杂交暂时解决尾穴排放的解决方案

今天的混合动力技术在短期内很有用,但最终将被全电动车更换。由Anjan Hemant Kumar

不断枯竭的环境资源、糟糕的空气质量和气候变化,突出表明迫切需要采取更加环保、可持续的做法。根据欧洲环境署(EAA)的数据,交通运输业的二氧化碳排放量占欧洲总排放量的30%以上,其中公路运输业占72%左右。

特别报道:混合动力汽车系统

作为控制车辆污染,监管机构和组织的全球努力的一部分,已经开发了减少尾管排放的路线图。减排依从性目标在过去几十年中对动力变化了催化。在这种情况下,杂交和电气化在优化内燃机(ICE)操作中发挥着重要作用,同时能够降低燃料消耗和降低的排放。

混合动力和电动动力系统的崛起

术语电气化的车辆(XEV)是指具有不同程度的电气化动力的车辆。这些杂交的车辆将微型混合动力电动车辆(MUHEV),温和的混合动力电动车辆(MHEV)和全混合动力电动车辆(FHEV)的频谱覆盖到插入式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)。

虽然它们支持再生制动功能,但在电机和功率、电池容量和电压、扭矩和范围、发动机设计和减排潜力等方面,它们都各不相同。微型和轻型混合动力车本质上被认为是先进的内燃机,因为它们是不具备电力驱动能力的低压系统。不同类型混合动力汽车的区别如下表所示:

资料来源:弗罗斯特&沙利文,2020年

排放法规等因素导致XEVS市场的现象增长。在过去十年中,此类车辆的销售额乘以十倍;从2010年的大约80万到2020年约为880万。2020年,即使随着大流行击中全球汽车行业,EV市场仍然稳定。Covid-19导致全球轻型车辆销售从2019年的9000万到2020年的7600万,转化为销售额下降15%。相比之下,EVS有一个面部的一年:BEV和PHEV的销售额从2019年的210万增加到340万至2020年,而MHEV和FHEV的销售额在同一时期的约410万到510万升至510万。

XEVS的市场分布因地区而异,是汽车制造商策略的反映。例如,EU中的焦点位于48伏(48V)MHEVS和BEV上,PHEV被视为停止间隙解决方案。48V MHEVS的成功日期为2017 - 2018年首次亮相,当时他们被誉为群众市场的救世主正在努力改善燃油经济性,减少尾气排放,以满足短期监管遵守目标。

日本仍然是fhev的一个大市场,这主要归功于毫无争议的fhev之王丰田。丰田在1997年发布了混合动力产品系列,包括普锐斯,到2010年,丰田混合动力系统(THS)全混合动力系统主导了日本和美国市场。它继续在FHEV领域占据主导地位。尽管纯电动汽车继续占据中国xEV市场的主要份额,但MHEV 48V车型也将在近期获得收益,因为它们有排放合规义务。

资料来源:弗罗斯特&沙利文,2020年

混合动力车在解决排放问题中的作用:它们清洁吗?

混合动力被认为是优化ICE操作的关键,从而降低燃料消耗和排放。欧洲目前的二氧化碳排放标准是95克/公里,是最严格的排放标准之一,2030年的目标是更严格的60克/公里,这相当于比目前的基准减少了37.5%。中国也制定了类似的严格规定,要求汽车制造商在目前水平上减排约36%。相比之下,美国设定的目标要求相对较低,仅要求未来5年减排9%。

一般来说,要求的二氧化碳排放值越低,实现合规所需的电气化程度就越大。反过来,要求的电气化程度越大,技术成本就越高。由于这些成本要么由汽车制造商承担,要么转嫁给消费者,最终的结果是电动汽车价格高企。

在此背景下,由于每克二氧化碳减少,MHEV由于其成本竞争力而导致的成本竞争力,MHEV非常明显增长。但是,MHEV有能力仅减少排放量高达5%。就每辆车的技术成本而言,MHEV在短期到中期以满足排放目标的高度吸引力的主张。同样,FHEVS提供高达15%的排放减少,但技术成本是MHEV的四到六倍。因此,FHEVS也无法满足长期排放合规义务。

资料来源:弗罗斯特&沙利文,2020年

今天,在欧洲售出的xev中,有二分之一是PHEV。通常情况下,插电式混合动力汽车的燃油消耗和二氧化碳值比传统ICE驱动的汽车低4 - 5倍,在WLTP值上比fhev低3 - 4倍,突显出它是一种具有实现长期排放目标潜力的清洁技术。

然而,PHEV具有两个动力总成系统的事实,每个系统能够单独驱动车辆,这意味着电池充电和利用不一致导致燃料消耗和排放更高。多项研究突出显示,PHEVS电池的利用率降低导致现实世界排放量比型式批准值高两到三倍,从而限制了实际益处。

就尾气排放而言,纯电动汽车是完全零碳的,这使其成为目前可用的替代能源中最清洁的,也是获得长期收益的首选技术。因此,从本质上说,人们可以得出这样的结论:混合程度越高,技术就越清洁,其符合排放目标的潜力就越大。mhev, fhev和phev是短期和中期的技术,最终将被纯电动汽车取代。


作者简介:Anjan Hemanth Kumar, Frost & Sullivan研究总监