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文檔簡介
引言進入21世紀(jì)以來,能源安全與氣候變化成為國際社會關(guān)注的焦點,為實現(xiàn)交通領(lǐng)域的健康可持續(xù)發(fā)展,世界主要汽車生產(chǎn)國進一步加快推動節(jié)能與新能源汽車的發(fā)展,預(yù)計未來3-5年內(nèi),全球節(jié)能與新能源汽車將進入一個快速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的階段。根據(jù)機電混合度的不同,混合動力汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比能夠?qū)崿F(xiàn)10%-40%的節(jié)油效果,常規(guī)排放物和CO2排放也顯著降低,并具有性能穩(wěn)定、可靠性強,不依賴于新建配套設(shè)施,因此被認為是近中期比較現(xiàn)實和有效的新能源汽車產(chǎn)品,會在未來2-3年內(nèi)將成為汽車市場的主流競爭者。目前,國際上混合動力汽車已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化。2007年全球混合動力汽車銷量達到50萬輛左右。美國作為全球最大的混合動力汽車市場,2007年在輕型車銷量下滑2.5個百分點的情況下,混合動力汽車銷量增長38%,達到35萬輛。另外,自混合動力汽車上市以來,單一品牌混合動力轎車的最大累計銷量已經(jīng)超過120萬輛。在我國,混合動力汽車已進入科研向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。在國家“863”連續(xù)兩個五年計劃持續(xù)支持下,我國已基本掌握了混合動力汽車關(guān)鍵零部件和動力系統(tǒng)平臺技術(shù),建立了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試能力,開發(fā)出一批混合動力汽車產(chǎn)品,實現(xiàn)了小批量的整車生產(chǎn)能力,在多個城市開展了小規(guī)模示范應(yīng)用,并成功服務(wù)于北京奧運會和殘奧會,取得了良好的社會效益和環(huán)境效益,初步證明了混合動力汽車在我國應(yīng)用的可行性和適用性。為了推動包括混合動力汽車在內(nèi)的節(jié)能與新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化進程,我國政府目前局部小規(guī)模示范應(yīng)用的基礎(chǔ)上,近期將組織開展大規(guī)模推廣應(yīng)用工程,相關(guān)政府部門也在加緊制定專項財政補貼方案,隨著我國政府積極推動的以混合動力汽車為主的節(jié)能與新能源汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用工程的啟動,將進一步突破我國節(jié)能與新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化瓶頸、降低制造成本、培育產(chǎn)業(yè)鏈,并在局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)顯著的節(jié)能減排效果,加速啟動我國節(jié)能與新能源汽車市場。1.混合動力汽車概述混合動力汽車是指車上裝有兩個以上動力源,包括有電機驅(qū)動,符合汽車道路交通、安全法規(guī)的汽車,車載動力源有多種:蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機車的發(fā)電機組,當(dāng)前混合動力汽車一般是指內(nèi)燃機車發(fā)電機,再加上蓄電池的電動汽車。1.1混合動力汽車的優(yōu)點采用復(fù)合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率,此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機功率不足時,由電池來補充;負荷少時,富余的功率可發(fā)電給電池充電,由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。1.1.1因為有了電池,可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。1.1.2在繁華市區(qū),可關(guān)停內(nèi)燃機,由電池單獨驅(qū)動,實現(xiàn)〃零〃排放。1.1.3有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。1.1.4可以利用現(xiàn)有的加油站加油,不必再投資。1.1.5可讓電池保持在良好的工作狀態(tài),不發(fā)生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本?;旌蟿恿ζ囉袃煞N基本的工作方式,即串聯(lián)式、并聯(lián)式和串并聯(lián)(或稱混聯(lián))式。