混合动力汽车的探索与研究(4)

2018-12-24 12:44

(2)德国

德国政府十分重视环节保护,投入了大量的资金用于EV的研发,1971年成立了城市电动车交通公司(GES),积极组织EV的研究与开发。1991年在拜尔州投入了300辆EV进行运行。拜尔州还拨400万马克,用于资助用户车价的30%购买电动汽车。另外,汉堡市也采取资助用户车价的25%来鼓励用户购买电动汽车。德国政府指定奔驰汽车公司和大众合资建立的德国汽车工业有限公司的科技开发机构,1992年德国政府拨款2200万马克,在吕根(Rugen)岛建立欧洲EV试验基地,组织了四大公司62辆各类电动车在吕根半岛城运行试验,对64辆电动汽车和电动汽车的系统工程进行长达4年的大规模试验,并有很多国家和城市都派有EV参加吕根岛的实验。1994年展示出了19种轿车,13种面包车,4种大客车,都进入了实用阶段。

20世纪70年代末期,德国戴姆勒-奔驰汽车公司生产了一批LE306电动汽车,采用铅酸电池。20世纪80年代初期,德国奔驰汽车公司生产了电动大客车,也生产了商用电动汽车,奔驰公司还宣布投资4.7亿美元研究开发燃料电池,计划2005年实现产业化。欧宝公司在1972年开始研制新型电动汽车。1981年与BBC公司(现在的ABB公司)合作研制了电动轿车。

5 结论与展望

5.1 混合动力汽车的优点

混合动力电动汽车可以解决电动汽车发展中“零排放”的优点,但续驶里程短、动力性能差的矛盾。它较电动汽车和传统内燃机汽车有以下优点:

1.采用复合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。

2.因为有了电池, 可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。 3.在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现\零\排放。

4.有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。

5.可以利用现有的加油站加油,不必再投资。

6.可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。

7.电池的容量减小,电动汽车自重过大的矛盾有所缓解。

8.辅助动力单元(APU)的选用,使混合动力电动汽车的续驶里程与动力性能可以达到当前内燃机汽车的水平。

9.混合动力不仅在燃油消耗上具备优势,在动力性也同样具有一定的优势。当车辆在需要大扭矩输出时,除了普通发动机输出扭矩外,电动机也可以辅助输出动力。这样完全可以媲美高排量车的动力性。

10.由于车辆在中低速时,采用电机进行驱动,大大降低了发动机的噪音。 11.制动能量回收系统可节省能量,同时提高制动系统的可靠性和延长制动器的使用寿命。

12.利用原动机输出的动力直接带动车内空调、暖风、制动空压机(或真空泵)、动力转向系统等,无需消耗电池组内有限的电能。保证了乘员的舒适性和驾驶的轻便性。

5.2 混合动力汽车与传统燃油车的性能对比分析

混合电动汽车能源总成控制系统作为整车的控制核心,其功能和性能将在整车中得到充分的体现。混合电动汽车的提出是基于环保和节能的概念,其优越性将通过与传统燃油车的性能进行对比显现出来。混合电动汽车是由传统燃油车CFA6470G改装而成 ,它们的发动机均为4缸,为了综合评价混合电动汽车的性能,对4缸混合动力汽车(HEV)和传统燃油车 (ICV)及6缸车(v6:发动机为6缸)这三种车的性能进行了对比测试,包括 0~100 km/h加速性能测试、20~100 km/h直接档加速性能测试、最高车速测试、城市工况油耗测试、排放测试。测试结果表明,混合电动汽车与传统燃油车相比较,加速性能大大增强 ;最高车速提高了13km/h,与6缸车齐平,驱动性能增强;油耗下降了23%.传统燃油车排放达到EUROII标准,混合电动汽车在此基础上下降67.3%.由此可见混合电动汽车的加速性能、驱动性能、油耗、排放均优于传统燃油车,且达到了国家混合电动汽车的标准。

