一文讀懂燃料電池電動汽車的行駛與加油行為
2019年3月,美國能源部發(fā)布《燃料電池電動汽車的行駛與加油行為》,在此ERR能研微訊研究團(tuán)隊(duì)對報(bào)告的全文進(jìn)行了翻譯(紅色部分缺失,需要請聯(lián)系ERR能研君微信號),分享給大家,歡迎轉(zhuǎn)發(fā)擴(kuò)散!
簡要介紹和研究背景
國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)在該項(xiàng)目中的目標(biāo)是支持美國能源部(DOE)在實(shí)際條件下對氫燃料電池電動汽車(FCEV)進(jìn)行技術(shù)評估。通過評估和分析FCEV相關(guān)數(shù)據(jù)來確定技術(shù)的當(dāng)前水平,將其與DOE計(jì)劃目標(biāo)進(jìn)行比較,并協(xié)助評估多代FCEV技術(shù)的發(fā)展情況。DOE為NREL國家燃料電池技術(shù)評估中心(NFCTEC)收集和交付數(shù)據(jù)提供資金,用于相關(guān)分析、匯總和報(bào)告。自美國能源部燃料電池技術(shù)辦公室學(xué)習(xí)示范項(xiàng)目于2005年開始以來,這項(xiàng)工作在持續(xù)進(jìn)行。
項(xiàng)目合作伙伴包括6家原始設(shè)備制造商(OEM):通用汽車、本田、現(xiàn)代、梅賽德斯-奔馳、日產(chǎn)和豐田。通過DOE資助ElectricoreInc.的一個(gè)項(xiàng)目,三家原始設(shè)備制造商(日產(chǎn)、豐田和本田)提交了相關(guān)數(shù)據(jù)。每個(gè)項(xiàng)目合作伙伴在該評估項(xiàng)目中提供多種車型的數(shù)據(jù),稱為FCEV車隊(duì),總共6個(gè)車隊(duì)。這些車型有的正處于商業(yè)試驗(yàn)階段,有的已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn);由車隊(duì)和個(gè)體進(jìn)行駕駛體驗(yàn),主要選擇從2005年到2012年的車型。由于缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)和/或車型未包含在評估時(shí)段,豐田Mirai和現(xiàn)代Nexo未包括在調(diào)研分析對象中。原始設(shè)備制造商向NREL提供道路車輛數(shù)據(jù),用于評估以下方面:燃料電池組耐久性、部署情況(例如,相關(guān)車輛數(shù)量)、系統(tǒng)規(guī)格、范圍、燃料經(jīng)濟(jì)性、效率、加注燃料性能、可靠性、驅(qū)動和填充行為、動力和能量管理、燃料電池瞬態(tài)特性(例如,燃料電池動力快速增加或減少的頻率),針對技術(shù)目標(biāo)的基準(zhǔn)和典型汽油車輛的操作、維護(hù)、車載存儲和安全情況。路上車輛數(shù)據(jù)至少每3個(gè)月提供給國家燃料電池技術(shù)評估中心。更多項(xiàng)目詳細(xì)信息和背景信息可在概述報(bào)告中找到(Kurtz等,2018)。
評估指標(biāo)源自美國能源部燃料電池技術(shù)辦公室的多年研究、開發(fā)和示范計(jì)劃(FCTO 2015),主要考慮燃料電池耐久性、效率、規(guī)格和儲氫類別。根據(jù)這些度量標(biāo)準(zhǔn),還將獲得此報(bào)告中包含的一些復(fù)合數(shù)據(jù)產(chǎn)品(CDP)。該分析還利用了聯(lián)邦公路管理局根據(jù)美國運(yùn)輸部收集的全國家庭旅行調(diào)查(NHTS)數(shù)據(jù)。此外,還使用來自主要汽油供應(yīng)商的典型加油站燃料數(shù)據(jù)和趨勢與FCEV加注燃料數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。
本報(bào)告針對性地討論了行駛里程、燃料經(jīng)濟(jì)性、駕駛和燃料加注行為以及加注性能等主題。來自當(dāng)前技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目的數(shù)據(jù)被納入先前車輛技術(shù)驗(yàn)證項(xiàng)目的分析結(jié)果(Wipke等人,2012),因?yàn)樵擁?xiàng)目自2005年以來一直在持續(xù)進(jìn)行(FCEV學(xué)習(xí)示范項(xiàng)目,也稱為控制條件下氫能車隊(duì)和基礎(chǔ)設(shè)施示范和驗(yàn)證項(xiàng)目)。由于各自的開發(fā)和生產(chǎn)計(jì)劃不同,OEM廠商之間目前的FCEV技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)水平也各不相同。
相關(guān)部署
截至2018年春季,來自各種制造商的230多輛汽車產(chǎn)生了700多萬英里的數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)促成了這項(xiàng)工作成果。圖1描繪了自2006年以來生產(chǎn)的車輛數(shù)量和累計(jì)里程的進(jìn)展。數(shù)據(jù)的中斷部分代表從學(xué)習(xí)示范期過渡到當(dāng)前評估項(xiàng)目的日期,相關(guān)數(shù)據(jù)沒有報(bào)道。
本研究中包括的大多數(shù)車輛是自2006年以來的早期驗(yàn)證和預(yù)生產(chǎn)車型。由于合同限制或缺乏數(shù)據(jù)提供伙伴,最新一代商用FCEV的數(shù)據(jù)未包括在分析中。
車輛總數(shù)和累計(jì)行駛里程(CDP-FCEV-53)
此部分正文部分已略去,圖保留。
公布的汽油范圍和每加侖汽油當(dāng)量的里程數(shù)
平均道路車輛范圍(CDP-FCEV-147)
加油之間的實(shí)際距離(CDP-FCEV-106)
燃油經(jīng)濟(jì)性
燃油經(jīng)濟(jì)性是根據(jù)路上燃料電池堆電流和EPA燃油經(jīng)濟(jì)性等級的組合來測量的。圖4所示的結(jié)果將平均道路燃油經(jīng)濟(jì)性與被測車輛的百分比進(jìn)行匯總。該分析不包括不足1英里的行程,并提供EPA聯(lián)合城市/高速公路評級。FCEV車隊(duì)的平均燃油效率中位數(shù)為51英里/公斤(51.6英里/加侖),平均范圍為34~57.5英里/公斤(34.4~58.1英里/加侖)。學(xué)習(xí)示范車隊(duì)的公路燃油經(jīng)濟(jì)性為第1代的氫氣為31~45英里/千克,第2輪為26~52英里/公斤氫氣(參考圖5)。相比之下,2013年平均汽油動力汽車在EPA測試中返回27.6英里/加侖,證明FCEV幾乎是平均道路燃油效率的兩倍(這包括從轎車到運(yùn)動型多用途車的多個(gè)車輛平臺)。FCEV車隊(duì)的平均實(shí)際道路燃油經(jīng)濟(jì)性略低于EPA確定的“車窗貼紙”值,正如目前出售的大多數(shù)常規(guī)動力車輛一樣。
平均道路車輛燃油經(jīng)濟(jì)性(CDP-FCEV-114)
此外,還研究了作為平均行駛速度和行駛長度函數(shù)的整個(gè)車隊(duì)的道路燃油經(jīng)濟(jì)性。如圖6所示,平均行駛速度直接影響道路燃油經(jīng)濟(jì)性。數(shù)據(jù)表明,燃油經(jīng)濟(jì)性峰值約為25英里/小時(shí),平均燃油效率為51英里/千克(從5英里/小時(shí)增加一倍),在車速超過45英里/小時(shí)后開始下降。
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