1.2復(fù)合動力驅(qū)動汽車的缺點有兩套動力,再加上兩套動力的管理控制系統(tǒng),結(jié)構(gòu)復(fù)雜,技術(shù)較難,價格較高。由于〃新一代汽車伙伴合作〃(PNGV)計劃的推動美國三大汽車公司對各種單元技術(shù)及其不同組織進行成百種方案的篩選、比較,認為采用復(fù)合動力是實現(xiàn)中級轎車百公里3升油耗的可行方案因此而受到更大的關(guān)注。經(jīng)過多年研究,混合動力電動汽車已開發(fā)出一些成功的例子。日本豐田汽車公司1997年12月宣布將混合動力轎車Prius投入小批量商業(yè)化生產(chǎn),該車自重1515kg,裝用頂置凸輪軸四缸,1500cc排量汽油機,最大功率42.6kW/4600r/min,帶永磁無刷發(fā)電機,驅(qū)動電機亦為永磁無刷的額定功率30kW,采用氫竦電池,實現(xiàn)串并聯(lián)控制方式,百公里油耗為3.4L,比原汽油車減少了一半,CO2排量也相應(yīng)減少了一半,C0、HC、NOX僅為現(xiàn)行法規(guī)允許值的10%,售價每輛216萬日元(約15000美元)。美國克萊斯勒汽車公司1998年2月在底特律展出第二代道奇無畏ESX2型混合動力轎車,該車裝用1500cc排量直噴柴油機帶發(fā)電機,采用鉛酸電池,交流感應(yīng)電機驅(qū)動,鋁車架,復(fù)合材料車身,自重1022kg,百公里油耗降至3.4L。2000年通用,福特,戴姆勒?克萊斯勒已開發(fā)出100公里油耗已達到3升汽油或接近3升汽車的樣車,只是價格仍較貴。2.混合動力汽車的種類混合動力汽車的種類目前主要有3種。一種是以發(fā)動機為主動力,電動馬達作為輔助動力的“并聯(lián)方式”。另外一種是,在低速時只靠電動馬達驅(qū)動行駛,速度提高時發(fā)動機和電動馬達相配合驅(qū)動的“串聯(lián)、并聯(lián)方式”。還有一種是只用電動馬達驅(qū)動行駛的電動汽車“串聯(lián)方式”。并聯(lián)方式
串聯(lián)方式3.混合動力汽車的控制系統(tǒng)*—■■?**■*■■,r?AT-rJh?"1iE代寫畢業(yè)論文,直接找汽主-論支寫主代有「?。164515697車展上亮相,國內(nèi)的首次亮相是在2007年的上海車展上。雷克薩斯的這兩款混合動力車型僅從售價上來看就屬于小眾的車型,其高端豪華的定位令普通消費者望而卻步。而雷克薩斯生產(chǎn)這兩款車的主要目的也是為了提升自己品牌的形象,及其受眾的個人形象;但是它們注定遠離普通消費者。9.我國混合動力的應(yīng)用發(fā)展在國際混合動力汽車技術(shù)發(fā)展與規(guī)?;瘧?yīng)用研討會”上,與會官員和專家預(yù)計,未來3-5年內(nèi),全球節(jié)能與新能源汽車將進入一個快速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的階段。其中,作為近中期比較現(xiàn)實和有效的汽車節(jié)能減排技術(shù)的混合動力汽車,在未來3年內(nèi)將成為汽車市場的主流競爭產(chǎn)品。而在經(jīng)過幾年的激烈爭辯之后,種種跡象也表明,混合動力汽車目前也已經(jīng)逐漸成為了我國新能源汽車的最主要發(fā)展方向。9.1我國混合動力汽車三大發(fā)展目標(biāo)近期發(fā)展階段(2008年?2012年):混合動力汽車大批量產(chǎn)業(yè)化,年產(chǎn)量達到百萬輛級,占到汽車總產(chǎn)量的10%以上。以技術(shù)相對成熟、成本增加較少的BSG、ISG混合動力汽車構(gòu)成混合動力汽車的主流。中期發(fā)展階段(2012?2020年):隨著電池技術(shù)的進步及其價格的降低,節(jié)能效果更加顯著的重度混合動力汽車和plug-in混合動力汽車,將在混合動力汽車中占據(jù)主要地位,BSG、ISG混合動力汽車共同構(gòu)成混合動力汽車的其余組成部分。長期發(fā)展階段(2020?2030年):混合動力汽車呈大幅度??長勢態(tài),占到汽車總產(chǎn)量的50%,傳統(tǒng)的燃油汽車包括代用燃料汽車產(chǎn)量將會下降到汽車總產(chǎn)量的25%左右。9.2混合動力能節(jié)油10%-40%科技部高新司副司長張志宏告訴記者,根據(jù)機電混合度的不同,混合動力汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比能夠?qū)崿F(xiàn)10%-40%的節(jié)油效果,常規(guī)排放物和二氧化碳排放也顯著降低,并具有性能穩(wěn)定、可靠性強,不依賴于新建配套設(shè)施,因此被認為是近中期比較現(xiàn)實和有效的新能源汽車產(chǎn)品。目前,國際上混合動力汽車已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化。去年全球混合動力汽車銷量達到50萬輛左右,其中,美國作為全球最大的混合動力汽車市場,去年在輕型車銷量下滑2.5個百分點的情況下,混合動力汽車銷量增長38%,達到35萬輛。