5.3 混合动力汽车的发展趋势

5.3.1 高油价驱使混合动力车启动

目前谁也不能否认我们已经进入了了“高油价时代”消费者买车时对“油耗、“油价”等关键词提心吊胆不少准车主不得不“降低标准”选择排量更小、更省油的车型或者干脆放弃买车计划以减少日后的开支。今后,省油的车将会更受消费者欢迎,而混台动力车的省油功王”则会让大家眼前一亮。 5.3.2 油、电互补助省油

混合动力系统的最大特点是油、电发动机的互补工作模式。在起步或低速行驶时车子仅依靠电力驱动.此汽油发动机关闭,车辆的燃油消耗量是零;当车辆行驶速度升高(一般达40km/h上)或者需要急加速时;气油发动机启动并开始输出动力;在车辆制动时;混合动力系统能将动能转化为电能,并储存在蓄电池中以备下次低速行驶对使用。这些特点使得混台动力车在遇到堵车时的燃油消耗量、尾气排放量等要远远低于仅靠汽、柴油内燃机驱动的车,而混合动力车在动力性能、续行里程、使用方便性等方面又大大优于仅靠电力驱动且需要反复充电的纯电动车。混合动力车结合了内燃机车与纯电动车的优点,同时又克服了二者的不足,是一种在将来最有可能被广泛应用的节能车型。

国际汽车业界普遍认为,当今世界汽车业面临三大革命:“绿色”开发,组

件扩散以及网络销售。组性扩散近几年随着世界经济的一体化、企业的结构重组和跨国集团的对外扩张进展十分迅速。从近几年举办的国际车展上.可以清晰地看到车商们固绕“绿色”开发而展开竞争的大趋势.其重要特色之一便是逐渐由传统动力装置过渡到基本消除污染的“绿色”力系统。而混合动力型汽车则是一种准绿色”交通工具。

5.3.3 混合动力适合中国国情

混合动力车特别适合中国大城市交通普遍拥堵,汽车频繁制动的国情,节能治污的效果可以发挥到极制。中国汽车界和科技界曾对混合动力车的开发情有独衷。2001年,包括混合动力车在内的电动汽车研究项目被列入了国家“十五”期间“863重大科技课题”,并规定了未来电动汽车的三个研发方向:蓄电池汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。其中东风、一汽、长安、奇瑞等企业承担了混合动力车的研发任务。

据了解,2001年,而按照规划,国家将在年内完成对大部分企业所生产的混合动力车的验收工作。“7月26日、27日两天时间。我们的混合动力公交车最终完成了定型样车的验收。成为我国第一代混合动力商品车。”东风电动车辆股份有限公司一位内部人士表示:“目前产品已经进入生产准备和市场导入阶段。通过验收的车今年将排产18辆,主要用于政府采购,现在买卖双 方的内部意向都已经确定了。”

据了解。此后将陆续接受国家标准验收的企业将包括:奇瑞、吉利、长安等。其实,如果中国的油价继续攀升或实行燃油税,道路拥堵又难以根本改善。市场的混合动力车的需求就会非常迫切。合资生产或者进口混合动力车,估计很快就会被精明的生产商或经销商提到议事日程。混合动力车将是中国车市的新商机。它的市场前景是现在各企业在原有车型上靠轮番降价所渴望而不可及的。 5.3.4 混合动力电动汽车有望成为汽车工业的主导产品

