燃料電池電動汽車的行駛與加油行為

翻譯：Bruce＋Allen＠ERR能研微訊

編輯＆校核：成功＠ERR能研微訊

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能研微訊研究團隊對報告的全文進行了翻譯，分享給大家，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)擴散！

簡要介紹和研究背景

國家可再生能源實驗室（NREL）在該項目中的目標是支持美國能源部（DOE）在實際條件下對氫燃料電池電動汽車（FCEV）進行技術(shù)評估。通過評估和分析FCEV相關(guān)數(shù)據(jù)來確定技術(shù)的當前水平，將其與DOE計劃目標進行比較，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、匯總和報告。自美國能源部燃料電池技術(shù)辦公室學(xué)習(xí)示范項目于2005年開始以來，這項工作在持續(xù)進行。

項目合作伙伴包括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．的一個項目，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)。每個項目合作伙伴在該評估項目中提供多種車型的數(shù)據(jù)，稱為FCEV車隊，總共6個車隊。這些車型有的正處于商業(yè)試驗階段，有的已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)；由車隊和個體進行駕駛體驗，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)目標的基準和典型汽油車輛的操作、維護、車載存儲和安全情況。路上車輛數(shù)據(jù)至少每3個月提供給國家燃料電池技術(shù)評估中心。更多項目詳細信息和背景信息可在概述報告中找到（Kurtz等，2018）。

評估指標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)這些度量標準，還將獲得此報告中包含的一些復(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)進行了比較。

本報告針對性地討論了行駛里程、燃料經(jīng)濟性、駕駛和燃料加注行為以及加注性能等主題。來自當前技術(shù)驗證項目的數(shù)據(jù)被納入先前車輛技術(shù)驗證項目的分析結(jié)果（Wipke等人，2012），因為該項目自2005年以來一直在持續(xù)進行（FCEV學(xué)習(xí)示范項目，也稱為控制條件下氫能車隊和基礎(chǔ)設(shè)施示范和驗證項目）。由于各自的開發(fā)和生產(chǎn)計劃不同，OEM廠商之間目前的FCEV技術(shù)進步和技術(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)量和累計里程的進展。數(shù)據(jù)的中斷部分代表從學(xué)習(xí)示范期過渡到當前評估項目的日期，相關(guān)數(shù)據(jù)沒有報道。

本研究中包括的大多數(shù)車輛是自2006年以來的早期驗證和預(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)和累計行駛里程（CDP－FCEV－53）

行駛里程

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量的里程數(shù)

平均道路車輛范圍（CDP－FCEV－147）

加油之間的實際距離（CDP－FCEV－106）

燃油經(jīng)濟性

燃油經(jīng)濟性是根據(jù)路上燃料電池堆電流和EPA燃油經(jīng)濟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)濟性與被測車輛的百分比進行匯總。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)示范車隊的公路燃油經(jīng)濟性為第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（這包括從轎車到運動型多用途車的多個車輛平臺）。FCEV車隊的平均實際道路燃油經(jīng)濟性略低于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)的整個車隊的道路燃油經(jīng)濟性。如圖6所示，平均行駛速度直接影響道路燃油經(jīng)濟性。數(shù)據(jù)表明，燃油經(jīng)濟性峰值約為25英里／小時，平均燃油效率為51英里／千克（從5英里／小時增加一倍），在車速超過45英里／小時后開始下降。

道路燃料經(jīng)濟趨勢（CDP－FCEV－32）

平均行程速度對燃油經(jīng)濟性的影響（CDP－FCEV－141）

加油行為

FCEV提供的駕駛和加油體驗與傳統(tǒng)汽油動力汽車相似。制造商和利益相關(guān)者試圖了解車輛的使用方式是否與傳統(tǒng)車輛相同，或者車輛的使用是否過于“受控”，不符合典型的駕駛行為。將FCEV駕駛和加油事件的一天每時和一周每天的使用數(shù)據(jù)，與典型的NHTS汽油動力車使用數(shù)據(jù)（NHTS2009）以及源自雪佛龍使用數(shù)據(jù)的典型加油站概況進行比較（Chen2008）。

