元3模型，電動(dòng)汽車的零部件的更換費(fèi)用用 C3表示，且其計(jì)算 公式為：(5.2.11)C3 二 J * O.5其中L1為電動(dòng)車最大行程。5.3問(wèn)題三的模型建立與求解對(duì)于第三問(wèn)我們分別從三類汽車中選出一種汽車，借助于第一問(wèn)的對(duì)汽車的能耗的計(jì)算模型

21、與第二問(wèn)中的對(duì)能耗的費(fèi)用的計(jì)算模型，再把通過(guò)查詢得出的實(shí)際數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行帶入計(jì)算，即得出三種不同的汽車的使用成本，進(jìn)而對(duì)三種不同汽車的使用成本進(jìn)行 定性與定量的比較與分析。5.3.1三種汽車的選取我們選取了同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院調(diào)研的車型豐田的prius混合動(dòng)力車，凱越的1.6 L普通版?zhèn)鹘y(tǒng)燃油汽車以及準(zhǔn)備產(chǎn)業(yè)化的奇瑞電動(dòng)汽車為例，并且在城市的正常的工況下進(jìn)行了分析，使得分析更有依據(jù)并且分析結(jié)果更合理。通過(guò)查詢資料可得三種汽車的百公里耗電量或耗油量，且如表2中所示，通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)與資料的查詢得知，我們可以約定三種汽車的使用壽命分別如表2所示。表2.選取三種汽車的具體參數(shù)奇瑞電動(dòng)汽車豐田的prius混合動(dòng)

22、 力車凱越普通版每百公里耗油量/耗 電量15度/百公里5升/百公里8升/百公里使用壽命40萬(wàn)公里（電池壽 命4萬(wàn)公里）60萬(wàn)公里60萬(wàn)公里5.3.2豐田prius混合動(dòng)力汽車的使用全周期的計(jì)算設(shè)定混合動(dòng)力汽車報(bào)廢的里程數(shù)是 60萬(wàn)公里（參照同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院對(duì)于 Prius混 合動(dòng)力轎車的調(diào)研結(jié)果），這樣在混合動(dòng)力汽車在全生命周期中耗油量約為3000OL。查資料可知河南省2012年四月份油價(jià)為7.89元/升，又計(jì)算可知混合動(dòng)力汽車在全生命周 期中的燃油費(fèi)用為23.67萬(wàn)元。查詢同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院的資料可知，強(qiáng)混合動(dòng)力汽車電池系統(tǒng)在車輛行駛過(guò)程中不 會(huì)一直使用.所以混合動(dòng)力汽車的電池組的壽命比純依賴

23、電池提供動(dòng)能的電動(dòng)汽車的電 池的使用壽命要長(zhǎng)很多，進(jìn)而估算其電池的使用壽命約為2000h。上海的私家車平均每年行駛2.5萬(wàn)km，即每天行駛68km，按照城市內(nèi)混合動(dòng)力汽車的平均時(shí)速為 45km/h 進(jìn)行計(jì)算，可知混合動(dòng)力汽車每天行駛的時(shí)間約1.5h，則2000h的混合動(dòng)力汽車的電池的使用壽命對(duì)于普通私家來(lái)說(shuō)，其使用的年份約為4年，即使用到第5年時(shí)需要更換電池，查詢資料可知普通私家車的使用壽命約為12年，通過(guò)計(jì)算可知，在車的使用周期中電池需更換3次。查詢資料可約定鎳氫電池的購(gòu)買單價(jià)為8萬(wàn)元，則若采用鎳氫電池作為混合動(dòng)力汽車的蓄電池，則在整個(gè)生命周期中，混合動(dòng)力汽車的電池的更換成本為 24萬(wàn)。對(duì)于

24、車的維修保養(yǎng)費(fèi)用，我們通過(guò)查閱資料知，可按照每5000km對(duì)汽車進(jìn)行整車的維修保養(yǎng)一次，且其維修保養(yǎng)費(fèi)用以 300元進(jìn)行計(jì)算，可知汽車在其整個(gè)生命周期中 的保養(yǎng)費(fèi)用為3.6萬(wàn)元。綜上可得混合動(dòng)力汽車在其全生命周期中的使用費(fèi)用約為51.27萬(wàn)元，轉(zhuǎn)換為每百公里的費(fèi)用為84.45元。5.3.3奇瑞QQ電動(dòng)車的使用成本的計(jì)算由電動(dòng)汽車的動(dòng)力源的單一性，且由表2可知奇瑞電動(dòng)汽車的百公里耗電量及電動(dòng) 汽車的電池的使用壽命分別為15度、4萬(wàn)公里，結(jié)合2012年河南省居民用電費(fèi)用為0.56 元/度，再結(jié)合5.2.3電動(dòng)汽車使用成本的模型進(jìn)行計(jì)算可得，在奇瑞電動(dòng)汽車的整個(gè)生命周期中，電動(dòng)汽車的耗電費(fèi)用為 3.

