TSXA250BIK116 环保是未来机动车辆重要的衡量标准之一，这意味着汽车要减少有害物的排放，而且汽车制造商要承担起处理这些污染物排放的责任。正如许多研究证实，地球上的任何能源都是有限的。因此，为应对日趋严苛的排放控制政策，研究人员须开发出可替代传统内燃机、且能有效减少车辆尾管排放的汽车方案。

为了确认替代汽车方案中车辆的实际能量需求，德国埃斯林根（Esslingen）大学汽车技术学院开发了1种可比较的方法，可通过试验研究车辆得到真实能量需求，并对试验研究结果进行了分析与评估。

1 试验汽车和试验条件

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替代传统内燃机的汽车方案区分了蓄电池电动车（BEV）和燃料电池电动车（FCEV）。BEV是需要外部充电的汽车，FCEV是借助于燃料电池发电的汽车。混合动力电动车（HEV）既有电动机又有内燃机，如果可以从外部充电的话，就被称为“插电式混合动力电动车（PHEV）”。

除了以燃料电池为动力系统的车辆采用样车外，其他车型均为量产汽车。在选择试验车辆时，研究人员首先关注的是车辆的质量，将所有汽车质量平均值的百分比偏差放置在1个很窄的分布带中。因此，汽车质量这个因素可忽略不计，试验结果可直接追溯到相应的汽车方案。

研究人员选择了环绕德国斯图加特的真实路段作为试验路段，将其分成“城市循环”、“长途循环”和“高速公路循环”3种典型的驾驶模式，并记录了在相同的行驶时间和相同的交通条件下各循环模式存在的差异。

同时，研究人员把所有的能量需求都换算成统一的能量单位，从而确定了CO2的排放当量如下：（1）汽油1 L≈8.9 kW·h，1 kW·h≈261.8 g CO2；（2）柴油1 L≈9.8 kW·h，1 kW·h≈269 g CO2；（3）氢燃料1 L≈33.3 kW·h，1 kW·h≈489 g CO2。

2 试验结果

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根据汽车驱动装置的不同，研究人员通过车辆原有数值、速度曲线、驾驶性能等计算出汽车行驶所需的功率，以此计算出车辆驱动所需净能量，以及可回收得到的功率。如果将这些计算结果与测量值进行比较，则能获得动力总成系统的效率。

因传统内燃机能量回收不足，得到的数据如下：柴油车效率值为27.4%（计算值为9.7 kW·h，测量值为35.4 kW·h）；汽油车效率值为27.8% （计算值为9.9 kW·h，测量值为35.6 kW·h）。

研究人员通过试验发现，尽管每升柴油的能量增加了0.9 kW·h，但由于内燃机吸收能量的效率较低，柴油发动机消耗排放物更多，因此柴油机更环保的说法并不成立。此外，正如其他试验结果那样，紧凑型汽车在能量需求和环境污染方面并没有显示出明显的区别。

在试验中，替代了传统内燃机的新能源车型则具有较好的效率，作为样车的FCEV效率值达到41.0%（计算值为10.6 kW·h，测量值为25.8 kW·h），在能量回收方面具有较好的发展前景。

同样，研究人员也发现，BEV的动力总成系统效率是的，其效率达到了70.0%（计算值为9.1 kW·h，测量值为13.0 kW·h）。搭载了电动机的PHEV效率为44.0%（计算值为8.3 kW·h，测量值为18.7 kW·h），其中HEV的效率为31.6%（计算值为8.3 kW·h，测量值为26.3 kW·h）。

相对于BEV的各行驶循环模式推导出的能量需求，值得关注的是在城市行驶循环中各车型能量需求的差异。在试验中，带有能量回收可能性的车型和带充电电池的纯电动车的行驶方案明显优于其他车型行驶方案。

尤其是BEV和PHEV，其在城市行驶中需要的能量仅为传统内燃机汽车所需能量的三分之一。因此，在城市中，采用带有能量回收的电力驱动方案是的方案。试验测量数据也表明，使用内燃机运行的车辆在行驶功率不同时所产生的效率也是不同的，BEV和FCEV在部分负荷时差异明显较小。

PHEV的电力驱动和内燃机驱动是混合使用的，蓄电池不足以满足长途行驶和高速公路行驶的能量需求。在这些行驶模式下，BEV还会有额外的能量消耗。值得注意的是，HEV空载电池的能量消耗值明显低于传统内燃机的消耗值。

根据试验车辆在各行驶循环模型下测得的能量消耗并计算出的CO2排放情况。研究人员通过试验发现，PHEV的CO2排放与BEV的CO2排放相同。各车型在高速公路行驶时的测试数据表明，将汽油转换成能量比电力驱动更为有利。

BEV 在行驶中无疑是环保的，但从整个能量链来看，BEV并没有考虑到电池生产时所产生的能量消耗和排放，因此BEV的能量转化并不是太好。在当前各国陆续出台较为严苛的CO2排放限值的框架下，BEV更有利于环保的这种说法仍需要被考证。

研究也表明，对使用了可再生氢作为燃料系统的FCEV非常有意义。传统内燃机汽车的CO2排放量比PHEV和BEV的CO2排放量多了60%，而HEV的CO2排放量比传统内燃机汽车的CO2排放量减少了26%。

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