TSXA250BIK116 環保是未來機動車輛重要的衡量標準之一，這意味著汽車要減少有害物的排放，而且汽車制造商要承擔起處理這些污染物排放的責任。正如許多研究證實，地球上的任何能源都是有限的。因此，為應對日趨嚴苛的排放控制政策，研究人員須開發出可替代傳統內燃機、且能有效減少車輛尾管排放的汽車方案。
為了確認替代汽車方案中車輛的實際能量需求，德國埃斯林根（Esslingen）大學汽車技術學院開發了1種可比較的方法，可通過試驗研究車輛得到真實能量需求，并對試驗研究結果進行了分析與評估。
1 試驗汽車和試驗條件
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替代傳統內燃機的汽車方案區分了蓄電池電動車（BEV）和燃料電池電動車（FCEV）。BEV是需要外部充電的汽車，FCEV是借助于燃料電池發電的汽車。混合動力電動車（HEV）既有電動機又有內燃機，如果可以從外部充電的話，就被稱為“插電式混合動力電動車（PHEV）”。
除了以燃料電池為動力系統的車輛采用樣車外，其他車型均為量產汽車。在選擇試驗車輛時，研究人員首先關注的是車輛的質量，將所有汽車質量平均值的百分比偏差放置在1個很窄的分布帶中。因此，汽車質量這個因素可忽略不計，試驗結果可直接追溯到相應的汽車方案。
研究人員選擇了環繞德國斯圖加特的真實路段作為試驗路段，將其分成“城市循環”、“長途循環”和“高速公路循環”3種典型的駕駛模式，并記錄了在相同的行駛時間和相同的交通條件下各循環模式存在的差異。
同時，研究人員把所有的能量需求都換算成統一的能量單位，從而確定了CO2的排放當量如下：（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）氫燃料1 L≈33.3 kW·h，1 kW·h≈489 g CO2。
2 試驗結果
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根據汽車驅動裝置的不同，研究人員通過車輛原有數值、速度曲線、駕駛性能等計算出汽車行駛所需的功率，以此計算出車輛驅動所需凈能量，以及可回收得到的功率。如果將這些計算結果與測量值進行比較，則能獲得動力總成系統的效率。
因傳統內燃機能量回收不足，得到的數據如下：柴油車效率值為27.4%（計算值為9.7 kW·h，測量值為35.4 kW·h）；汽油車效率值為27.8% （計算值為9.9 kW·h，測量值為35.6 kW·h）。
研究人員通過試驗發現，盡管每升柴油的能量增加了0.9 kW·h，但由于內燃機吸收能量的效率較低，柴油發動機消耗排放物更多，因此柴油機更環保的說法并不成立。此外，正如其他試驗結果那樣，緊湊型汽車在能量需求和環境污染方面并沒有顯示出明顯的區別。
在試驗中，替代了傳統內燃機的新能源車型則具有較好的效率，作為樣車的FCEV效率值達到41.0%（計算值為10.6 kW·h，測量值為25.8 kW·h），在能量回收方面具有較好的發展前景。
同樣，研究人員也發現，BEV的動力總成系統效率是的，其效率達到了70.0%（計算值為9.1 kW·h，測量值為13.0 kW·h）。搭載了電動機的PHEV效率為44.0%（計算值為8.3 kW·h，測量值為18.7 kW·h），其中HEV的效率為31.6%（計算值為8.3 kW·h，測量值為26.3 kW·h）。
相對于BEV的各行駛循環模式推導出的能量需求，值得關注的是在城市行駛循環中各車型能量需求的差異。在試驗中，帶有能量回收可能性的車型和帶充電電池的純電動車的行駛方案明顯優于其他車型行駛方案。
尤其是BEV和PHEV，其在城市行駛中需要的能量僅為傳統內燃機汽車所需能量的三分之一。因此，在城市中，采用帶有能量回收的電力驅動方案是的方案。試驗測量數據也表明，使用內燃機運行的車輛在行駛功率不同時所產生的效率也是不同的，BEV和FCEV在部分負荷時差異明顯較小。
PHEV的電力驅動和內燃機驅動是混合使用的，蓄電池不足以滿足長途行駛和高速公路行駛的能量需求。在這些行駛模式下，BEV還會有額外的能量消耗。值得注意的是，HEV空載電池的能量消耗值明顯低于傳統內燃機的消耗值。
根據試驗車輛在各行駛循環模型下測得的能量消耗并計算出的CO2排放情況。研究人員通過試驗發現，PHEV的CO2排放與BEV的CO2排放相同。各車型在高速公路行駛時的測試數據表明，將汽油轉換成能量比電力驅動更為有利。
BEV 在行駛中無疑是環保的，但從整個能量鏈來看，BEV并沒有考慮到電池生產時所產生的能量消耗和排放，因此BEV的能量轉化并不是太好。在當前各國陸續出臺較為嚴苛的CO2排放限值的框架下，BEV更有利于環保的這種說法仍需要被考證。
研究也表明，對使用了可再生氫作為燃料系統的FCEV非常有意義。傳統內燃機汽車的CO2排放量比PHEV和BEV的CO2排放量多了60%，而HEV的CO2排放量比傳統內燃機汽車的CO2排放量減少了26%。
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