由于產(chǎn)品市場保有規(guī)模的不斷擴大,使車輛生產(chǎn)企業(yè)無論是在技術(shù)改進、成本控制,還是在營銷網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和售后維修服務(wù)能力保障等方面,都取得了持續(xù)的進步,能夠很好地滿足產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和用戶使用的要求?!敖鼇?,國際上各大汽車公司不斷加快混合動力汽車研發(fā)和上市的步伐?!睆堉竞觐A(yù)計,隨著鋰離子電池技術(shù)和plug-in(特指可使用家用電源插座對電池進行充電的混合動力車)技術(shù)的不斷成熟,預(yù)計在2010年前后全球汽車工業(yè)將迎來混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化高潮。9.3我國混合動力汽車在進入產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵時期在這股產(chǎn)業(yè)化高潮中,國內(nèi)汽車企業(yè)也正在向國際接軌。從最初合資企業(yè)一汽豐田普銳斯混合動力轎車到如今包括一汽、上汽、奇瑞、長安、夏利、萬向的群雄逐鹿,混合動力汽車在我國已進入科研轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時期。清華大學(xué)教授歐陽明高認為,我國已基本掌握了混合動力汽車關(guān)鍵零部件和動力系統(tǒng)平臺技術(shù),擁有了相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試能力,開發(fā)出一批混合動力汽車產(chǎn)品,實現(xiàn)了小批量的整車生產(chǎn)能力,并在多個城市開展了小規(guī)模示范應(yīng)用?!暗桥c大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和市場化要求相比,在產(chǎn)品可靠性、耐久性和成本控制以及政策環(huán)境、市場培育等方面我們還有較大差距。”科技部高新司副司長張志宏指出,為加快解決上述制約混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸問題,我國政府在局部小規(guī)模示范應(yīng)用的基礎(chǔ)上,近期將組織開展大規(guī)模推廣應(yīng)用工程,相關(guān)政府部門也在加緊制訂專項財政補貼方案。中國汽車技術(shù)研究中心專家認為,隨著政府積極推動的以混合動力汽車為主的節(jié)能與新能源汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用工程的啟動,我國將進一步突破節(jié)能與新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化瓶頸、降低制造成本、培育產(chǎn)業(yè)鏈,并在局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)顯著的節(jié)能減排效果,加速啟動我國節(jié)能與新能源汽車市場。9.4重點發(fā)展四種混合動力車國家發(fā)改委節(jié)能與新能源汽車技術(shù)政策研究項目負責(zé)人吳志新:綜合考慮我國混合動力汽車目前的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r,近期和中期,我國應(yīng)重點發(fā)展BSG(低度混合動力)轎車、ISG(中度混合動力)轎車,串聯(lián)混合動力公交車、并聯(lián)混合動力公交車。目標(biāo)用戶是:家庭用車、出租車和城市公交車。如果相關(guān)政策到位,預(yù)計到2010年我國將有6-8個轎車企業(yè)(含合資企業(yè))、10余個混合動力轎車產(chǎn)品投入批量生產(chǎn),將有4-5個客車生產(chǎn)企業(yè)的8-10個混合動力公交客車產(chǎn)品投入批量生產(chǎn)。年產(chǎn)量將達到15萬?20萬輛(其中公交客車產(chǎn)量2萬?3萬輛),占汽車總產(chǎn)量的1.5%?2%;年節(jié)約燃油15萬噸?25萬噸。10.我國電動汽車標(biāo)準(zhǔn)體系的建立與完善我國電動汽車標(biāo)準(zhǔn)是隨著國內(nèi)電動汽車開發(fā)應(yīng)運而生的。在各有關(guān)政府部門支持下,全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會于1998年新組建了電動車輛標(biāo)準(zhǔn)化分技術(shù)委員會,成為第24個分技術(shù)委員會(代號SAC/TC114/SC27)。純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車是電動汽車的三種類型,在開始研究我國電動汽車標(biāo)準(zhǔn)體系時,混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)就已包含其中。在“九五”期間,共有16項主要針對純電動汽車的國家標(biāo)準(zhǔn)(其中有2項為國家指導(dǎo)性技術(shù)文件)先后制定完成,是我國電動汽車標(biāo)準(zhǔn)的第一批成果。