digxeri現(xiàn)代_汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研

1、| You have to believe, there is a way. The ancients said:" the kingdom of heaven is trying to enter". Only when the reluctant step by step to go to it 's time, must be managed to get one step down, only have struggled to achieve it. - Guo Ge Tech現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)告機(jī)械與材料工程學(xué)院B0942班 26號(hào) 袁敏摘要:二十一

2、世紀(jì)以來(lái),世界汽車(chē)持有量逐年增加,迅速增長(zhǎng)的石油消費(fèi)和日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力,迫使汽車(chē)生產(chǎn)業(yè)必須走節(jié)能環(huán)保的發(fā)展道路,本文提出了新型環(huán)保汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì),即對(duì)現(xiàn)有車(chē)輛進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),提高其環(huán)保水平,鼓勵(lì)混合動(dòng)力汽車(chē)和先進(jìn)技術(shù)汽車(chē)的使用,加大電動(dòng)汽車(chē),燃料電池汽車(chē)等綠色環(huán)保汽車(chē)的研究力度。 目前,新一代的節(jié)能環(huán)保汽車(chē)正在全球范圍內(nèi)掀起一場(chǎng)汽車(chē)技術(shù)革命。從各種節(jié)能環(huán)保汽車(chē)的發(fā)展順序來(lái)看,純電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)將逐漸成熟,市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大以及國(guó)產(chǎn)化程度的提高會(huì)降低混合動(dòng)力汽車(chē)的價(jià)格。中國(guó)城市交通擁堵,混合動(dòng)力汽車(chē)的節(jié)油性更為明顯,因此混合動(dòng)力汽車(chē)、特別是混合動(dòng)力轎車(chē)和混合動(dòng)力客車(chē)在未來(lái)的市場(chǎng)中占有一席之地

3、。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,燃料電池汽車(chē)將是最終的解決方案,但目前燃料電池價(jià)格過(guò)于昂貴、技術(shù)尚未完全成熟、配套設(shè)施缺乏,燃料電池汽車(chē)在中國(guó)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用應(yīng)該在2020年以后。 一、 純電動(dòng)汽車(chē)(BEV) 純電動(dòng)汽車(chē)是指采用蓄電池作為能量存儲(chǔ)單元,用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。純電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有HC、NOx和CO等有害氣體排放,被喻為真正的“綠色環(huán)保汽車(chē)”。 就目前電池的技術(shù)水平而言,小型四輪純電動(dòng)汽車(chē)商業(yè)化生產(chǎn)條件已經(jīng)具備。它可作為短距離代步交通工具或出租車(chē)使用,尤其是配合社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè);大型純電動(dòng)車(chē)輛主要應(yīng)用于特殊場(chǎng)合,如機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)、市區(qū)定線(xiàn)公交車(chē)以及其它特殊用途;超級(jí)電容純電動(dòng)大客車(chē)具備很高的推廣價(jià)值;假使純電動(dòng)

4、轎車(chē)投入使用,每次充電續(xù)駛里程不應(yīng)低于200km,最高時(shí)速可達(dá)到120km/h。BEV還依賴(lài)于電池技術(shù)的進(jìn)步,目前尚不具備大批量商業(yè)化生產(chǎn)的條件。 純電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)是電機(jī)電控技術(shù)、電池組能量等管理技術(shù)。通過(guò)近年來(lái)的努力,我國(guó)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng)汽車(chē)的小批量生產(chǎn),開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)轎車(chē)和純電動(dòng)客車(chē)均已通過(guò)了國(guó)家汽車(chē)產(chǎn)品型式認(rèn)證,純電動(dòng)轎車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo),已超過(guò)國(guó)外大型汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)研制的純電動(dòng)鏟車(chē)和箱式貨車(chē),初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力,純電動(dòng)汽車(chē)在特定區(qū)域的商業(yè)化運(yùn)作正廣泛開(kāi)展。 二、混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV) 混合動(dòng)力汽車(chē)是指由兩種或兩種以上的儲(chǔ)能器,能源或轉(zhuǎn)換器作驅(qū)動(dòng)能源(

5、其中至少有一種提供電能)的汽車(chē)。目前我們通常提到的混合動(dòng)力汽車(chē)HEV是由輔助動(dòng)力單元配合電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。輔助動(dòng)力單元一般是小型發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組?；旌蟿?dòng)力裝置既能發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)持久工作、動(dòng)力性能好的優(yōu)點(diǎn),又可以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)無(wú)污染、低噪聲的優(yōu)點(diǎn),二者取長(zhǎng)補(bǔ)短,汽車(chē)的熱效率可提高10%以上;同時(shí)廢氣排放可降低30%以上。 與純電動(dòng)汽車(chē)對(duì)比,HEV電池容量小、整車(chē)重量輕,汽車(chē)的續(xù)駛里程和動(dòng)力性可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)水平,保證駕車(chē)方便性和乘坐舒適性。與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比,HEV可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工況區(qū)尋急定運(yùn)行,從而降低排污和油耗;在商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等人口密集地,HEV可用純電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)車(chē)輛,實(shí)現(xiàn)零排放;通過(guò)電機(jī)回收

6、汽車(chē)減速和制動(dòng)時(shí)的能量,可進(jìn)一步降低能耗和排放。與目前的普通汽車(chē)相比,混合動(dòng)力汽車(chē)節(jié)油效率可以達(dá)到25%一40%,尾氣排放比先進(jìn)柴油車(chē)更為清潔。但是,混合動(dòng)力汽車(chē)價(jià)格目前較高,在當(dāng)前技術(shù)條件下,其成、本比同類(lèi)汽車(chē)高30%左右?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)目前處于商業(yè)化初始階段,2005年混合動(dòng)力汽車(chē)在美國(guó)銷(xiāo)售20.5萬(wàn)輛,占美國(guó)汽車(chē)總銷(xiāo)量的1.2%。 混合動(dòng)力按照驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量流和功率流的配置結(jié)構(gòu)關(guān)系,可分為串聯(lián)式SHEV,并聯(lián)PHEV和串并聯(lián)式PSHEV和CHEV復(fù)雜的混合動(dòng)力四種。三、液壓混合動(dòng)力汽車(chē)(HHV) 眾所周知,液壓元件和系統(tǒng)具有很高的功率密度,比較液壓蓄能器、飛輪和蓄電池這三種儲(chǔ)能元件的功率密度

7、,液壓蓄能器為1000W/kg、飛輪為700W/kg、鎳氫蓄電池170W/kg。液壓蓄能器的功率密度在三者中最大,其充放能量速度要比蓄電池快得多。 液壓混合動(dòng)力汽車(chē)HHV,是利用液壓蓄能器大功率密度和快速充放能量的特點(diǎn),在大中型運(yùn)輸車(chē)輛或是城市公交車(chē)輛上,配置帶液壓能量再生裝置,與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系相混合組成的多能源動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。液壓混合動(dòng)力車(chē)輛可以充分地利用剎車(chē)能量的71%進(jìn)行再啟動(dòng)和加速,在頻繁剎車(chē)和啟動(dòng)的路況,將明顯地改善車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)黑煙的排放、降低油耗、提高車(chē)輛加速和減速特性,延長(zhǎng)剎車(chē)裝置的壽命。同時(shí)還可減少車(chē)輛總能量的需求,與混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)相比于液壓混合動(dòng)力車(chē)輛不僅可以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)的大

8、功率剎車(chē)能量回收和釋放,達(dá)到40%的節(jié)油標(biāo),而且在成本價(jià)格、技術(shù)成熟、工作可靠及便于維護(hù)等方面均占有較大的優(yōu)勢(shì)。近幾年來(lái),液壓混合動(dòng)力車(chē)輛重新引起人們的注意。 按照動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi),液壓混合動(dòng)力車(chē)輛摹本上有三種動(dòng)力傳動(dòng)方式,即串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)。目前,串聯(lián)式液壓混合動(dòng)力汽車(chē)正處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。而并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉,可以說(shuō)液壓混合動(dòng)力車(chē)首先是從并聯(lián)車(chē)型開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。 并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車(chē)與傳統(tǒng)車(chē)不同的工作過(guò)程,表現(xiàn)在剎車(chē)減速和啟動(dòng)加速兩個(gè)方面。車(chē)輛啟動(dòng)(含冷啟動(dòng))和加速時(shí),先輕踏油門(mén)踏板、油門(mén)踏板角度處在僅使用液壓能量再生系統(tǒng)的區(qū)域。 在液壓混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域

9、,我國(guó)已有數(shù)家單位的樣車(chē)通過(guò)了產(chǎn)品性能測(cè)試和試驗(yàn),效果明顯。其技術(shù)在許多方面比混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)更為成熟可靠,在一些電動(dòng)車(chē)關(guān)鍵技術(shù)尚不能解決的今天,液壓混合動(dòng)力車(chē)有很好的應(yīng)用前景。尤其是對(duì)于城市公交車(chē),無(wú)論是并聯(lián)還是串聯(lián),液壓混合動(dòng)力車(chē)都將會(huì)充分發(fā)揮出其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 四、燃料電池汽車(chē)(FCEV) 燃料電池汽車(chē)PCEV,是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種以清潔燃料為燃料、無(wú)C02和有害氣體排放的新型環(huán)保汽車(chē)。因此,從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面來(lái)說(shuō),燃料電池汽車(chē)是一種理想的無(wú)污染汽車(chē)。近年來(lái),燃料電池汽車(chē)的迅猛發(fā)展和商業(yè)化的推進(jìn)席卷了整個(gè)世界,其高效節(jié)能、零排放或接近零排放的良好環(huán)境性能,使之成為當(dāng)今世界能源和交通領(lǐng)

