對插電式混合動力電力車技術成本效益分析外文翻譯

PAGE18PAGE17混合動力汽車畢業(yè)論文中英文資料對照外文翻譯文獻對插電式混合動力電力車技術成本效益分析安德魯辛普森國家可再生能源實驗室摘要插入式混合電動汽車（PHEVs）已經成為一個很有前途的技術，使用電取代石油消費。然而，有一個非常廣泛的混合動力汽車的設計與大大變成本和效益。特別是電池成本，燃料成本，車輛性能屬性和駕駛習慣大大影響PHEVs相對價值。本文提出了一種成本（車輛購置成本和能源成本）和收益減少（對比石油消費PHEVs）相對于混合動力電動汽車和傳統(tǒng)。詳細仿真模型，用于預測石油和混合動力汽車的成本削減設計相比，基于中型轎車。兩個動力總成技術方案被認為是探索短期和PHEVs長期前景。分析認為，石油減少超過45％，每臺車輛可以達到20英里（32公里），或儲存更多的能量配備PHEVs。然而，這些車輛長期增量成本預計將超過8,000美元，比近期成本高得多。一個簡單的經濟分析表明，高石油價格和低成本的電池需要PHEVs做出引人注目的業(yè)務案例。然而，大油氣PHEVs為政府加快混合動力汽車技術的部署提供強大的理由。關鍵詞插入式混合動力；混合動力電動汽車；二次電池的電池；1介紹插入式混合動力電動汽車插入式混合電動車最近出現了有希望的替代方案，使用電要取代石油消費的車隊相當一部分[1]。插件的混合電動汽車（混合動力汽車）是一種混合動力電動汽車充電的能力，其電化學能源（戊肝）從一板外源產品，如電力公司電網（電力儲存）。車輛可以當時正處在一個電荷消耗（CD）的模式，降低了系統(tǒng)的狀態(tài)充電（SOC）的，從而使用電力，以取代液體燃料，否則將被消耗。這是液體燃料典型的石油（汽油或柴油），盡管PHEVs也可以使用，如生物燃料或替代氫氣。PHEV的電池通常在混合電動汽車相比有較大的能力，從而增加潛在的石油流離失所。1.1插入式混合動力電動汽車術語插入式混合電動汽車的特點是“PHEVx”符號，其中“X”通常是指汽車的全電范圍（阿英俄）作為英里的距離定義的并聯(lián)混合動力汽車可以完全充電驅動器之前需要操作的引擎。美國加州空氣資源委員會（CARB）使用標準的城市測功機驅動附表（UDDS）來衡量PHEVsAER和提供車輛之間的公平比較[2]。按照這個定義，一個PHEV20可以驅動20英里（32公里）全在測試電周期開始前引擎開啟。然而，這一切電定義沒有考慮PHEVs可能繼續(xù)在CD模式運作后的第一發(fā)動機開啟。因此，筆者使用了PHEVx更恰當的定義，是與石油流離失所。按照這個定義，一個PHEV20包含足夠的可用儲能電池取代20英里（32公里的石油消費）的標準測試周期。請注意，這個定義并不意味著車輛運行以來，全電能力將最終取決于元件的額定功率和控制策略，以及實際使用中的駕駛循環(huán)。1.2潛在插入式混合動力電動汽車PHEVs可能取代石油消費來自車隊的幾個因素。首先，PHEVs是潛在的良好匹配，以駕駛者的駕駛習慣，尤其是分布每天游的距離?；谠蛷倪^去十年中，PHEVs通常在秋季PHEV10-60范圍[3]。美國的汽車，每天行駛里程分布的數據，收集了1995年全國個人交通調查（NPTS的）[4]。顯然，大部分每日里程較短，有50小于30英里（48公里）被天％。圖1還顯示了效用因子（聯(lián)陣）1995年NPTS的曲線數據。對于一定的距離D的效用的因素是分數總車英里前往（虛擬制造）發(fā)生在首每日旅行D英里。對于距離為30英里（48公里），效用因子約為40％。這意味著全電動PHEV30可以取代石油消費相當于40％的虛擬制造，（假設該車輛是完全每天充電）。同樣，全電動PHEV60可以取代約60％。這種低每日里程的特點是為什么PHEVs有潛力取代了很大一部分每汽車石油消耗。然而，PHEVs取代石油消費車隊，他們必須深入市場，推斷這些儲蓄的船隊水平。第二個因素是令人鼓舞的，是為PHEVs成功的混合電動汽車在市場上。全球混合動力汽車目前生產幾百每年1000個單位[5]。正因為如此，電機和大功率蓄電池迅速接近，性能改進和成本的主要到期沒有得到實現。雖然混合動力汽車組件沒有優(yōu)化的混合動力汽車的應用，它們提供了一個平臺，其中混合動力汽車部件供應商可以開發(fā)出PHEV動力元件產品。

最后，在這非常PHEVs銷售他們的混合電動汽車和電池相結合的有益屬性（貝弗斯），同時減輕他們的缺點電動汽車?；旌想妱悠嚾剂系纳a達到高經濟，但他們仍對石油燃料和設計不啟用燃料替代/靈活性。PHEVs，然而，真正的燃料，靈活的車輛，可以運行在石油或電能。貝弗斯不需要任何石油，但在有限的由電池驅動造成的技術限制范圍，成本和冗長的重大電池充電時間。PHEVs有一個更小的電池減輕電池充電時間和成本，而船上的石油燃料箱提供驅動范圍相當于傳統(tǒng)和混合動力汽車。這是建設一個屬性組合需求強勁PHEVs，就證明了最近推出的插件合作伙伴運動[6]。

PHEVs有可能進入市場，滲透船隊，實現有意義的石油位移相對較快。很少有競爭的技術提供了這種潛在的合并率和在車隊的石油消費削減的時間[7]。但是，混合動力汽車技術并非沒有挑戰(zhàn)。儲能系統(tǒng)的成本，體積和生活是必須克服的主要障礙這些車輛能夠成功。增加混合電動汽車增幅超出了該電池儲存車輛包裝成本，并提出重大挑戰(zhàn)。此外，合并后的深/淺循環(huán)在混合動力汽車電池是唯一比這更要求以混合電動汽車或貝弗斯經驗。混合動力汽車電池可能需要超大去年該車輛的壽命，進一步增加成本。鑒于混合電動汽車在市場上取得成功，有關PHEVs的問題就是，“增量石油可達到降低邊際成本什么？“這些因素將嚴重影響通過他們的PHEVs銷路購買價格和成本的所有權。本文介紹了結果，旨在評估這項成本效益權衡的研究。2建模并聯(lián)混合動力汽車石油消耗和成本在兩個因素，混合動力汽車的結果減少每車石油消費：石油在光盤模式，如前面討論位移涉及PHEVx關于增加電池容量為基礎的汽車能源指定。2、燃油效率的改善負責維持（CS）的模式，由于雜交，其中涉及對學位的，雜交（衛(wèi)生署）或添加車用動力電池的能力?；旌想妱悠?，不有CD模式，只能通過這第二個因素，實現節(jié)約。2.1建模方法和研究范圍在混合動力汽車的成本效益模型包括若干子模型。首先，性能模型計算元件尺寸必須滿足表1中列出的性能限制。第二，大規(guī)模平衡計算對車輛的性能質量模型確定組件大小為基礎。第三，能源使用模型模擬了汽車的汽油和電力消費在各個駕駛循環(huán)。車輛的性能和能源使用模型耦合到車輛的質量，因此，模型能夠捕捉到大量的元件尺寸復利。第四，成本模型估計零售價格的車輛組件尺寸為基礎。