在國外特別是日本、美國混合動力汽車開發(fā)和應(yīng)用取得突出進展的情況下,科技部將發(fā)展混合動力技術(shù)明確為“十五”期間電動汽車研究和產(chǎn)業(yè)化的重點。為加快我國混合動力汽車產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),縮小與先進國家的技術(shù)差距,增強我國汽車工業(yè)在新技術(shù)領(lǐng)域中的競爭力,在科技部的要求和支持下,混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)的前期研究工作自2002年初啟動,針對標(biāo)準(zhǔn)制定的重點領(lǐng)域和技術(shù)路線在國內(nèi)相關(guān)企業(yè)和高等學(xué)校、研究機構(gòu)進行了較為廣泛和深入的調(diào)研,還進行了國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)資料的收集分析等準(zhǔn)備工作。在隨后兩年的研究中,對上述16項標(biāo)準(zhǔn)中的5項進行了修訂,又新制定了10項新的國家標(biāo)準(zhǔn)(其中6項是專門適用混合動力汽車的標(biāo)準(zhǔn)),提出2項標(biāo)準(zhǔn)的研究報告,電動汽車標(biāo)準(zhǔn)體系進一步充實(具體標(biāo)準(zhǔn)見表1)。表1序號標(biāo)準(zhǔn)代號標(biāo)準(zhǔn)名稱—______________GB/T18332.1-2001電動道路車輛用鉛酸蓄電池GB/T18332.2-2001電動道路車輛用金屬氫化物竦蓄電池GB/Z18333.1-2001電動道路車輛用鋰離子蓄電池GB/Z18333.2-2001電動道路車輛用鋅空氣蓄電池GB/T18384.1-2001電動汽車安全要求第1部分:車載儲能裝置GB/T18384.2-2001電動汽車安全要求第2部分:功能安全與故障防護GB/T18384.3-2001電動汽車安全要求第3部分:人員觸電防護GB/T18385-2001電動汽車動力性能試驗方法已修訂GB/T18386-2001電動汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗方法已修訂GB/T18387-2001電動車輛的電磁場輻射強度的限值和測量方法寬帶9kHz?30MHzGB/T18388-2001電動汽車定型試驗規(guī)程已修訂GB/T18487.1-2001電動車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求GB/T18487.2-2001電動車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動車輛與交流/直流電源的連接要求GB/T18487.3-2001電動車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動車輛交流/直流充電機(站)GB/T18488.1-2001電動汽車用電機及其控制器技術(shù)條件已修訂GB/T18488.2-2001電動汽車用電機及其控制器試驗方法已修訂GB/T19596-2004電動汽車術(shù)語新制定GB/TXXXX-200X電動汽車用儀表新制定GB/TXXXX-200X電動汽車操縱件、指示器及信號裝置的標(biāo)志新制定GB/TXXXX-200X電動汽車傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求新制定GB/TXXXX-200X混合動力電動汽車安全要求新制定GB/TXXXX-200X混合動力電動汽車動力性能試驗方法新制定3GB/TXXXX-200X混合動力電動汽車定型試驗規(guī)程新制定GB/TXXXX-200X輕型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法新制定GB/TXXXX-200X輕型混合動力電動汽車污染物排放測量方法新制定GB/TXXXX-200X重型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法新制定二、我國混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)的基本情況1制定項目的選擇混合動力電動汽車,即傳統(tǒng)的內(nèi)燃機輸出的機械動力和電池輸出的電力共同作為驅(qū)動力的汽車,因此,兼有內(nèi)燃機汽車和純電動汽車的特征。經(jīng)過研究分析,由于混合動力汽車的電池動力系統(tǒng)主要提供輔助動力,除具有與電動汽車相似的電池及其管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)等電驅(qū)動系統(tǒng),工作電壓較高等特定情況外,車輛其他結(jié)構(gòu)特征及整車特性更接近于普通的汽車。適用于普通汽車和零部件的標(biāo)準(zhǔn)多數(shù)都可直接用于混合動力汽車。當(dāng)然,由于有電驅(qū)動系統(tǒng),也有一些技術(shù)要求或試驗方法需做針對性調(diào)整。