自1995年起,世界各人汽车生产厂商将研究的晕点转向了混合动力汽车的研究开发。日本丰田汽车公司是走在混合动力汽车研发前沿的,首先开发了混合动力轿车,现己达到实用化水平。如今,在日本国内拥有的混合动力电动汽车己超过7万辆,预计在2010年将达到210万辆。到2002年底,丰田公司生产的混合动力汽车在日本国内和海外的累计销最均突破了10万辆,现己在全世界20多个国家上市销售。丰田混合动力系统(THS)电子控制装置的特点足:可分别利用电能、汽油或两者组合同时工作根据车速和负荷情况,THs可以控制每种能源所提供的功率比例,以保证汽车按最有效的模式运行在车辆的行驶过程中,乘客对THS的转换是感觉不到的,THs系统的关键部份是功率分流装置。该装置利用一套行星齿轮组将发动机功率直接传递到车的前轮和发电机上,电控式变速器将汽油机、发电机和电动机的功率输出加以混合,从而达到汽车加速和减速的需要。据统计,美周市场上已售山混合动力汽车接近7万辆,近20个城市在试用混合动力公共汽车。据称,美国通用公司将计划与5年内销售100万辆混合动力汽车,欧洲各大汽车厂商也纷纷推出了混合动力汽车。如法国BE集团先后推出了贝灵格型和萨拉型混合动力汽车,排放量较同类普通汽车降低35%一次行程可高达1000km。

1999年,清华大学与厦门金龙联合汽车上业有限公司合作研制成功国内第一辆混合动力轻型客车。2001年底,国家863电动汽车科技攻关项日正式启动,

第一批项目中主要就是混合动力车,一汽和东风汽车集团联合所在地的高校和研究所,在各自客车底盘上,研发混合驱动公共汽车和大型客车此外,东风电动汽车公司还承担了混合动力轿车的研究开发。十五目标是攻克关键技术、推出新产品主要研究内容包括:发动机、电动机、蓄电池等各种单元技术:各系统的电子控制技术和整车的动力系统优化与控制技术,目标是节省燃料50%,排放下降80%;制动能量回收技术,达到回收制动能的30%。东风电动车辆股份有限公司 目前己开发出了混合动力汽车。其中,EQ720OHEV型混合动力轿车以风神蓝鸟轿车为平台,以满足未来城市公务、出租用车需求为 日标,实现产品系列化、通用化、标准化设计。土要技术参数:最高车速160km/h,采用锂离子电池。EQ6ll0V型混合动力城市公交车采用混联方案,专为2008年北京奥运会公交用车而开发,其主要性能参数:采用东风康明斯6BTA型柴油机(最大转~488N·m、额定转速2200r/min、中科院电工所研制的变流电机,纯电池电动运行最高车速3 1km/h(最大功率27kW,最大电流 1 1 9A),发动机和电机混合驱动最高 牟速72km/h。天津清源 电动车辆有限公司开发了混合动力中型客乍。排放达到欧III标准,燃油经济性提高15%以上,适于城市和城际之间的公共交通。深圳明华环保汽车有限公司开发了混合动力轻型客车。该型 号客车采用并联式混合动力系统达到欧II排放标准柴油机的异步交流电机,具有变频调速的矢量控制系统,还具自身反充功能。在行驶中可同时通过电动机/发电机功能互换将发动机用作发电机为车载蓄电池组充电以补充能量,提高电驱动续驶里程。

混合动力汽车要进入实用化,需要具备高比能黾和高比功率的能量存储装置,低成本、高效率的功率电f设备和燃料经济性高、排放低的发动机目前面临的关键性技术和需要解决的问题如下:一是内燃机与电机最优耦合功率分配比的控制和实现、功率分配装置及其与变速器一体化的设计。混合动力汽车发动机频繁起动、关闭,使驱动系统和控制系统。现有的以热力发动机为主的混合动力单元在将燃油转化为有用功的同时,需要提高转化效率,同时还要满足严格的排放标准。二是电池性能的提高。能量存储装置需具有较高的比功率,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要:同时,要有较高的比能量、较长的使用寿命和低廉的制造成本。三是减小电力电子器件尺寸、减轻质量以降低成本。混合动力汽车的产业化发展,依赖于上述电动汽车配套的动力电池技术进步或突破,也有赖于传统内燃机技术提高,更重要的是完善驱动系统、控制系统的系统集成。

