创新 • 创优 • 创见
电动动力总成系统逐渐成为先进卡车技术产品组合的重要组成部分，美国能源部（DOE）正在为氢燃料电池卡车和动力电池卡车设定详细的技术目标。2019年12月12日，美国能源部燃料电池8级卡车发展目标获得批准。
以下为技术目标的具体的内容，氢智会分六次进行推送，以下为第五篇。
美国能源部先进卡车技术 电动动力总成路线图分节 氢燃料长途卡车的技术目标
下表8显示了EPA 55驱动循环中柴油和燃料电池动力装置的中期和最终动力系统驱动循环效率。燃料电池驱动循环效率是燃料电池效率峰值的92%-93%和柴油机驱动循环效率为峰值柴油机效率的92%-94%。考虑到工作范围相对较窄，驱动循环效率是合理的。该分析假设卡车燃料电池组的电池数量显著高于汽车电池组，以便在更高的连续占空比负载下提高效率。在成本和简单拥有成本分析中考虑了电池总数。表8的最低限度显示了燃料电池发电装置效率(包括电力驱动)与柴油发动机发电装置效率的比率。
表8：8级牵引-拖车动力装置驱动循环效率总结
表9显示了最终的基准燃油经济性，以及预计的技术进步。在EPA 55循环中，规定的车辆范围内的改进将使柴油燃料经济性在2030年和2050年的较低情况下比基准提高20%和30%，而在2030年和2050年的较高情况下比基准提高45%和70%。美国能源部的超级卡车I的结果显示，8级牵引拖车的柴油卡车原型可以达到12.5-13英里/加仑(mpgd)。技术进步应该通过提高空气动力学、动力传动系统和附件效率、材料或制造工艺改进，使这些技术在各种驱动循环中对主流卡车生产具有成本效益和经济可行性。超级卡车I的结果与保守情景下的最终假设和积极情景下的中期假设吻合得很好。
表9牵引-拖车燃料经济性假设总结
注释：氢动力卡车与最先进的柴油车相比较，现代卡车，是具有商业可用性和高成本效益的选择(主要是空气动力学组件、轮胎和驾驶员反馈装置)。 全国机动车辆的平均燃油经济性为6.4 英里/加仑（mpgd）。
5.4.1最终目标
随着技术的进步，但按保守的标准进步，可以假设在一系列相关的工作周期内，使用柴油至少可以实现12（mpgd）。假定在材料、制造工艺、空气动力学设计、摩擦减少和提高部件效率方面更加积极创新，达到15 mpgd在商业运营中是具有成本效益和可实现的(大约相当于美国能源部超级卡车II的目标，即在2009年的基础上将货运效率提高一倍)。
在保守的情况下，68%的燃料电池峰值效率和96%的电驱动峰值效率可使氢动力卡车的燃油经济性达到12 mpkg。在积极的情况下，72%的燃料电池峰值效率和96%的电力驱动峰值效率会达到超过17 mpkg的燃油经济性。如表8所示，与柴油系统相比，燃料电池具有16%的驱动循环效率优势，但这不包括再生制动所带来的1.1 mpkg的改善。这一优势使燃料电池的燃油经济性达到17 mpkg，比(非混合动力)柴油卡车高出24%。请注意，柴油卡车也可以从混合动力中受益。随着现有技术的改进，燃料电池和其他先进技术目标将需要更加积极。
5.4.2中期目标
对于保守的情况，64%的燃料电池峰值效率和96%的电力驱动峰值效率达到了大约11 mpkg的燃油经济性。对于积极的情况，72%的燃料电池峰值效率和96%的电力驱动峰值效率导致估计14 mpkg的燃料经济性。如表8所示，与柴油系统相比，燃料电池有17%的驱动循环效率优势，但这并不包括再生系统实现的0.6 mpkg的改善。这一优势使燃料电池的燃油经济性达到14 mpkg，比(非混合动力)柴油卡车高出22%。
5.5氢长途卡车里程
表10 长途氢卡车，中期和远期的里程假设
注释：基于丰田项目门户的货运应用程序。
根据车辆每日的行驶距离需求，确定车辆的行驶距离假设。他们接受了来自美国能源部燃料电池卡车动力系统车间的反馈。此外，《联邦汽车运输安全条例》[33]第395部分规定司机每天不得超过11小时的驾驶时间，联邦公路管理局[34]的货运事实和数据显示，州际公路上的卡车平均速度通常在50至60英里/小时（mph）(行驶660英里+ 90英里的差额= 750英里）。在11小时内达到750英里所需的平均速度为68英里/小时，这是平均速度的一个隐含上限。
根据车辆库存和使用调查（VIU）中报告的年行驶里程估算，并假设车辆在7天中行驶5天（每周5个“工作日”）, 750英里的行驶里程提供了99%的平均每日卡车行驶里程需求。表11显示了VIU中每工作日行驶250英里、250至500英里和500至750英里的牵引拖车的百分比。同样重要的是要看到，虽然每年有更多的卡车以低里程行驶，但在250至500英里之间行驶的卡车所覆盖的里程更多。
对于里程，我们假设我们每天为最大里程的车辆加油一次。有益的是那些使用较少里程的车不需要经常加油。根据一家卡车制造商的说法，柴油车的行驶里程远远超过一天的行驶里程，卡车的行驶里程通常在1000至1200英里之间。这主要是通过燃料供给位置的灵活性来驱动的，这样就可以通过合同折扣或优选的供应商提供“内部的”燃料。燃料价格折扣最高可达15%。在购买氢燃料系统时，高里程会带来更高的成本，因此最大的日程（750英里）被认为比提供高达1200英里的范围更具成本效益。考虑到目前缺乏氢燃料卡车的燃料网络，氢燃料卡车的燃料网络可能与柴油的燃料网络大不相同。
表11. 卡车和卡车行驶里程占每个工作日平均行驶里程的百分比（年行驶英里数/260）
考虑旅馆负荷是因为它们对车辆行驶里程的潜在影响。酒店负荷每天需要约12千瓦时（由能源部燃料电池卡车动力总成车间的行业反馈支持），假设转换效率为60%，则需要0.6千克氢气。
临时牵引拖车车辆行驶里程假设为600英里，设定为最终牵引拖车车辆行驶里程假设的80%。从VIUS中报告的年里程（假设车辆在7天内行驶5天）计算，六百英里足以满足平均每日货运需求的98%。
5. 结论：拥有成本简单估算
简单估计了一个拥有成本（SCO），以确保达到成本和效率的技术目标，从而使卡车具有经济可行性和商业竞争力。下表12显示了上海合作组织的成果。上海合作组织的先进氢卡车的最终目标是在同一时间框架下和先进的柴油卡车比起来达到积极的动力系统效率。柴油和氢卡车技术都需要大量的研发活动来实现所述的最终目标。通过大量的研发，燃料电池的成本可以降低到60美元/千瓦，30000小时的耐用性和72%的峰值效率，储氢成本可以降低到266美元/公斤，并能进行5000次循环，加氢成本可以降低到每公斤5美元（含税）。重点研发的柴油卡车可提高发动机和废热回收系统效率，使热效率达到59%。上合组织表示，氢燃料车可以与非常先进的柴油车媲美。如表12所示，如果达到所有目标，氢燃料卡车每英里的成本比预计的先进柴油卡车每英里高0.03美元。
表12 拥有成本简单估算