圖7和圖8分別按天和按周統(tǒng)計了FCEV車隊的駕駛事件。共記錄了177428起駕駛事件，其中75％的行程發(fā)生在早上6點到晚上7點之間。數(shù)據(jù)表明，車隊中運行的FCEV與傳統(tǒng)汽油動力汽車的駕駛方式相同。在早晚通勤時間，F(xiàn)CEV的使用率略有下降，周五和周六的總體使用率也有所下降。這可能是每個車隊運營商和大部分雇傭司機在工作日制定的道路測試協(xié)議和駕駛時間表的結(jié)果。

按某天每時統(tǒng)計的FCEV駕駛（CDP－FCEV118）

按某周每天統(tǒng)計的FCEV駕駛（CDP－FCEV 119）

按某天每時統(tǒng)計的加油（CDP－FCEV116）

按某周每天統(tǒng)計的加油（CDP－FCEV 117）

加充表現(xiàn)

此部分正文部分已略去，圖保留。

與SAEJ2601（CDP－FCEV149）相比的填充壓力和溫度

車輛油箱溫度：填充事件之前和之后（CDP－FCEV129）

填充事件后的車輛油箱溫度和壓力（CDP－FCEV130）

結(jié)論

通過12年的實際驗證，DOE評估了230輛已運行的車輛，這些車輛通過740萬英里的逐秒數(shù)據(jù)傳輸并發(fā)布了100多個CDP，以便將技術(shù)結(jié)果傳達給廣大的利益相關(guān)者。該項目滿足了數(shù)據(jù)分析的迫切需求，以便為車輛和站點技術(shù)的早期研發(fā)和商業(yè)準備提供信息。詳細的數(shù)據(jù)產(chǎn)品已發(fā)送給每個貢獻的數(shù)據(jù)合作伙伴，并告知車輛制造商他們?nèi)绾闻c整體行業(yè)性能進行比較，從而支持與增加的范圍，燃油經(jīng)濟性，性能和可用性相關(guān)的內(nèi)部研發(fā)決策。結(jié)果還用于向技術(shù)團隊通報關(guān)鍵技術(shù)的進展情況并找出差距。

根據(jù)數(shù)據(jù)，DOE觀察到FCEV平均達到傳統(tǒng)汽油動力汽車燃油經(jīng)濟性的兩倍。此外，對于預(yù)生產(chǎn)的FCEV型號，行駛里程已經(jīng)改善并且已經(jīng)超過250英里。目前可用的商業(yè)FCEV超過300英里。FCEV也證明了在行業(yè)采用的標準范圍內(nèi)的安全運行。FCEV也以與傳統(tǒng)汽油動力汽車相同的方式使用和加油，為氫氣基礎(chǔ)設(shè)施利用和需求規(guī)劃提供詳細數(shù)據(jù)。NREL正在利用加油數(shù)據(jù)開發(fā)預(yù)測加油需求模型，該模型可與氫氣站集成，以實現(xiàn)操作和控制改進以及優(yōu)化。駕駛時間和趨勢的相似性有助于支持預(yù)測的加氫需求。車載油箱加油數(shù)據(jù)支持從車輛角度了解車站加油性能，并用于了解填充時預(yù)期極端溫度條件下油箱溫度的實際范圍。

近年來，隨著汽車制造商（OEMS）推出商用FCEV車型，F(xiàn)CEV發(fā)展迅速。技術(shù)驗證項目期間生成的性能和耐久性數(shù)據(jù)對于驗證DOE目標至關(guān)重要，但也有助于更新長期目標，并推動未來的研究和開發(fā)需求，從而產(chǎn)生更強大的FCEV。

DOE將繼續(xù)是NFCTEC氫燃料電池汽車和基礎(chǔ)設(shè)施分析結(jié)果以及其他氫組件和系統(tǒng)評估結(jié)果的主要存儲庫。