所有費用在2006年美國報告美元。最后，結果后處理執(zhí)行計算車輛的能源報告消費和有意義的方式經營成本。該模型是一個迭代實施微軟Excel電子表格。能源使用的模型是一個詳細的，第二次按第二，動態(tài)車輛模型，它使用一個反向計算方法[8]。它還有一個特點是作為功率流模式，因為它的模型組件損失/效率作為設備的電源的功能，而不是作為扭矩/速度或功能電流/電壓更詳細的模型。這種反向計算，功率流方法提供快速估計車輛的使用，使能源的耦合，迭代電子表格中描述以上。一個解決方案是唯一一個獲得了幾秒鐘，這意味著可以設計空間探索非常迅速和徹底。數百名混合動力汽車的設計，因此納入研究。該模型進行的常規(guī)車輛（CVS）和混合電動汽車（包括PHEVs），以便模擬該方由方比較可以的。的性能和能源使用模型進行了驗證為豐田佳美轎車和本田Civic混合動力。在這兩種情況下，不到5％的誤差觀察到車輛的性能和能源利用的估計。兩個動力總成技術方案被納入研究。短期方案（2005-2010年）代表目前使用的車輛生產地位動力總成技術，而長期方案（2015-2020年），預期將導致從正在進行的先進技術，使研發(fā)努力，并大批量的生產水平。長遠的方案，但不包括先進的發(fā)動機技術，因為撰文想孤立改善電力驅動的影響并在相對成本效益的PHEVs能源存儲技術。2.2汽車平臺性能和成本假設所有車輛包括在研究中滿足了同樣的性能和使用車輛的限制平臺相同的基線簡歷?；鶞屎啔v是一個中型轎車（類似于豐田凱美瑞或雪佛蘭Malibu）及有關參數列于表1。大多數參數計算出的2003年美國最暢銷[9]中型轎車銷售加權平均數據。一些參數，如滾動阻力，配套荷載，通過加速度，爬坡能力，是工程概算。基準制造商的建議零售價（MSRP）美國23.392美元，所使用的動力系統(tǒng)成本模型，結合估算基準“滑翔機”的成本（即車輛無動力總成）。一個121千瓦的簡歷動力總成的費用估計在美國六零零二美元，導致預計基準的美國滑翔機成本17390美元。2.3動力系統(tǒng)結構這兩個東西，一個PHEV的區(qū)別戊型肝炎病毒是從一個CD列入經營模式和充電插頭。因此，混合動力汽車可以實施典型的混合動力汽車使用的任何架構（平行，串聯(lián)，或電分裂）。在這項研究中，一個并行體系結構與能力去承擔declutch于動力系統(tǒng)（圖3）發(fā)動機。這兩個平行的布局提供了更大的靈活性體系結構與能力去承擔declutch于動力系統(tǒng)（圖3）發(fā)動機。這兩個平行的布局提供了更大的靈活性在發(fā)動機開/關控制相比，本田的綜合電機輔助（IMA）并行系統(tǒng)[10]這里的引擎和汽車是一直保持連接狀態(tài)。為了創(chuàng)造更多的靈活性，在發(fā)動機開/關控制，也有人認為，所有配件（包括空調）將供電電從電池。2.4組件電池

該電池是由第一個組件大小的模型和兩個關鍵的投入是PHEVx指定和電池電源的能源（的P/E）的比例。電池的可用能量的計算使用車輛的單位電能相當于消耗估計距離乘以目標PHEVx距離。電能消耗，估計使用PAMVEC模型[11]。電池的總能量，然后計算出基于SOC的設計窗口。最后，電池的額定功率計算乘以輸入P/E的總電池能量比，然后去了20％的受訪者占電池在結束時的生命權退化。2.5組件效率，貼近群眾，成本發(fā)動機和電動機正如2.1節(jié)所討論的，混合動力汽車能源使用模式是反向計算，功率流模型該損失是模擬組件的輸出功率的功能/效率。無論是引擎和電動機的效率是參照使用分量輸入功率多項式表達式作為一個函數的輸出功率。該發(fā)動機曲線是基于一個4缸，1.9升，95kW的汽油發(fā)動機。一路3階多項式是由一顧問仿真擬合數據[8]使用這種發(fā)動機。這是第電機曲線是基于一個50千瓦永磁電機和一個9階多項式擬合從仿真數據的顧問使用此馬達。電池使用效率是仿照效率與輸入功率（圖5）標準化的功能。這種關系是這樣得出的等效電路模型，利用實際值名義開電路的電壓和內部阻抗。電池模塊為鎳氫和鋰離子技術，質量為使用電池的設計為藍本15]和圖6所示德盧卡[開發(fā)出功能。新增加的電池的包裝質量和熱管理也基于[15]。電池模塊的具體費用（$/千瓦時）更改為一個功率為能源的比例（圖6）函數。該長期鋰離子成本曲線是根據電力科學研究院[14]的估計。發(fā)言后，電池供應商和其他專家，據估計，近期的鎳氫電池模塊的具體費用大約兩倍電力科學研究院的長期預測的。電池包裝和熱的費用管理也是基于在[14]所列。3結果PHEV2，5，10，20，30，40，50，60輛汽車被認為是研究。此外，一HEV0是作為一個以充電器PHEV2藍本/插件刪除。P/E比率分別選擇不同衛(wèi)生署（定義為電機的功率比電機總功率加發(fā)動機），覆蓋的約10％-55％之間。請注意，發(fā)動機縮編限制對應的約32％衛(wèi)生署，而衛(wèi)生署高于該車輛超過板載這將導致電力的能力。仔細查看圖8，我們看到在不同的相對成本效益的PHEVs反復趨勢衛(wèi)生署，而且是每個PHEVx最佳衛(wèi)生署。對于HEV0s，最佳衛(wèi)生署（32％）恰逢引擎縮編限制。對于PHEVs，最佳衛(wèi)生署較高（35％），以配合最低電池全電式上UDDS周期（所需功率的能力在HWFET周期最大功率的要求較低）。這種全電動能力允許避免引擎空轉車輛，否則將招致因發(fā)動機損失開啟事件受5分鐘的時間限制最低引擎。最適用于混合電動汽車與PHEVs短期和長期方案總結于表3和4。必須強調，這些最佳衛(wèi)生署是高度依賴于汽車平臺/性能屬性和駕駛模式的性質。應反復分析其他基線車輛（如運動型多用途車），看看如何混合動力汽車的設計會有所不同。此外，PHEVs應在現實世界的模擬駕駛周期，以確定在不同石油位移和全電動操作與標準測試循環(huán)。這種進一步應提供必要的分析，以優(yōu)化市場PHEVs的理解。3.1PHEVs經濟學在混合動力汽的成本效益分析還包括一個以上的成本，擁有簡單的比較車輛的使用壽命。比較包括汽車的零售價和成本的年度能源（燃料和電力）的消費量，但并不能解釋在維護可能存在差異并聯(lián)混合動力汽車的總生命周期成本更透徹的分析成本（讀者被定向到[14]）。圖9列出近期和長期方案的經濟比較。在計算每年的石油和電力消費，所有車輛均假定為旅行15000英里（24,100每年公里）將與美國環(huán)保局的假設是一致的。近期零售成本汽油是假設美元每加侖（約合0.79元L）3，而對美國汽油價格5元每加侖（約合1.32元L）是承擔了預期的設想。零售業(yè)發(fā)電的成本是舉行在美國不斷為每對2005年美國的平均零售價計算為0.09千瓦時和歷史發(fā)展趨勢[19]。沒有貼現率采用未來現金流量。

在短期情況下，混合動力汽車實現了較低的成本比簡歷所有權后大約10年。然而，PHEVs從未達到較低的成本比簡歷所有權還是在15年壽命汽車混合動力電動汽車。長期的方案提供了一個重要的對比，與混合動力汽車提供比簡歷后約4年，PHEVs提供更低的成本更低的成本比混合動力汽車后約12年。若干意見，可從這些比較。很顯然，這些“回報”的分析是敏感的汽油車的成本，也是零售成本，這是強烈的影響在每個場景電池成本的假設。它還明確指出，在經濟上不PHEVs如果汽油價格有希望在目前的水平和電池成本仍不能得到改善。然而，它似乎是一對插電式混合動力車可以根據這兩者的情況下作出了引人注目的業(yè)務案例汽油價格上漲和預測（下）電池的成本，至少從簡單的角度出發(fā)這里介紹的消費經濟比較。

盡管經濟不確定性的混合動力汽車，還有其他因素，可能證明增量混合動力汽車的成本。例子包括稅收優(yōu)惠，在石油消耗量減少，空氣污染，溫室氣體排放量，國家能源安全，減少維修，少填制成品在加油站;在家充電的便利，從高扭矩提高加速度;電動馬達的綠色形象的機會，提供家庭應急備用電源，以及潛在的汽車到網格應用。另類的商業(yè)模式，如電池租賃，也值得進一步考慮，因為他們可能有助于減輕車輛的巨大增量成本，并鼓勵混合動力汽車購買者把重點放在長期的成本節(jié)約潛力。4結論本文介紹了成本（車輛購置成本和能源成本）和比較福利（減少石油消費的PHEVs）相對于混合電動汽車和簡歷。根據研究結果，是一種混合動力汽車，混合動力汽車的設計范圍十分廣泛，成本和效益大大不同譜。此外，混合動力汽車的成本效益方程是相當敏感的一系列因素。特別是，電池的成本，燃料成本，車輛性能和駕駛習慣有一個很大的影響相對價值PHEVs。面對龐大的變異，而在這些因素的不確定因素，因此很難預測為PHEVs未來潛力進入市場，減少石油消費的車隊。

然而，對于PHEVs可能減少每車石油消費顯然是非常高的。在裁減45％以上都可以使用的PHEV20或更高的設計。與此相比與30％的最高混合電動汽車的估計，但有利的減少，這很可能是一種混合動力汽車電池容量增加將導致汽車成本大幅遞增，即使在長期任期。對于在本研究中，美國零售價3000美元的費用預計為1的情況估計中型轎車混合動力汽車。相比之下，一個中型PHEV20和PHEV40長期增量成本估計為8,000美元和11,000美元分別。不知道未來的成本石油，這是無法確定未來經濟的PHEVs。但似乎有可能，根據這項研究的結果，這將是很大的挑戰(zhàn)，證明PHEV的資本成本溢價的降低能源成本壽命僅依據。其他獎勵和商業(yè)模式可能需要建立一個有吸引力的混合動力汽車駕駛者的價值主張。然而，大油氣PHEVs還原電位提供了重大的國家利益，并提供強大的為政府支持的理由，以加快混合動力汽車技術的部署。附錄3COST-BENEFITANALYSISOFPLUG-INHYBRIDELECTRICVEHICLETECHNOLOGYANDREWSIMPSONNationalRenewableEnergyLaboratoryAbstractPlug-inhybrid-electricvehicles(PHEVs)haveemergedasapromisingtechnologythatuseselectricitytodisplacepetroleumconsumptioninthevehiclefleet.However,thereisaverybroadspectrumofPHEVdesignswithgreatly-varyingcostsandbenefits.Inparticular,batterycosts,fuelcosts,vehicleperformanceattributesanddrivinghabitsgreatly-influencetherelativevalueofPHEVs.Thispaperpresentsacomparisonofthecosts(vehiclepurchasecostsandenergycosts)andbenefits(reducedpetroleumconsumption)ofPHEVsrelativetohybrid-electricandconventionalvehicles.AdetailedsimulationmodelisusedtopredictpetroleumreductionsandcostsofPHEVdesignscomparedtoabaselinemidsizesedan.Twopowertraintechnologyscenariosareconsideredtoexplorethenear-termandlong-termprospectsofPHEVs.Theanalysisfindsthatpetroleumreductionsexceeding45%per-vehiclecanbeachievedbyPHEVsequippedwith20mi(32km)ormoreofenergystorage.However,thelong-termincrementalcostsofthesevehiclesareprojectedtoexceedUS$8,000,withnear-termcostsbeingsignificantlyhigher.AsimpleeconomicanalysisisusedtoshowthathighpetroleumpricesandlowbatterycostsareneededtomakeacompellingbusinesscaseforPHEVsintheabsenceofotherincentives.However,thelargepetroleumreductionpotentialofPHEVsprovidesstrongjustificationforgovernmentalsupporttoacceleratethedeploymentofPHEVtechnology.KeywordsPlug-inHybrid；Hybrid-ElectricVehicles；Battery；SecondaryBattery1IntroductiontoPlug-InHybrid-ElectricVehiclesPlug-inhybrid-electricvehicleshaverecentlyemergedasapromisingalternativethatuseselectricitytodisplaceasignificantfractionoffleetpetroleumconsumption[1].Aplug-inhybrid-electricvehicle(PHEV)isahybrid-electricvehicle(HEV)withtheabilitytorechargeitselectrochemicalenergystoragewithelectricityfromanoff-boardsource(suchastheelectricutilitygrid).Thevehiclecanthendriveinacharge-depleting(CD)modethatreducesthesystem’sstate-of-charge(SOC),therebyusingelectricitytodisplaceliquidfuelthatwouldotherwisehavebeenconsumed.Thisliquidfuelistypicallypetroleum(gasolineordiesel),althoughPHEVscanalsousealternativessuchasbiofuelsorhydrogen.PHEVbatteriestypicallyhavelargercapacitythanthoseinHEVssoastoincreasethepotentialforpetroleumdisplacement.1.1Plug-InHybrid-ElectricVehicleTerminologyPlug-inhybrid-electricvehiclesarecharacterizedbya“PHEVx”notation,where“x”typicallydenotesthevehicle’sall-electricrange(AER)–definedasthedistanceinmilesthatafullychargedPHEVcandrivebeforeneedingtooperateitsengine.TheCaliforniaAirResourcesBoard(CARB)usesthestandardUrbanDynamometerDrivingSchedule(UDDS)tomeasuretheAERofPHEVsandprovideafaircomparisonbetweenvehicles[2].Bythisdefinition,aPHEV20candrive20mi(32km)all-electricallyonthetestcyclebeforethefirstengineturn-on.However,thisall-electricdefinitionfailsThisworkhasbeenauthoredbyanemployeeoremployeesoftheMidwestResearchInstituteunderContractNo.DE-AC36-99GO10337withtheU.S.DepartmentofEnergy.TheUnitedStatesGovernmentretainsandthepublisher,byacceptingthearticleforpublication,acknowledgesthattheUnitedStatesGovernmentretainsanon-exclusive,paid-up,irrevocable,worldwidelicensetopublishorreproducethepublishedformofthiswork,orallowotherstodoso,forUnitedStatesGovernmentpurposes.1.2ThePotentialofPlug-InHybrid-ElectricVehiclesThepotentialforPHEVstodisplacefleetpetroleumconsumptionderivesfromseveralfactors.First,PHEVsarepotentiallywell-matchedtomotorists’drivinghabits–inparticular,thedistributionofdistancestraveledeachday.Basedonprototypesfromthelastdecade,PHEVstypicallyfallinthePHEV10-60range[3].Figure1showstheUSvehicledailymileagedistributionbasedondatacollectedinthe1995NationalPersonalTransportationSurvey(NPTS)[4].Clearly,themajorityofdailymileagesarerelativelyshort,with50%ofdaysbeinglessthan30mi(48km).Figure1alsoshowstheUtilityFactor(UF)curveforthe1995NPTSdata.ForacertaindistanceD,theUtilityFactoristhefractionoftotalvehicle-miles-traveled(VMT)thatoccurswithinthefirstDmilesofdailytravel.Foradistanceof30mi(48km),theutilityfactorisapproximately40%.Thismeansthatanall-electricPHEV30candisplacepetroleumconsumptionequivalentto40%ofVMT,(assumingthevehicleisfullyrechargedeachday).Similarly,anall-electricPHEV60candisplaceabout60%.Thislow-daily-mileagecharacteristiciswhyPHEVshavepotentialtodisplacealargefractionofper-vehiclepetroleumconsumption.However,forPHEVstodisplacefleetpetroleumconsumption,theymustpenetratethemarketandextrapolatethesesavingstothefleetlevel.AsecondfactorthatisencouragingforPHEVsisthesuccessofHEVsinthemarket.Globalhybridvehicleproductioniscurrentlyseveralhundredthousandunitsperannum[5].Becauseofthis,electricmachinesandhigh-powerstoragebatteriesarerapidlyapproachingmaturitywithmajorimprovementsinperformanceandcosthavingbeenachieved.AlthoughHEVcomponentsarenotoptimizedforPHEVapplications,theydoprovideaplatformfromwhichHEVcomponentsupplierscandeveloparangeofPHEVcomponents.Finally,PHEVsareverymarketableinthattheycombinethebeneficialattributesofHEVsandbatteryelectricvehicles(BEVs)whilemitigatingtheirdisadvantages.ProductionHEVsachievehighfueleconomy,buttheyarestilldesignedforpetroleumfuelsanddonotenablefuelsubstitution/flexibility.PHEVs,however,aretruefuel-flexiblevehiclesthatcanrunonpetroleumorelectricalenergy.BEVsdonotrequireanypetroleum,butareconstrainedbybatterytechnologiesresultinginlimiteddrivingranges,significantbatterycostsandlengthyrechargingtimes.PHEVshaveasmallerbatterywhichmitigatesbatterycostandrechargingtimewhiletheonboardpetroleumfueltankprovidesdrivingrangeequivalenttoconventionalandhybridvehicles.ThiscombinationofattributesisbuildingastrongdemandforPHEVs,asevidencedbytherecentlylaunchedPlug-InPartnersCampaign[6].PHEVshavethepotentialtocometomarket,penetratethefleet,andachievemeaningfulpetroleumdisplacementrelativelyquickly.Fewcompetingtechnologiesofferthispotentialcombinedrateandtimingofreductioninfleetpetroleumconsumption[7].However,PHEVtechnologyisnotwithoutitschallenges.Energystoragesystemcost,volume,andlifearemajorobstaclesthatmustbeovercomeforthesevehiclestosucceed.IncreasingthebatterystoragebeyondthatofHEVsincreasesvehiclecostandpresentssignificantpackagingchallenges.Furthermore,thecombineddeep/shallowcyclinginPHEVbatteriesisuniquelymoredemandingthanthatexperiencedbyHEVsorBEVs.PHEVbatteriesmayneedtobeoversizedtolastthelifeofthevehicle,furtherincreasingcost.GiventhatHEVsaresucceedinginthemarket,thequestionrelevanttoPHEVsis,“Whatincrementalpetroleumreductionscanbeachievedatwhatincrementalcosts?”ThesefactorswillcriticallyaffectthemarketabilityofPHEVsthroughtheirpurchasepriceandcost-of-ownership.Thispaperpresentstheresultsofastudydesignedtoevaluatethiscost-benefittradeoff.2ModelingPHEVPetroleumConsumptionandCostThereductionofper-vehiclepetroleumconsumptioninaPHEVresultsfromtwofactors:PetroleumdisplacementduringCD-mode,whichaspreviouslydiscussedrelatestothePHEVxdesignationbasedontheaddedbatteryenergycapacityofthevehicle.2.Fuel-efficiencyimprovementincharge-sustaining(CS)modeduetohybridization,whichrelatestothedegree-of-hybridization(DOH)oraddedbatterypowercapabilityofthevehicle.HEVs,whichdonothaveaCD-mode,areonlyabletorealizesavingsviathissecondfactor.2.1ModelingApproachandScopeoftheStudyThePHEVcost-benefitmodelincludesseveralsub-models.First,aperformancemodelcalculatescomponentsizesnecessarytosatisfytheperformanceconstraintslistedinTable1.Second,amassbalancecalculatesthevehiclemassbasedoncomponentsizesdeterminedbytheperformancemodel.Third,anenergy-usemodelsimulatesthevehicle’sgasolineandelectricityconsumptionovervariousdrivingcycles.Thevehicleperformanceandenergy-usemodelsarecoupledtovehiclemass,sothemodelisabletocapturemasscompoundinginthesizingofcomponents.Fourth,acostmodelestimatesthevehicleretailpricebasedonthecomponentsizes.Allcostsarereportedin2006USdollars.Finally,theresultspost-processingperformscalculationstoreportthevehicleenergyconsumptionandoperatingcostsinmeaningfulways.ThemodelisimplementedinaniterativeMicrosoftExcelspreadsheet.Theenergy-usemodelisadetailed,second-by-second,dynamicvehiclemodelthatusesareverse-calculationapproach[8].Itisalsocharacterizedasapower-flowmodelsinceitmodelscomponentlosses/efficienciesasfunctionsofdevicepower,ratherthanasfunctionsoftorque/speedorcurrent/voltageasinmoredetailedmodels.Thisreverse-calculation,power-flowmethodprovidesrapidestimationofvehicleenergyusageandenablesthecoupled,iterativespreadsheetdescribedabove.Asolutionisobtainedinonlyafewseconds,meaningthatthedesignspacecanbeexploredveryquicklyandthoroughly.SeveralhundredPHEVdesignswerethereforeincludedinthestudy.Themodelperformssimulationsofbothconventionalvehicles(CVs)andHEVs(includingPHEVs)sothatside-by-sidecomparisonscanbemade.Theperformanceandenergy-usemodelswerevalidatedforaToyotaCamrysedanandHondaCivicHybrid.Inbothcases,errorsoflessthan5%wereobservedintheestimatesofvehicleperformanceandenergyuse.Twopowertraintechnologyscenarios(Table2)wereincludedinthestudy.Thenear-termscenario(2005-2010)representsvehiclesproducedusingcurrent-statuspowertraintechnologies,whereasthelong-termscenario(2015-2020)allowsforadvancedtechnologiesexpectedtoresultfromongoingR&Deffortsandhigh-volumeproductionlevels.Thelong-termscenariodoesnot,however,includeadvancedenginetechnologiessincetheauthorwantedtoisolatetheimpactofimprovedelectricdriveandenergystoragetechnologiesontherelativecost-benefitofPHEVs.2.2VehiclePlatform,PerformanceandCostAssumptionsAllvehiclesincludedinthestudysatisfiedthesameperformanceconstraintsandusedavehicleplatformidenticaltothebaselineCV.ThebaselineCVwasamidsizesedan(similartoaToyotaCamryorChevroletMalibu)andrelevantparametersarepresentedinTable1.Mostparameterswerecalculatedfromsales-weightedaveragedataforthetopsellingUSmidsizesedansin2003[9].Someparameters,suchasrollingresistance,accessoryloads,passingacceleration,andgradeability,wereengineeringestimates.Thebaselinemanufacturer’ssuggestedretailprice(MSRP)ofUS$23,392wasusedincombinationwiththepowertraincostmodeltoestimatethebaseline“glider”cost(i.e.vehiclewithnopowertrain).Thecostofa121kWCVpowertrainwasestimatedatUS$6,002,leadingtoanestimatedbaselineglidercostofUS$17,390.2.3PowertrainArchitectureThetwothingsthatdifferentiateaPHEVfromanHEVaretheinclusionofaCDoperatingmodeandarechargingplug.Therefore,aPHEVcanbeimplementedusinganyofthetypicalHEVarchitectures(parallel,series,orpower-split).Forthisstudy,aparallelarchitecturewasassumedwiththeabilityarchitecturewasassumedwiththeabilitytodeclutchtheenginefromthepowertrain(Figure3).Thisparallellayoutprovidesgreaterflexibilityinengineon/offcontrolcomparedtoHonda’sintegratedmotorassist(IMA)parallelsystem[10]wheretheengineandmotorarealwaysconnected.Tocreatemoreflexibilityinengineon/offcontrol,itwasalsoassumedthatallaccessories(includingairconditioning)wouldbepoweredelectricallyfromthebattery.2.4ComponentSizingThebatteryisthefirstcomponentsizedbythemodelandthetwokeyinputsarethePHEVxdesignationandthebatterypower-to-energy(P/E)ratio.Theuseablebatteryenergyiscalculatedusinganestimateofthevehicle’sequivalentelectricalenergyconsumptionperunitdistancemultipliedbythetargetPHEVxdistance.TheelectricalenergyconsumptionisestimatedusingthePAMVECmodel[11].ThetotalbatteryenergyisthencalculatedbasedontheSOCdesignwindow.Finally,theratedbatterypoweriscalculatedbymultiplyingthetotalbatteryenergybytheinputP/Eratioandthende-ratingby20%toaccountforbatterypowerdegradationatend-of-life.2.5ComponentEfficiencies,Masses,andCostsEngineAsdiscussedinsection2.1,thePHEVenergy-usemodelisareverse-calculation,power-flowmodelthatsimulatescomponentlosses/efficienciesasafunctionofoutputpower.Boththeengineandelectricmotorefficienciesaremodeledusingpolynomialexpressionsforcomponentinputpowerasafunctionofoutputpower.Theenginecurveisbasedona4-cylinder,1.9L,95kWgasolineengine.Ard3-orderpolynomialwasfittedtodatafromanADVISORsimulation[8]usingthisengine.Thethmotorcurveisbasedona50kWpermanentmagnetmachineanda9-orderpolynomialwasfittedtodatafromanADVISORsimulationusingthismotor.BothefficiencycurvesareshowninFigure5.Theengineandmotormassesandcostsaremodeledaslinearfunctionsofratedoutputpower.Theenginemassfunctionisderivedfromadatabaseof2003model-yearvehicles[9].Thenear-termmotor-controllermassfunctionisbasedonthe2006currentstatuslistedintheFreedomCARandVehicleTechnologiesProgramPlan[13].Thelong-termmotor-controllermassisbasedontechnologydemonstratedintheGMPreceptconceptvehicle[14].Theenginecostfunctionisbasedonmanufacturers’dataprovidedtotheEPRIHybrid-ElectricVehicleWorkingGroup(HEVWG)[14].Thenear-termandlong-termmotorcostfunctionsarealsobasedondatareportedbyEPRI[14].3ResultsPHEV2,5,10,20,30,40,50,and60vehicleswereconsideredinthestudy.Also,anHEV0wasmodeledasaPHEV2withitscharger/plugremoved.P/EratioswerechosentovaryDOH(definedastheratioofmotorpowertototalmotorplusenginepower)acrossarangeofapproximately10%–55%.NotethattheenginedownsizinglimitcorrespondstoaDOHofapproximately32%,andthatDOHhigherthanthisresultsinexcesselectricpowercapabilityonboardthevehicle.3.1EconomicsofPHEVsThePHEVcost-benefitanalysisalsoincludesasimplecomparisonofcost-of-ownershipoverthevehiclelifetime.Thecomparisonincludestheretailcostofthevehicleandthecostofitsannualenergy(fuelandelectricity)consumption,butdoesnotaccountforpossibledifferencesinmaintenancecosts(foramorethoroughanalysisoftotalPHEVlifecyclecosts,thereaderisdirectedto[14]).Figure9presentseconomiccomparisonsforthenear-termandlong-termscenarios.Incalculatingannualpetroleumandelectricityconsumption,allvehiclesareassumedtotravel15,000mi(24,100km)peryeartobeconsistentwiththeassumptionsoftheUSEPA.Thenear-termcostofretailgasolineisassumedtobeUS$3pergallon(US$0.79perL),whereasahighergasolinecostofUS$5pergallon(US$1.32perL)isassumedfortheprojectedscenario.ThecostofretailelectricityisheldconstantatUS$0.09perkWhbasedonthe2005USaverageretailpriceandhistoricaltrends[19].Nodiscountratewasappliedtofuturecashflows.Inthenear-termscenario,theHEVachievesalowercost-of-ownershipthantheCVafterapproximately10years.However,thePHEVsneverachievealowercost-of-ownershipthantheCVnortheHEVoverthe15-yearvehiclelifetime.Thelong-termscenarioprovidesasignificantcontrast,withtheHEVprovidinglowercostthantheCVafterapproximately4yearsandthePHEVsprovidinglowercostthantheHEVafterapproximately12years.4ConclusionThispaperhaspresentedacomparisonofthecosts(vehiclepurchasecostsandenergycosts)andbenefits(reducedpetroleumconsumption)ofPHEVsrelativetoHEVsandCVs.Basedonthestudyresults,thereisaverybroadspectrumofHEV-PHEVdesignswithgreatlyvaryingcostsandbenefits.Furthermore,thePHEVcost-benefitequationisquitesensitivetoarangeoffactors.Inparticular,batterycosts,fuelcosts,vehicleperformance,anddrivinghabitshaveastronginfluenceontherelativevalueofPHEVs.Giventhelargevariabilityanduncertaintyinthesefactors,itisdifficulttopredictthefuturepotentialforPHEVstopenetratethemarketandreducefleetpetroleumconsumption.However,thepotentialforPHEVstoreduceper-vehiclepetroleumconsumptionisclearlyveryhigh.Reductionsinexcessof45%areavailableusingdesignsofPHEV20orhigher.Thiscomparesfavorablywiththe30%maximumreductionestimatedforHEVsHowever,itseemslikelythattheaddedbatterycapacityofaPHEVwillresultinsignificantvehiclecostincrements,eveninthelongterm.Fortheprojectedscenariointhisstudy,aretailcostincrementofUS$3,000wasestimatedforamidsizesedanHEV.Incontrast,thelong-termcostincrementsforamidsizePHEV20andPHEV40wereestimatedatUS$8,000andUS$11,000respectively.Withoutknowingthefuturecostsofpetroleum,itisimpossibletodeterminethefutureeconomicsofPHEVs.Butitdoesseemlikely,basedontheresultsofthisstudy,thatitwillbequiteachallengetojustifythePHEVcapitalcostpremiumonthebasisofreducedlifetimeenergycostsalone.OtherincentivesandbusinessmodelsmayberequiredtocreateanattractivevaluepropositionforPHEVmotorists.However,thelargepetroleumreductionpotentialofPHEVsofferssignificantnationalbenefitsandprovidesstrongjustificationforgovernmentalsupporttoacceleratethedeploymentofPHEVtechnology.基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究\t"