同時,原有電池、電機及其控制器、電磁兼容等電動汽車標(biāo)準(zhǔn)和新制定的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)(如電動汽車術(shù)語、儀表、標(biāo)志等)是電動汽車共用的標(biāo)準(zhǔn),同樣也適用于混合動力汽車。因此,近年混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)的研究制定,主要考慮整車性能及安全、排放、能耗試驗方法,這些也是政府部門產(chǎn)品管理的重點內(nèi)容。在已報批的6項混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)中,有3項是共用標(biāo)準(zhǔn),即“安全要求”、“動力性能試驗方法”和“定型試驗規(guī)程”;關(guān)于輕型和重型混合動力汽車(以最大設(shè)計總質(zhì)量3.5噸為限)的標(biāo)準(zhǔn)分別是2項(能耗和排放試驗方法)和1項(能耗試驗方法)。2標(biāo)準(zhǔn)的類型和屬性除考慮混合動力汽車有高電壓回路和裝置而在安全要求方面規(guī)定了一些技術(shù)條件外,可以看到,其余的標(biāo)準(zhǔn)全部是試驗方法標(biāo)準(zhǔn),沒有性能指標(biāo)要求。一方面,混合動力汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)型式和技術(shù)特點五花八門,各有所長,不可能也沒必要作出統(tǒng)一要求,;而且混合動力技術(shù)尚處于發(fā)展完善進程中,過于明確地限定技術(shù)要求可能限制新技術(shù)的開發(fā)。即使是試驗方法標(biāo)準(zhǔn),也基本上是基于傳統(tǒng)汽車的同類標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)定混合動力汽車的試驗條件和程序與原有的電動汽車標(biāo)準(zhǔn)一樣,所有制定完成的標(biāo)準(zhǔn)均是推薦性國家標(biāo)準(zhǔn),也就是說,如何使用這些標(biāo)準(zhǔn),取決于使用者自身。如果政府部門在對混合動力汽車產(chǎn)品的準(zhǔn)入管理中采用,則要慮哪些項目和內(nèi)容是必須的和可操作的。3采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)在我國,采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化工作的重要原則,在混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定工作中也得到貫徹。相對而言,我國在汽車技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)水平與國外先進水平存在著不小的差距。盡管在電動汽車技術(shù)方面我國在著力改變這種局面,也取得了可喜的進步,但由于整體技術(shù)水平和工業(yè)基礎(chǔ)的限制,能夠在國際上有影響的技術(shù)創(chuàng)新還偏少。因此,充分借鑒國際上相對成熟的標(biāo)準(zhǔn)成果對于發(fā)展我國的電動汽車技術(shù)是有益和必要的。當(dāng)然,將我國在技術(shù)創(chuàng)新上的成果更多地在標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn),甚至爭取向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交,是我們追求的目標(biāo),盡管目前這種情況還不是很多見,但在混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)中已有良好的開端。在重型混合動力汽車的能耗和排放測試方面,少數(shù)國家有整車臺架,而這種昂貴的測試條件對我國目前還不現(xiàn)實。在國外也缺乏成經(jīng)驗和規(guī)范的情況下,東風(fēng)電動車公司等單位對各種可替代的方法進行了研究。其中,為在道路上進行能耗試驗,將中國汽車技術(shù)研究中心承擔(dān)的另一“863”項目“我國典型城市行駛工況”的研究成果“城市公交循環(huán)”作為測試循環(huán)之一采用,使得在標(biāo)準(zhǔn)中,有了針對我國城市道路條件的試驗方法,這是在制定汽車標(biāo)準(zhǔn)中的一大進步,得益于開展了更深入的基礎(chǔ)研究。采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進標(biāo)準(zhǔn)并不是直接采用國外企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。雖然越有技術(shù)實力的企業(yè)對各國乃至國際標(biāo)準(zhǔn)的影響力越大,也在一定程度上反映技術(shù)發(fā)展的趨勢,但要成為大家公認的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),必須要經(jīng)過廣泛協(xié)調(diào),綜合反映各方面的意見。