5.4 混合动力汽车面临的挑战

汽车的节能减排已成为汽车电子发展的原动力,随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧,电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点。然而,纵使电动汽车有很多优点,但它一时间却无法取代传统的燃气动力模式,所以混合动力汽车是目前新型清洁动力汽车中最具有产业化和市场化前景的车型。但是,电池、成本、可靠性、寿命、更复杂的环境、对高压功率器件的要求等诸多问题成为汽车厂商面临的众多难题。

英飞凌科技(中国)有限公司汽车电子业务部高级市场工程师曹洪宇指出:目

前混合动力汽车的主要挑战来自两个方面:一个是传统动力系统和电动系统之间的协调工作;另一个是需要在成本可控的条件下,满足汽车电子在复杂应用环境下的可靠性要求。

曹洪宇:混合动力汽车的一个主要挑战是传统动力系统和电动系统之间的协调工作。

飞兆半导体全球汽车市场部高级经理Hans-PeterHoenes则认为,混合动力汽车的主要设计挑战,是以极低的成本创建一个非常复杂却又高度可靠的系统。

“电动汽车大致可以分为三类:混合动力、燃料电池和电动车。电动汽车存在着一个通用性的问题——电池,由于目前存在的电池方面的种种问题,未来能够实现量产的可能性最大的就是混合动力车。混合动力与传统发动机相比在技术领域增加了三部分,一是整车控制,二是电池管理,三是电机控制。”飞思卡尔中国区汽车电子工程经理康晓敦表示。

康晓敦:电池技术是混合动力汽车的关键所在,电池的成本也占到了整车的1/3以上。

5.4.1 轻混与全混面临的不同挑战

混合动力汽车又分为轻(微)混与完全混合动力汽车,它们面临的挑战各有不同。

曹洪宇分析道,微混系统和全混合系统在系统结构上有很大区别,它不仅仅是电机系统占总功率百分比的数值差异,重要的是量变引起的车辆结构的变化。微混合系统一般实现起停功能,全混合系统则要求车辆在没有发动机动力的情况下依然具有一定的续航能力。由于系统的耦合度大大增加,全混合系统结构更为复杂,对设计带来更多挑战。

Hans-PeterHoenes则分析道,对于轻度混合动力的汽车来说,底盘(其基本设计)仍是传统的汽车设计,通常是在一辆普通汽车上集成混合动力特性。由于底盘(其基本设计)设计已定,额外需要的所有系统都必须能作出配合。不过,这并非总是最佳技术方案,迄今这方面最大的挑战是机电一体化集成。换言之,需要空间要求最低的设计。至于完全采用混合动力的汽车,整个设计都需要改变,不仅动力传动,甚至底盘都不得不针对混合推进而优化。一个好的设计应该是围绕动力传动来设计汽车,而传统方案则是设计汽车,只是把引擎放置在“某处”。这是一个彻底的设计思维观念的转变,因为驱动系统决定了、或至少大大影响了汽车的形状和外观。

“设计工作面临的最大挑战是,缺乏在高压下大功率电动传动(高压驱动大功率电机)方面拥有丰富经验的汽车工程师。由于工作条件与传统汽车不同,所以即使是在工业驱动领域富有经验的资深顾问,所能够提供的帮助也很有限。”Hoenes表示。飞兆半导体不仅拥有分立式功率技术,还有栅极驱动器IC等集成电路。这不但适用于低电压,还能涵盖高达1200V的全部电压范围。这种模块集成能力可让客户获得经全面测试的最优化功率级,能够解决众多有关寄生和器件交互作用的设计问题。 5.4.2 电机控制面临的挑战

在电机控制方面,曹洪宇指出主要的难度是必须达到汽车级别可靠性要求,同时需要考虑合适的成本实现。另外需要考虑大功率驱动系统带来的电磁干扰和噪声的影响。如果使用工业级的器件虽然在使用初期没有什么大问题,但随着时


混合动力汽车的探索与研究(4).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:德育主题班会案例《逆风飞扬、直面挫折---永不言败》

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: