位置文件 - 车辆和城市交通系统的电气化

车辆电气化与城市交通系统车辆电气化与城市交通系统页面页面1of 6车辆电气化与城市交通系统关于关键研发的建议欧洲汽车制造商 2009 年 7 月索引1.2.3.4.5.附录: 电动汽车的研发主题 相关主题和所需的伴随活动 车辆电气化与城市交通系统车辆电气化与城市交通系统页面页面2of 61.本文件的目的通过欧洲绿色汽车倡议 （ EGCI ），欧盟委员会宣布以协调的方式将重点放在公路运输的电气化上。作为支持欧盟委员会实现这一长期目标的一种方式，EUCAR 的欧洲汽车制造商已经看到有必要制定和商定共同关注的研发问题，这些问题对电动汽车的广泛传播至关重要。为此，EUCAR 于 2009 年初成立了一个由汽车制造商专家组成的工作组，从短期、中期和长期角度分析和制定研发需求。工作组工作的目的是围绕主要研发主题聚集汽车行业，与相关利益相关者进行合作，并指导欧盟研发计划在这些问题上提供支持。本文件报告了工作队的调查结果。注意 ： 本文档主要针对纯电动汽车。这意味着本文档未涉及燃料电池电动汽车或混合动力电动汽车的特定主题。2.简介 / 愿景化石能源资源的限制和气候变化是当今社会面临的主要挑战，并将变得越来越重要。新兴地区对机动性和能源的需求不断增长，使得这些问题更加严重。汽车行业必须为未来的移动和运输系统找到并实现可持续的解决方案。这些解决方案将面临比今天更严格的要求。基于安全的能源和清洁燃料，对噪音和排放的低环境影响以及对这种能源的有效利用只是几个边界条件。另一个事实是，城市地区继续吸引更多的人口 - 预计多达 70 ％ 的人口将居住在城市地区。这意味着很大一部分人口将他们的日常旅行限制在不到 100 公里的中短距离，通常在城市群内。此外，城市地区将进行大量货物运输，这增加了对清洁和节能配送车辆的需求。因此, 需要开发新概念和新技术, 以实现适用于个人和公共出行以及城市地区货物配送的高效电动汽车。图 1 显示了增加电气化的途径，最终是由电池或氢燃料电池供电的纯电动汽车。燃料电池和电池电动车辆在传动系统中都使用类似的技术，因此在传动系统的组件开发中存在许多协同作用，例如高压系统，E - Drives 和电池技术。与氢燃料电池汽车相比，所有插电式电动汽车都可以建立在现有的基础设施上，用于分配电能，但需要进行调整和扩展。 车辆电气化与城市交通系统车辆电气化与城市交通系统页面页面3of 6内部燃烧杂种Electric发动机驾驶（ 汽油 / 柴油 ）“无发射 ”0%停止 / 轻度全插入式插入式混合燃料单元格Battery学位of混合动力 (串行 / 车辆Electric(平行) 范围Ext.)车辆电气化100%图 1 ： 动力总成的电气化除了城市地区的特定出行需求外，城市地区的出行通常是在拥挤的条件下进行的，范围有限，其他交通需求将继续保持，以更高的速度覆盖更大的日常行驶距离。所有这些多样化的运输需求将导致未来车辆类型及其推进方式的进一步多样化，电气化动力传动系统将在应用图中覆盖大面积。图 2 示出了不同车辆类型如何填充适当的应用领域, 并且这些区域指示了不同技术的优选应用。图 2 ： 电池 （ BEV ） ， 扩展范围 （ E - REV ） 和燃料电池电动汽车的应用图内燃机 (汽油 / 柴油)杂种电气化程度停止 / 启动轻度混合动力车全混合动力插入式插入式混合燃料电池混合 (串行 /车辆 (t.)并行) Range Ex电 池 电动汽车0%100%电动驱动“无发射 ” 车辆电气化与城市交通系统车辆电气化与城市交通系统页面页面4of 63.需要一种综合的 “进化 ” 方法交通系统电气化的成功建立在关键利益相关者和贡献者的协调合作之上 ， 例如 ： 汽车行业开发高效和负担得起的电动汽车 （ 汽车制造商和零部件供应商主要用于新的电动设备 ） 用于部署所需基础设施的能源供应商和分销商 ， 包括充电站、相关信息和通信系统 ， 电动汽车的部署和大众市场创造的权威为了实现这一目标，有必要采取协调的方法，并从短期 （ 基于当今的技术 ） 到长期解决方案，在长期解决方案中，适应的新技术将使电动汽车在城市地区负担得起并占主导地位。标准和通用接口 (例如Procedre车辆到基础设施 ） 需要迅速就整个欧洲达成一致，以避免分散的本地竞争和不兼容的解决方案。对于欧洲工业来说，这是一个独特的机会，可以使自己成为电动汽车和相关运输系统的世界领导者。在这种情况下，要达到这一领导地位，电池，模块和系统级别的电池技术必将发挥关键作用，同时横向影响其他应用领域 （ 分布式发电系统，CHP 单元... ） 。关于续航里程、可负担性和车辆中提供的空间, 当今的电动车辆仅在有限程度上满足客户要求。考虑到早期市场的预期有限的车辆体积，这些电动汽车必须从现有的车辆设计中获得，使用当前的 “电动 ” 技术 （ 在某些情况下从汽车市场以外的其他应用中采用 ），这将导致昂贵的解决方案，并且耐用性和性能有限。因此, 为了实现由 EV 对传统的基于化石的 ICE 车辆的大规模替换, 需要支持当今 EV 技术的加速演进 (但不是革命) 。对于未来的电动车辆，似乎应该逐步为车辆引入越来越多的专用设计解决方案，以便能够使用优化的组件技术。鉴于电动汽车的局限性 ， 其智能集成到现有的城市交通基础设施中至关重要 ， 智能 ICT 解决方案的应用也是如此 ， 它允许优化的交通管理和不同类型的交通解决方案之间的互通。以下部分概述了需要为车辆及其子系统引入的许多技术改进。 车辆电气化与城市交通系统车辆电气化与城市交通系统页面页面5of 64.车辆及其接口的研发优先研发需要解决以下主要领域 ： 经济实惠且安全的电池系统 ， 具有改进的性能和使用寿命 高效的车辆和能源管理系统 车辆到基础设施的专用接口相应的要求在以下说明中简要说明。所需的研发活动列在附录中。经济实惠且安全的电池系统 ， 性能得到改善具有电动动力总成的车辆的市场引入和方便使用主要取决于这些车辆的成本和性能。所有汽车应用的安全操作当然必须得到保证。电动汽车性能和成本的关键组成部分是储能系统。今天, 预计能量存储系统将是基于锂的电池系统。必须考虑的是, 除了电池单元之外, 电池系统还包括用于互连和封装的部件以及电气和热管理设备, 所有这些附加部件对电池系统的总体积、重量和成本具有显著影响。即使在与现代电池的体积和重量相关的能量含量方面已经取得了很大的进步，这些特性仍然比内燃机的燃料低约一百倍。这一事实是电动汽车面临的主要挑战之一，因为它会影响成本和可用性。因此，电池电动汽车 （ BEV ） 将主要用于城市和近城市交通。日常条件下 BEV 的所需范围 （ 包括用于舒适功能的能量，例如供暖，空调等。） 在 2015 年将为 150 公里 （ 理想条件下为 250 公里 ） 。目标研发将在 2020 年达到 200 公里 （ 在理想条件下达到 300 公里 ） 。乘用车锂离子电池系统需要满足的相应量化目标是 ： 性能:到 2020 年 ， 能量密度必须至少提高到 200 Wh / kg （ 2015 年为 150 Wh / kg ） 。目前的技术达到 100 Wh / kg 以下。 耐用性:日历和循环寿命目标必须满足车辆的预期寿命。到 2020 年 ， 电池必须持续 15 年寿命或 5000 次深度充电 / 放电循环 ， 以便在车辆寿命期间不更换车辆。 费用:2020 年的成本必须低于 150 欧元 / 千瓦时 (2015 年为 300 欧元 / 千瓦时) ， 才能广泛传播电动汽车。从长远来看 ， 为了克服锂离子技术的性能障碍 ， 有必要对锂离子技术进行研究 ， 以进一步改善电动车辆的整体舒适性和性能 （ 有关相关研发活动的更多详细信息 ， 请参见附录 ， 第 1 、 2 和 11 节 ） 车辆电气化与城市交通系统车辆电气化与城市交通系统页面页面6of 6高效的车辆和能源管理系统如今，ICE 为电动安全和舒适功能提供动力，例如制动力助力器，动力转向，空调和加热。电动汽车必须从电池中获取这些系统的能量。此外, 必须对电池进行热管理以避免损坏和快速老化。因此，必须最大程度地减少车载安全和舒适系统的能耗，以限制对电动汽车续航里程的负面影响。从客户的角度来看 ， ICE 和 EV 车辆之间的主要区别在于 EV 的自主性明显较低 ， 并且至少到目前为止 ， 充电 / 加油时间更长。为了限制电池容量的过大尺寸和增加的车辆成本 ， 需要研发 ： 电动动力总成成本降低和效率提高 车辆辅助设备电气化的高效解决方案 ， 例如用于加热 （ 如今使用燃烧过程中的废热 ） ， 冷却 ， 转向以及集成的被动和再生制动 （ 制动分离 ） 系统架构 （ 例如 ， 为了确保安全关键系统的功能而冗余的概念 ） 和集成 ， 包括新颖的范围扩展器概念。关于这最后一点, 在短期到中期, 它将需要开发新的小型、低成本和高效的 ICE, 其设计不仅考虑限制因素, 而且考虑范围扩展器应用使用的优点。这将是必要的，以达到极其雄心勃勃的目标，即有毒，二氧化碳和声排放，同时保持所需的范围和 / 或功率要求的某些应用，如重型货物运输 （ 见附录，第 3 、 4 、 5 、 6 、 7 和 8 节有关的研发活动的更多细节 ） 。连接到基础架构以下两个研发需求涉及与基础设施的连接 ， 并且必须促进 EV 的使用 （ 这些主题在附录第 9 节中有更详细的说明 ） ： 充电 ： 开发快速充电和免接触充电系统 ， 易于使用的基础设施接口 收费管理专用信息系统: 免费点本地化、开票...除了与车辆、其部件及其与电网的接口相关的这些研发主题之外, 还确定了一些相关活动 (见附录, 第 10 、 12 和 13 节), 涉及高压使用、市场创建路线图、现场测试和演示, 以便从第一客户那里获得经验和反馈。这将允许下一代电动汽车的设计，针对电动汽车进行优化。5.实施研发建议This document formulates the view of vehicle manufacturers for R & D directions and priorities for the successful development and deployment of EV. It is recommended that these R & D priorities are implemented in remaining calls of FP7 under the European Green Car Initiative. 车辆电气化与城市交通系统车辆电气化与城市交通系统页面\ * 罗马尼亚语1电动汽车的研发主题TOPIC相关性WhatWHERE WHOMWhen1. 储能技术高材料、成本、可用性、制造、电池设计、电池包装、回收和生命周期分析的改进OEM / 供应商 / 材料供应商欧洲协调研发供应商的参与欧洲锂离子 （ 和其他 ） 电池回收规则立即短期立即2. 后锂离子电池和化学高高功率、高能量密度的基础电池研究与锂离子电池相比 ， 低成本技术回收和生命周期欧洲建立工业应用学术研发卓越中心长期 20203. 电机高材料 ： 永磁体 ， 铁芯 ， 磁性和 / 或稀有材料的替代品设计成本 / 质量 ， 实现大批量生产用于动力传动系统和辅助设备 （ 电动压缩机 ） ， 用于电动机和发电机OEM ： 规格和起始供应商 ： 开发立即2015 年中期 车辆电气化与城市交通系统车辆电气化与城市交通系统页面\ * 罗马尼亚语2TOPIC相关性WhatWHERE WHOMWhen4. 电力电子高用于汽车半导体应用的新材料、冷却、包装和制造技术模块化 / 标准化组件降低成本无源元件 （ 例如用于高度紧凑集成的电容器 ）电力电子控制和监督。冗余概念。OEM: 规格供应商 ： 开发立即2015 年中期5. 加热 ， 冷却和其他辅助设备高能源效率替代技术: 塞贝克、兰