伯明翰大学+欧洲未来车用动力系统多元化趋势（演讲PPT）-37页_12mb

欧洲未来车用动力系统多元化趋势总结

核心内容

本报告由英国伯明翰大学徐宏明撰写，分析了欧洲未来车用动力系统的多元化发展趋势，重点探讨了传统燃油车、电动车、氢燃料电池车以及电子燃料混动车的技术路径、挑战与机遇。

主要观点

• 能源多元化：随着国际能源署（IEA）提出低碳化目标，欧洲正逐步转向使用可再生能源驱动的多种动力系统，包括电动车（BEV）、氢燃料电池车（FCEV）和电子燃料（e-Fuels）驱动的内燃机（ICE）。
• 法规推动：欧盟计划从2035年起全面禁止燃油车销售（LDV），而重型车辆（HDV）则计划到2050年实现61%的零排放车辆（ZEV）销售。这些法规推动了动力系统的创新和多样化。
• 电子燃料的潜力：电子燃料（如e-Kerosene、e-Gasoline、e-Diesel）被认为是内燃机向低碳化转型的重要途径，尤其适用于大中型车辆，其制造技术包括Fischer-Tropsch合成、甲醇制烯烃等。
• 智能化与控制技术：动力系统的智能化成为发展趋势，涉及模糊控制、机器学习、演化算法等，以实现能量管理与驾驶行为的协同优化。
• 基础设施挑战：电动车的普及需要同步推进充电基础设施、电网升级和可再生能源发展，目前欧洲充电点高度集中，存在区域发展不平衡问题。
• 氢燃料内燃机研究：氢气作为零碳燃料，在内燃机中具有应用潜力，马勒（MAHLE）和JCB等公司正在研究氢气发动机的优化与控制技术。

关键信息

电子燃料发展现状与预测

• 当前产能：2022年eMethanol产量为350吨/年，eKerosene和eDiesel产量为75,000吨/年。
• 未来产能：
  • 2024年：eFuel产量预计为1250万升/年。
  • 2025年：eKerosene、eGasoline和eDiesel产量预计为500,000升/年。
  • 2026年：eKerosene和eDiesel产量预计为1050万升/年。
  • 2030年：eFuel产量预计为100万升/年。

电动车基础设施

• 充电点分布：目前约50%的充电点集中在德国等两个国家。
• 需求预测：到2030年，欧洲需要340万个公共充电点以满足未来电动车需求。
• 投资需求：预计到2030年，欧洲电动车充电基础设施累计投资将达数十亿欧元。

混动车技术趋势

• 混动构型：串联、并联和混联是主要混动构型，不同构型适用于不同发动机和电池配置。
• 性能对比：
  • 串联混动：适配小型发动机，系统效率较低。
  • 并联混动：适配大中型发动机，集成度高但燃油经济性提升有限。
  • 混联混动：适配中型发动机，具备四轮驱动和强功率特性。

氢气发动机研究

• 燃烧技术：马勒（MAHLE）正在研究氢气内燃机（H2-ICE）的燃烧优化，包括预混燃烧室、主动与被动喷射技术。
• 排放控制：通过优化燃烧系统，氢气发动机可将NOx排放控制在个位数ppm水平。
• 性能指标：氢气发动机在1,150rpm时可输出55kW和440Nm扭矩。

动力智能化发展

• 控制技术：采用模糊控制、演化算法和机器学习等技术优化能量管理与驾驶行为。
• 联合优化：提出在智能跟车场景下对自适应巡航和能量管理进行多目标联合优化，以提升能量效率、跟车性能和乘坐舒适度。
• 智能系统平台：开发了基于ETAS ES910的智能控制研究平台，用于模型校准与验证。

展望与总结

• 未来趋势：化石燃料将逐渐退出市场，多元可再生燃料并存将成为主流。
• 技术融合：动力系统将实现“软硬结合”，即智能软件与物理硬件的深度融合。
• 系统低碳化：未来汽车能源使用需在全生命周期和系统运行范围内实现低碳甚至零碳化。
• 智能化发展：智能控制和能量管理技术将在未来动力系统中发挥关键作用，推动车辆性能与能效的全面提升。

挑战与机遇

• 挑战：
  • 电子燃料产能不足，难以满足全球需求。
  • 电动车充电基础设施不均衡，部分地区发展滞后。
  • 氢气发动机的NOx控制仍需优化。
• 机遇：
  • 电动车在乘用车领域已成定局，且有政策和市场支持。
  • 氢气和电子燃料为内燃机提供低碳化解决方案。
  • 智能化技术推动动力系统向更高效、更环保方向发展。