RDE背景

1.1什么是RDE，為什么要引入汽車RDE檢測

RDE（Real Drive Emission），是測試車輛在鋪裝的路面上進行的排氣污染物（重點是NOx和PN），RDE的引入是為了控制車輛的實際駕駛排放，它將汽車尾氣檢測從實驗室擴展到實際駕駛路面，不同于I型排放試驗特定的環境條件、固定的駕駛曲線下，在轉轂實驗室進行的排放測試，實際道路排放測試過程考慮到了包括駕駛工況、交通狀況、駕駛風格、環境溫度和海拔等影響實際駕駛排放結果的因素，能更真實的反映汽車在實際使用過程中的排放水平。

圖1.實驗室轉轂排放測試

圖2. RDE實際駕駛排放測試

1.2 RDE是任意駕駛、隨機測試嗎？

RDE測試由于其特定的測試工況、車輛狀況和環境條件，每次試驗結果不具有重復性，但這并不意味著RDE要求車輛在任意駕駛模式和邊界條件下的排放結果都達標。雖然沒有統一的行駛路線，但對總行程及市區、郊區和高速各分段行程的長度和比例進行了詳細規范；行程動力學的規范也避免了過渡激進駕駛和過渡柔和駕駛影響最終排放結果。對車載排放測試設備PEMS（Portable Emission Measurement System）也做了詳細規定；數據處理方法和排放評價基于I型試驗WLTC的試驗結果展開，且RDE排放與認證排放具有一定相關性。所以，RDE并非任意駕駛測試，其測試標準規定了詳細的道路試驗規范和數據處理方法，盡量減少人為因素干預，客觀呈現車輛在實際駕駛中的排放水平。

RDE法規簡介

RDE法規最早誕生在歐洲，到現在已進行了多輪修訂和大量試驗驗證，雖然法規細則還在進一步驗證和完善中，但歐洲法規（EU6D）已確定要引入RDE檢測。我國也計劃在6階段排放法規中引入RDE檢測，剛剛修訂的輕型車國6排放法規草案參考了歐洲法規對測試過程和結果評估的規范，引入了RDE檢測作為輕型車排放法規的II型試驗，并規定了實施日期和相關污染物的符合性因子。

RDE試驗結果：市區行程和總行程污染物排放不得超過I型試驗排放結果與下表規定的符合性因子的乘積

2.1 RDE測試要求

RDE試驗適用于新生產車輛的排放檢驗和車輛整個壽命周期。進行RDE試驗時，車輛應該在實際道路上按正常的駕駛模式、狀態和載荷行駛，遵守交通安全法規。應用獨立于車輛的測試裝置測試排氣質量流量。排放結果應對整個行程和市區行程分別進行RDE評估。法規一般要求如下：

2.2 RDE數據評估方法

RDE數據需要評估試驗行程是否具有代表性并滿足統計要求。將PEMS測試的數據如車速、里程、排放等進行分組，按要求進行歸一化處理。排放計算有兩種方法：EMROAD-JRC, CO2移動窗口平均法和CLEAR-TUG ，功率等級分組法（POWER BINNING)。本文將簡要介紹國6排放法規采用的CO2移動平均窗口法。

CO2移動平均窗口法基于WLTC試驗循環的CO2排放量定義窗口大小。根據CO2排放，將測試的排放數據分為多個子集（窗口）。將基于里程的CO2排放(g/km)與參考曲線進行對比，評價窗口的正常性，如果試驗結果中包含了足夠數量的窗口，并且窗口覆蓋了不同的速度區域（市區、市郊、高速），則認為試驗結果完整有效。移動平均窗口法，分為以下5個步驟：

步驟1：進行數據分類并剔除冷啟動排放數據；

步驟2：在子集或“窗口”內計算排放；

步驟3：進行正常窗口識別；

步驟4：驗證測試完整性和正常性；

步驟5：在正常窗口內計算排放。

2.2.1 窗口識別和計算

以1Hz為計算頻率，試驗結果向前或向后推，定義每個窗口的CO2排放量為I型試驗（WLTC）CO2排放量的1/2（包括冷起動）。對每個窗口計算CO2的排放量，污染物排放量（CO, HC, NOx），單位g/km，計算平均車速km/h。

圖3. CO2窗口識別和計算

2.2.2窗口評估

車輛CO2特性曲線：I型試驗中CO2的排放與平均車速之間的關系。首先確定三個參考點P1,P2,P3，三個參考點分別為WLTC循環低速段、高速段和超高速段的平均車速和對應的CO2排放量。以車速為橫坐標，CO2排放量為縱坐標，將P1,P2,P3連接成兩條直線段，車速最大限定為145km/h。再根據基本公差tol1（25％）和tol2（50％）進行CO2排放量的上下拓展，以保證RDE試驗中正常的駕駛段CO2排放窗口能在選定范圍內。