25、36萬(wàn)元。由表2可知奇瑞電動(dòng)車的電池使用壽命和電動(dòng)汽車的使用壽命分別為4萬(wàn)公里、40萬(wàn)公里，再通過(guò)5.2.3中的 對(duì)應(yīng)的模型進(jìn)行計(jì)算可得在電動(dòng)車的壽命范圍內(nèi)只需更換電 池兩次即可，通過(guò)查閱電動(dòng)車電池價(jià)格可知奇瑞電動(dòng)汽車的電池的單價(jià)可約定為4000元，再通過(guò)5.2.3中與之對(duì)應(yīng)的模型計(jì)算可得，在奇瑞電動(dòng)車的壽命范圍內(nèi)用于電池的 費(fèi)用為4萬(wàn)元。查閱資料可知對(duì)于奇瑞電動(dòng)汽車的電機(jī)、電子控制系統(tǒng)及機(jī)械系統(tǒng)等進(jìn)行維修保養(yǎng)的總 費(fèi)用為5.6元/百公里，再通過(guò)計(jì)算可得在電動(dòng)汽車的整個(gè)生命周期中，電動(dòng)汽車的維修 保養(yǎng)費(fèi)用為2.24萬(wàn)元。從上述的計(jì)算以及5.2.3中對(duì)應(yīng)的計(jì)算電動(dòng)汽車的使用成本的模型可得，奇瑞電

26、動(dòng) 車在其整個(gè)生命周期中的使用費(fèi)用為 9.6萬(wàn)元，且其百公里費(fèi)用為24.00元。5.3.4凱越普通版?zhèn)鹘y(tǒng)動(dòng)力汽車使用成本的計(jì)算通過(guò)研究凱越產(chǎn)品手冊(cè)數(shù)據(jù)，可知普通凱越1.6 L的在綜合正常工況下油耗為8 升/百公里。但是根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，其在城市正常的工況下的油耗約為1213升/百公里。結(jié)合凱越普通版?zhèn)鹘y(tǒng)動(dòng)力汽車的在城市正常工況下的油耗和表2中的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及5.2.1中的計(jì)算傳統(tǒng)汽車的耗能費(fèi)用模型，通過(guò)計(jì)算可得凱越普通版?zhèn)鹘y(tǒng)動(dòng)力汽車在 其壽命范圍內(nèi)的總油耗為78000L汽油，且其油耗總費(fèi)用為64.974萬(wàn)元。查閱資料可知更換機(jī)油，清洗油路,以及動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)械維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用等約為4元/百公里，結(jié)合凱越

27、傳統(tǒng)汽車的生命周期的長(zhǎng)度，再通過(guò)計(jì)算可得在其整個(gè)生命周期中總 的維修費(fèi)用為2.4萬(wàn)元。結(jié)合以上的計(jì)算和5.2.1中的傳統(tǒng)汽車的總費(fèi)用的計(jì)算模型，計(jì)算可得凱越普通版 傳統(tǒng)動(dòng)力汽車在其整個(gè)生命周期中的總的使用成本為67.374萬(wàn)元，轉(zhuǎn)化為百公里費(fèi)用為112.29元/百公里。5.3.5三類汽車的使用費(fèi)用的對(duì)比與分析將5.3.2、5.3.3、5.3.4中的數(shù)據(jù)提取整理可得表3,且表三中的總費(fèi)用為汽車在其整 個(gè)生命周期中的使用費(fèi)用。表3.三種汽車的使用費(fèi)用表奇瑞電動(dòng)汽車豐田的prius混合動(dòng) 力車凱越普通版總費(fèi)用（元）9.6力兀51.27力兀67.374萬(wàn)元每百公里的花費(fèi)（兀）:24.00 元84.45

28、 元112.29 元在上述的數(shù)據(jù)運(yùn)算中我們采用了更具有理論意義的車型來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且我們?cè)谡鎸?shí)的環(huán)境中進(jìn)行了分析實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定了凱越普通版?zhèn)鹘y(tǒng)動(dòng)力汽車在城市工況下 的油耗約為1213升/百公里而不是標(biāo)準(zhǔn)的8升/百公里。通過(guò)以上的處理使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更 有可靠性，更接近于真實(shí)的情況。我們還采用了依每百公里所花的費(fèi)用為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行分 析，是比較更科學(xué)更合理。由上述數(shù)據(jù)可知電動(dòng)汽車的使用費(fèi)用最低，混合動(dòng)力的汽車次之，傳統(tǒng)的汽車的使 用費(fèi)用最多。從資源的角度來(lái)看傳統(tǒng)汽車最耗費(fèi)資源，混合動(dòng)力汽車的能耗可以將減小到傳統(tǒng)汽 車的一半以上，說(shuō)明混合動(dòng)力汽車的能源利用率比較高，但最節(jié)省能源的還是電動(dòng)汽車。 我們通

29、過(guò)查詢資料發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在有些汽車制造公司已可以達(dá)到使電池的壽命與機(jī)車的壽命 相同，例如日本豐田公司的凱美瑞系列就已經(jīng)出現(xiàn)不需要更換電池的車型，那么混合動(dòng) 力汽車的使用成本會(huì)進(jìn)一步下降，可以說(shuō)混合動(dòng)力汽車的前景很廣闊。至于電動(dòng)汽車， 雖然現(xiàn)在它的技術(shù)還沒(méi)有傳統(tǒng)電動(dòng)汽車與混合電動(dòng)汽車的技術(shù)成熟，但其前景更為廣 闊，因?yàn)橛捎谠谏a(chǎn)電動(dòng)汽車時(shí)，不需要那么大的機(jī)械部件，并且車身較輕，使得它的 制造費(fèi)用不那么昂貴，并且由上述的計(jì)算可知，耗能量更少，且由于其消耗的是電，所 以起到了節(jié)能減排的作用，且其排放的污染物相對(duì)于其他兩類的汽車來(lái)說(shuō)要少的多。但三類車各有各的好處，不同的車的作用不同，所以每一種車都是必須的，

30、只不過(guò) 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，三類汽車在市場(chǎng)中所占的份額在不斷地變化，且影響這三類汽車 在汽車市場(chǎng)中所占份額的主要因素就是汽油耗費(fèi)與汽油的油價(jià)的變化，至于汽油的油價(jià)的變化對(duì)三類汽車所占市場(chǎng)份額的影響，將在第四問(wèn)中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。5.4問(wèn)題四的模型建立與求解根據(jù)實(shí)際情況可知混合動(dòng)力汽車與電動(dòng)汽車為新能源型汽車。由現(xiàn)實(shí)生活中的汽車的不同地區(qū)汽車的使用類型與不同類型的使用數(shù)量的不同，可知不同地區(qū)的消費(fèi)者對(duì)新能源汽車購(gòu)買的態(tài)度不一樣，且由于混合動(dòng)力汽車與電動(dòng)汽車的普及率非常低，因此消 費(fèi)者對(duì)新能源車的使用與購(gòu)買有很多顧慮，其中新能源車的技術(shù)的不成熟性是消費(fèi)者心 中的最大的顧慮；而傳統(tǒng)汽車的技術(shù)卻非常成熟

31、，所以相對(duì)于新能源式的汽車來(lái)說(shuō)，消 費(fèi)者對(duì)傳統(tǒng)汽車的技術(shù)的顧慮很小。通過(guò)調(diào)查可得圖一，通過(guò)對(duì)圖一的分析可得出這一 結(jié)論。并且我們通過(guò)查詢資料得出，新能源汽車在過(guò)內(nèi)的批量生產(chǎn)大概需要5到10年,從市場(chǎng)角度來(lái)看，消費(fèi)者認(rèn)為是 3到5年。除了汽車的技術(shù)的成熟度外，汽車的購(gòu)買價(jià)格對(duì)不同汽車所占汽車市場(chǎng)份額的影響 很大的，通過(guò)查詢資料可知，目前消費(fèi)者認(rèn)為新能源汽車比較貴一點(diǎn)的比例大概占70%,認(rèn)為新能源非常貴的比例大約占40%以上。因此汽車的價(jià)格也對(duì)新能源汽車在汽車市場(chǎng) 上所占分額有一定的影響。除了上述的兩個(gè)因素外，影響不同汽車在汽車市場(chǎng)上所占份額的大小的主要是汽油 價(jià)格的變化，因?yàn)槠蛯儆诓豢稍偕Y源

32、，因此汽油的價(jià)格總體上是趨于上升的趨勢(shì)的（這一現(xiàn)象可以由對(duì)圖2的分析中得知）。通過(guò)查詢資料我們得出消費(fèi)者對(duì)汽車的不同 的要求，且消費(fèi)者對(duì)不同要求的重視程度不同（這一現(xiàn)象由圖3與圖4的對(duì)比中可分析出）。通過(guò)對(duì)圖3的分析可知，消費(fèi)者對(duì)汽車的基本要求有：第一個(gè)方面是消費(fèi)者非常 在意的是所用的汽車是否省油，不管什么汽車省油是第一位，第二是安全性能，第三是 環(huán)保。新能源汽車非常好的一點(diǎn)是，它符合了其中的兩個(gè)要求，即環(huán)保和省油。畢竟電 的價(jià)格目前還是比較低的，且電屬于再生能源。2005年至2012年河南省93#汽油價(jià)格走勢(shì)圖7511101 -96794 10i . 13 o. 12少護(hù)護(hù)護(hù)刃09 09 9

33、護(hù)畀00 2。1 2011 0 02圖2.（圖中油的單價(jià)的單位為元/升）新能源汽車潛在車主傳統(tǒng)汽車潛在車主圖4.(傳統(tǒng)汽車潛在的車主的心理情況)我們采用多遠(yuǎn)現(xiàn)行回歸模型，對(duì)汽油價(jià)格對(duì)三類汽車在汽車市場(chǎng)中所占份額的影響 經(jīng)行分析與預(yù)測(cè)。我們約定汽車市場(chǎng)的總份額為1,傳統(tǒng)汽車所占的份額為X1,混合動(dòng)力汽車所占的 份額為X2，則電動(dòng)汽車所占的份額為X3，則有X1+ X2+ X3=1。由多元現(xiàn)行回歸模型列出 如下方程：(541)y 二 ab2X2b3x3式中，y=1，a為汽油價(jià)格變化量，b1為傳統(tǒng)汽車的價(jià)格，b2為混合動(dòng)力汽車的價(jià)格，b3 為電動(dòng)汽車的價(jià)格。進(jìn)一步用最小二乘法建立的求參數(shù)的方程為：、y

34、 = na bx1 b2、x2 b3、x32(542)二 x1 yx1 b/ x1b2 二 x1x2 d 二 x1x3Z x2y =a為 x2mx2 +b2為 x2 +b3x2x32p x3y 二 a、x3bx1 x3b2、x2x3bx3只需將歷史資料自變量X1 、X2、X3和對(duì)應(yīng)的因變量y=1的數(shù)據(jù)代人公式(5.4.2)，并 聯(lián)立求解方程組，即可求得回歸方程的參數(shù) a 、b1、 b2、b3。再將這些參數(shù)代人 回歸方程，即可得預(yù)測(cè)模型。這一預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)的是當(dāng)油價(jià)變化量為 a時(shí)，對(duì)三類汽車 所占汽車市場(chǎng)份額的影響。由圖1可知現(xiàn)實(shí)生活中，汽油價(jià)格是在節(jié)節(jié)攀升的，所以三類汽車的前景應(yīng)該是電 動(dòng)汽車的

35、前景最好，混合動(dòng)力汽車次之，傳統(tǒng)汽車最不好。六、模型的優(yōu)化與推廣由于我們?cè)诮⒛Ｐ蜁r(shí)有一定的限制， 并且是在假設(shè)的條件下進(jìn)行的模型的建立與 計(jì)算，因此如果把現(xiàn)實(shí)生活中的一些有關(guān)汽車的能耗與使用成本的因素添加進(jìn)去的話， 模型的建立與計(jì)算更具合理性，且這一模型可用于很多領(lǐng)域中的計(jì)算。第一問(wèn)在模型的建立過(guò)程中，我們忽略了汽車的加速度和道路的坡度，如果考慮以 上兩個(gè)因素會(huì)使模型更接近實(shí)際情況并且更加完善?；谝陨峡紤]，我們進(jìn)一步建立以 下汽車功率模型：Cd Av；、mvadv76.143.6dt式中，f為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，Cd為風(fēng)阻系數(shù)，m (kg)為電動(dòng)汽車質(zhì)量，G (N)為電 動(dòng)汽車重量，Va (km/h )為車輛行駛速度,dv/dt (m/s2)為車輛加速度，P (w) 為功率