10、域開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。隨著國(guó)際各大汽車(chē)生產(chǎn)商和石油巨頭的積極參與,從資金到技術(shù)的大力投入,燃料電池汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化階段。燃料電池汽車(chē)將引發(fā)汽車(chē)工業(yè)的革命,最終取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)成為主流。 我國(guó)的燃料電池研究始于1958年,經(jīng)過(guò)多年的積累與發(fā)展;已初步形成了一支學(xué)科專(zhuān)業(yè)較為齊全的研究與開(kāi)發(fā)隊(duì)伍,研究條件明顯改善。尤其在PEMFC方面;總體水平與先進(jìn)國(guó)家的差距正在縮小。 五、電動(dòng)汽車(chē)在國(guó)際汽車(chē)工業(yè)上的競(jìng)爭(zhēng)近10年來(lái)，出于節(jié)約石油和環(huán)境保護(hù)的需要，在發(fā)達(dá)國(guó)家，政府和企業(yè)聯(lián)合制定各種計(jì)劃，投入巨額研發(fā)資金，大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，電動(dòng)汽車(chē)成為國(guó)際汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。歐共體的“明日汽車(chē)”行動(dòng)計(jì)劃，美國(guó)的“新一代汽

11、車(chē)伙伴計(jì)劃”(PNGN)，都旨在搶占電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。代表著當(dāng)代先進(jìn)水平的福特汽車(chē)公司的Think牌，通用汽車(chē)公司的Impact牌，豐田汽車(chē)公司的E-COM牌電動(dòng)轎車(chē)正是這種競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)晶。目前，純電動(dòng)汽車(chē)正向小型化和專(zhuān)用化方向發(fā)展，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)成為跨國(guó)汽車(chē)集團(tuán)聯(lián)合攻關(guān)，相互競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，通用、豐田汽車(chē)公司和加拿大BALLARD公司組成燃料電池開(kāi)發(fā)聯(lián)合體，在2004年批量生產(chǎn)銷(xiāo)售燃料電池，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)將在今后的510年內(nèi)產(chǎn)業(yè)化?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)日臻完善，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速。福特公司的P2000牌，本田公司的Insigh牌混合動(dòng)力電動(dòng)轎車(chē)已開(kāi)始批量生產(chǎn)銷(xiāo)售。豐田公司的Prius牌混合動(dòng)力汽

12、車(chē)已生產(chǎn)銷(xiāo)售近10萬(wàn)輛，并在2005年將該公司所有車(chē)型均采用混合動(dòng)力技術(shù)方案。在今后10年之內(nèi)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)將成為汽車(chē)市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品之一。我國(guó)也在電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)方面投入了大量資金，中科院大連化研所研制的燃料電池已在東風(fēng)汽車(chē)上試裝，武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已研制成功燃料電池關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)子交換膜技術(shù)，今年可研制出15kW的燃料電池，汽車(chē)工程學(xué)院研制成功三代實(shí)驗(yàn)電動(dòng)轎車(chē)，清華大學(xué)研制成功實(shí)驗(yàn)電動(dòng)客車(chē)，我國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)方面呈現(xiàn)出明顯的跟進(jìn)戰(zhàn)略特點(diǎn)，和發(fā)達(dá)國(guó)家的科技水平差距不是很大，這對(duì)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)跟上世界電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的步伐是很有利的。六、我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方位電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在

13、今后30年以至更長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，在中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格局中處于什么樣的地位，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃中應(yīng)采取怎樣的對(duì)策，這應(yīng)該根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，能源政策和環(huán)境保護(hù)政策來(lái)確定。從世界范圍看，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品正處于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期和市場(chǎng)導(dǎo)入期。根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)品的生命周期理論，在這一階段，進(jìn)入壁壘最小，成功性的可能性最大，進(jìn)行科技創(chuàng)新可以少走彎路，實(shí)現(xiàn)后發(fā)優(yōu)勢(shì)，集中力量，在技術(shù)上取得突破，開(kāi)發(fā)出具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品，這是振興我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的歷史性機(jī)遇，我們必須抓住。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的科技創(chuàng)新嚴(yán)重不足，到現(xiàn)在還沒(méi)有擁有真正意義上的具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的品牌轎車(chē)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的方式主要是引進(jìn)、開(kāi)發(fā)、滯后、再引進(jìn)、再開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)品落后發(fā)達(dá)國(guó)家24代，競(jìng)爭(zhēng)力低下。在今后10年，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略重點(diǎn)應(yīng)是科技創(chuàng)新，以科技創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新的重點(diǎn)是：燃料電池關(guān)鍵技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)（含混合動(dòng)力汽車(chē)）技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)可靠性試驗(yàn)技術(shù)、節(jié)能型安全部件。還有兩類(lèi)技術(shù)也必須作為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)：一是電動(dòng)汽車(chē)柔性生產(chǎn)裝配技術(shù)，它可以用現(xiàn)有汽車(chē)生產(chǎn)裝配技術(shù)和設(shè)備裝配電動(dòng)汽車(chē)。二是電動(dòng)汽車(chē)智能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)，它可以使電動(dòng)汽車(chē)適應(yīng)智能運(yùn)輸系統(tǒng)。七、分析小結(jié) 持續(xù)增長(zhǎng)的汽車(chē)消費(fèi)、穩(wěn)步增長(zhǎng)的石油消費(fèi)和日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力;