P1點：=19 km/h，WLTP循環低速段CO2排放乘1.2[g/km]

P2點：=56.6 km/h，WLTP循環高速段CO2排放乘1.1[g/km]

P3點：=92.3km/h，WLTP循環超高速段CO2排放乘1.05[g/km]

根據每個窗口的平均速度劃分，小于45km/h為市區窗口，45～80km/h之間為郊區窗口。大于80km/h為高速段窗口。

圖4. 車輛CO2特性曲線和市區、郊區、高速公路行駛定義

2.2.3完整性和正常性校驗

并非所有窗口都進行RDE排放分析，CO2排放與I型試驗差異太大，或所采集的窗口不足以代表試驗車的正常駕駛情況時，應進行適當的數據處理，與WLTC駕駛循環的CO2消耗量差異越大，權重因子越小，不滿足窗口完整性和正常性要求時，試驗結果無效。

完整性認定：市區、市郊和高速段窗口數量分別占總窗口數量的15％以上時，即認為完成試驗。通過完整性認定。

正常性認定：50％以上的市區、市郊和高速段窗口落在特性曲線定義的基本公差范圍內時，則通過正常性認定。如不滿足上述規定，可以按 1%的步長增加公差上限 tol 范圍，直到滿足50%窗口要求為止，但使用這種方法tol1拓展不得超過30％。

圖5. CO2窗口分布

2.2.4排放結果計算

根據上面的窗口劃分和處理，基于正常窗口進行加權排放計算、嚴格程度指數計算和總行程排放計算g/km。

加權系數確定：

基本公差帶內，正常窗口加權值為1

基本公差和二次公差之間，一次和二次公差進行0～1間的線性插值。

二次公差帶以外，加權值為0。

RDE測試過程

RDE測試采用便攜式車載排放測試設備PEMS，包括氣體采樣測量單元和顆粒物采樣測量單元，分別測量NOx, CO, CO2和PN。流量計測量排氣實時流量，設備供電單元和測試控制單元。采樣頻率為1Hz。PEMS設備通常放置在后備箱內，排氣尾管和流量計通過車輛后拖鉤固定，試驗開始前應保證整個測試設備安裝穩固。試驗人員包括駕駛員和測試工程師。主流的PEMS設備有AVL的M.O.V.E和HORIBA的OBS ONE等。測試設備都附帶數據評估系統，可以根據法規要求進行數據處理和排放分析，生成最終的排放報告。

圖6. AVL M.O.V.E

圖7. HORIBA OBS ONE

一次RDE測試內容包括排氣采樣設備的安裝、調試和預熱，排氣流量計的安裝和預熱，試驗前后排放設備標準氣校驗，數據處理和報告，加上試驗過程總時間大約5小時。試驗開始前應事先準備好測試路線，計算好市區、市郊和高速各段分配和總里程，并了解各路段的交通和路況，避免出現客觀原因導致的試驗失敗或結果無效。一條合格的RDE路線往往要經過多次反復驗證。

RDE難點

試驗數據結果分析，RDE的難點在GDI汽油機的顆粒物PN和柴油機的NOx和PN。目前法規要求市區和總行程PN的符合性系數為2.1，這個系數有進一步減小的趨勢。歐洲法規建議1+0.5，其中1為正常排放，0.5為測量誤差，并且考慮對冷起動階段的排放進行評估。

RDE工況點分布廣，相比NEDC和WLTC更多工況點分布在高速大負荷和外特性點上，需要考慮的排放優化點更多。

圖8. 駕駛循環工況對比

RDE測試過程復雜。采樣管和排氣流量計的安裝應符合法規要求。測試前后應要保證采樣設備的精度，線性度和零點校準。駕駛過程既要體現實際駕駛環境和路況，也要滿足法規中對應的要求。因此不能保證很高的測試成功率。一條測試路線或一次成功測試不能代表整體RDE排放達標，需要根據不同的環境溫度和海拔選擇幾條代表性的路線。結果還應覆蓋法規許可的激進、正常和柔等不同駕駛風格。

RDE不僅增加了測試的難度，對車輛整體排放優化工作也帶來了很大挑戰。排放優化目標不再是僅針對一個固定的排放循環，而是涉及發動機可能運行到的所有工況點，最終需要EMS系統、后處理、標定等共同努力。RDE的標定也將從臺架的掃點開始，逐步展開到轉轂，實車PEMS測試，魯棒性驗證等。