在我們收集和借鑒的混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)中,包括國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)、聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會法規(guī)(ECE)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)(EN)、美國汽車工程師學(xué)會(SAE)、日本電動車協(xié)會(JEVS)、美國電動車運輸應(yīng)用協(xié)會(ETA)等國際性、地區(qū)性和各國行業(yè)性組織的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范,特別是ECE、ISO、SAE對我國標(biāo)準(zhǔn)的參考作用更突出一些。對于輕型車能耗和排放試驗,由于涉及技術(shù)法規(guī)體系,因此如何按照我國已有的標(biāo)準(zhǔn)針對混合動力汽車進行試驗,主要是參照了ECE相應(yīng)法規(guī)對混合動力汽車的修正方法。在混合動力汽車安全要求、動力性能試驗方法方面,參照ISO、EN等標(biāo)準(zhǔn)的同時,也了解了國內(nèi)在產(chǎn)品開發(fā)過程中的設(shè)計經(jīng)驗,要滿足國際標(biāo)準(zhǔn)存在著對測試條件要求較高的因素。標(biāo)準(zhǔn)的作用和局限項混合動力汽車標(biāo)準(zhǔn)和其他電動汽車標(biāo)準(zhǔn)為各有關(guān)方面特別是企業(yè)提供了評價產(chǎn)品的基本方法,有助于改變原來各有不同的評價方法和測試結(jié)果的情況,客觀反映技術(shù)開發(fā)的成果,便于企業(yè)改進和提高產(chǎn)品性能,也是將來對混合動力汽車的準(zhǔn)入管理可以依據(jù)的較為系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范。推出一批新的標(biāo)準(zhǔn)確實是取得了進步,但也必須看到,這些成果是初步的和有限的,在技術(shù)方面也肯定存在不明確和有問題的內(nèi)容。一方面,包括國外,在混合動力技術(shù)發(fā)展方面仍在積累經(jīng)驗和改進現(xiàn)有產(chǎn)品,標(biāo)準(zhǔn)也存在不完善之處,對于零部件更是缺乏系統(tǒng)性的技術(shù)規(guī)范。再有就是國內(nèi)混合動力汽車還缺乏更加深入的技術(shù)開發(fā)和基礎(chǔ)研究,對相關(guān)技術(shù)要求和試驗方法的理解與設(shè)備能力也不充分,一定程度上制約我國標(biāo)準(zhǔn)的水平。4相關(guān)建議混合動力汽車是在傳統(tǒng)汽車基礎(chǔ)上改進的產(chǎn)品,有著實用和節(jié)能環(huán)保效果明顯的技術(shù)優(yōu)勢,應(yīng)在政策和管理方面給予扶植。不必在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上設(shè)定更多的限制,準(zhǔn)入管理上也應(yīng)與傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品實施基本相同的程序和檢驗項目,通過廣泛應(yīng)用才能促進其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和產(chǎn)品技術(shù)水平提高,縮小與國際先進水平的差距,使我國企業(yè)在混合動力技術(shù)領(lǐng)域占有一席之地。汽車混合動力技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及前景1111隨著石油供應(yīng)的日趨緊缺和環(huán)境污染的日益加居電動車這種以電能為動力的交通工具憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點日漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點。20世紀(jì)80年代以來許多發(fā)達國家紛紛投入巨資研發(fā)電動汽車我國的“863計劃〃也已明確將電動汽車作為重點攻關(guān)項目。目前,我國電動汽車的研發(fā)水平與發(fā)達國家基本上處在同一起跑線上,在某些方面甚至超過國外。2005年,我國第一代混合動力商品車通過論證和驗收。.混合動力技術(shù)優(yōu)缺點與前景1)混合動力電動汽車具備了良好的動力性能、良好的燃油經(jīng)濟性、清潔環(huán)保、經(jīng)濟實用。為達到提高車輛的動力性、經(jīng)濟性和環(huán)保性需要采用當(dāng)代最先進的內(nèi)燃機技術(shù)深入分析低油耗特性;選擇比功率、比能量和效率最高、扭矩密度最大的電機,研究它的低速大轉(zhuǎn)矩、效率和再生制動能量回饋性能;經(jīng)過周密分析和試驗研究特性最佳選擇各自高性能區(qū)段的組合與疊加。混合動力汽車絕對成木過高是目前混合動力電動汽車推廣應(yīng)用的主要難點這是因為混合動力汽車除了以往的動力裝置外,至少還必須安裝電池其成木不可能降至普通汽車的水準(zhǔn)。因此混合動力汽車技術(shù)發(fā)展的首要難題是降低成本這也是今后有待解決的最大課題特別是必須降低動力電池、電機驅(qū)動系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等的成木。提高汽車行駛過程中的能量再生利用效!從汽車制造階段看壬設(shè)計改進汽車動力系統(tǒng)滿足汽車再生制動回收要求,加強混合動力電動汽車的可靠性解決動力電池的使用壽命和可靠性問題是混合動力電動汽車推廣應(yīng)用的前提。國際能源緊缺,混合動力可以很好的節(jié)省汽車行進過程中減速、下坡過程的能量消耗,同時其排量低、污染小,也是未來汽車發(fā)展的必然趨勢?;旌蟿恿﹄妱悠?HEV),是在目前還找不到理想的高質(zhì)量比能量和質(zhì)量比功率的車載電源之前,電動汽車的發(fā)展暫時受到阻撓而發(fā)展起來的新型車型,HEV既是一種過渡型車型,也是一種獨立型車型在21世紀(jì)HEV將會得到迅速的發(fā)展。1991年大眾汽車公司推出濟科牌混合動力電動微型汽車,車長3150mm、寬1600mm、高1480mm,可乘坐4人,整備質(zhì)量78kg。采用0.636L,壓縮比9.3:1、功率25kW/(6000r-min)的三缸汽油機和一臺6kW/(1280r-min)的電動機共同組成的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。汽油機和電動機通過兩個自動離合器和一個五檔變速器,驅(qū)動橋驅(qū)動車輛行駛。當(dāng)速度低于60km/h時,由動力電池組提供電能,車輛用電動機驅(qū)動,在速度為60km/h啟動汽油機驅(qū)動橋驅(qū)動車輛行駛,當(dāng)車輛加速或爬坡時,發(fā)動機與電動機共同組成混合驅(qū)動模式驅(qū)動車輛行駛?;旌蟿恿﹄妱悠嘓EV首先在歐洲出現(xiàn),引起美國各大汽車公司的注意,為了減少對石油進口的依賴,改善對大氣環(huán)境的污染,達到加州的排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。在汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有更強大的競爭力和更大的市場,必須在HEV的整車和關(guān)鍵技術(shù)方面奪取領(lǐng)導(dǎo)地位,1993年9月,美國政府機構(gòu)和美國汽車研究會以及一些有關(guān)單位,共同聯(lián)合成立“新一代汽車協(xié)調(diào)會”PNGV,美國政府通過PNGV與汽車界達成了多種合作研究、開發(fā)協(xié)議,并協(xié)調(diào)政府有關(guān)部門,國家實驗室和三大汽車公司的人力、物力資源,其研究方向代表了三大汽車公司及其用戶的利益。PNGV提出新開發(fā)的概念車樣車的所達到的標(biāo)準(zhǔn)為:在10年的時間內(nèi)達到乘坐5?6人,整車質(zhì)量898kg,燃料消耗量3L,0?96.56km/h,加速時間12s,行駛里程612km的目標(biāo)。經(jīng)過多年的研究、開發(fā)和試驗等,美國三大汽車公司都推出了混合動力電動汽車HEV概念車或樣車,通用汽車公司的概念車為precept概念車,福特汽車公司概念車為prodigy概念車,克萊斯勒汽車公司概念車為DodgeESX3,基本上都是采用發(fā)動機為主,電動機為輔的配置方式,來達到上述標(biāo)準(zhǔn)的要求。混合動力汽車的分類與特點當(dāng)前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病,統(tǒng)計表明在占80%以上的道路條件下,一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40%,在市區(qū)還會跌至25%,更為嚴重的是排放廢氣污染環(huán)境。20世紀(jì)90年代以來,世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲,各種各樣的電動汽車脫穎而出。雖然人們普遍認為未來是電動汽車的天下,但是目前的電池技術(shù)問題阻礙了電動汽車的應(yīng)用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍,遠未達到人們所要求的數(shù)值,專家估計在10年以內(nèi)電動汽車還無法取代燃油發(fā)動機汽車(除非燃料電池技術(shù)有重大突破)?,F(xiàn)實迫使工程師們想出了一個兩全其美的辦法,開發(fā)了一種混合動力裝置(HEV)的汽車。所謂混合動力裝置就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動力,輔助動力單元實際上是一臺小型燃料發(fā)動機或動力發(fā)電機組。形象一點說,就是將傳統(tǒng)發(fā)動機盡量做小,讓一部分動力由電池-電動機系統(tǒng)承擔(dān)。這種混合動力裝置既發(fā)揮了發(fā)動機持續(xù)工作時間長,動力性好的優(yōu)點,又可以發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處,二者“并肩戰(zhàn)斗”,取長補短,汽車的熱效率可提高10%以上,廢氣排放可改善30%以上?;旌蟿恿υ措妱榆嚢凑漳芰亢铣傻牡男问街饕譃榇?lián)式(SHEV)和并聯(lián)式(PHEV)兩種。串聯(lián)式動力由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成,它們之間用串聯(lián)的方式組成SHEV的動力單元系統(tǒng)。負荷小時由電池驅(qū)動電動機帶動車輪轉(zhuǎn)動,負荷大時則由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機。當(dāng)電動車處如啟動、加速、爬坡的工況時,發(fā)動機-電動機組和電池組共同向電動機提供電能;當(dāng)電動車處低速、滑行、怠速的工況時,則由電池組驅(qū)動電動機,由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電。這種串聯(lián)式電動車不管在什么工況下,最終都要由電動機來驅(qū)動車輪。例如福特“新能級-2010”SHEV,其電池采用燃料電池,在城市市區(qū)行駛時全部由燃料電池驅(qū)動電動機,電動機通過減速器(變速器)和驅(qū)動橋驅(qū)動車輪,達到了“零排放”要求。當(dāng)高速及爬坡時,則由發(fā)動機-電動機組和燃料電池組共同向電動機供電,驅(qū)動車輪。并聯(lián)式裝置的發(fā)動機和電動機以機械能疊加的方式驅(qū)動汽車,發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng),可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩,在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用,又稱為電動一發(fā)電機組。由于沒有單獨的發(fā)電機,發(fā)動機可以直接通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輪,因此該裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng),得到比較廣泛的應(yīng)用。例如大眾汽車公司的高爾夫PHEV,發(fā)動機通過一邊的離合器帶動電動-發(fā)電機,輸出扭力再通過另一邊離合器驅(qū)動車輛行駛。靜止啟動時,電池向電動-發(fā)電機供電,此時電動-發(fā)電機就是發(fā)動機的啟動機。發(fā)動機啟動后,發(fā)動機一方面作為車輛單獨的動力源驅(qū)動車輪,另一方面又帶動電動-發(fā)電機發(fā)電向電池充電,此時與傳統(tǒng)汽車一樣。在市區(qū)行駛時,發(fā)動機關(guān)閉,一邊離合器脫開,一邊離合器接合,電池做為唯一能源向電動機供電,由電動機取代發(fā)動機驅(qū)動車輪。當(dāng)電動車需要高速或高負荷時,發(fā)動機啟動一邊離合器閉合,發(fā)動機與電動-發(fā)電機系統(tǒng)組成復(fù)合驅(qū)動形式,以最大功率驅(qū)動車輛?;旌蟿恿ζ嚨墓ぷ髟砘旌蟿恿ζ囋诎l(fā)達國家已經(jīng)日益成熟,有些已經(jīng)進入實用階段。由于構(gòu)造復(fù)雜,成本較高,在電動汽車時代到來之前,混合動力型汽車只是一種過渡產(chǎn)品。HEV既要使用發(fā)動機作為動力,又要對發(fā)動機的節(jié)能和環(huán)保作出種種限制,使發(fā)動機的燃料消耗降低到最低,使發(fā)動機的有害氣體的排放達到“超低污染”標(biāo)準(zhǔn)的要求。要用發(fā)動機的動力來保證HEV正常行駛時所需要的基本動力。采用控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速范圍、降低發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速、保持發(fā)動機穩(wěn)定均衡地運轉(zhuǎn)、并采取“開-關(guān)”的控制方式,使發(fā)動機避開啟動、怠速和轉(zhuǎn)速突然變化時,燃料燃燒不完全面引起的燃料經(jīng)濟性降低和增加有害廢氣的排放,從而控制發(fā)動機始終處于最佳狀態(tài)下運轉(zhuǎn)。另外,HEV還可以廣泛地采用轉(zhuǎn)子發(fā)動機、燃氣輪機和斯特林發(fā)動機作為HEV的發(fā)動機。HEV上是以電動機驅(qū)動作為發(fā)動機驅(qū)動的輔助動力,但又必須對電池組的質(zhì)量和整車的整備質(zhì)量進行限制,以減輕HEV的總質(zhì)量。因此,一般電動/發(fā)電機只是在HEV發(fā)動機啟動,車輛啟動、加速或爬坡時起作用。電動/發(fā)電機又是發(fā)動機的飛輪,起調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出功率作用。電動/發(fā)電機還起發(fā)電機的作用,將發(fā)動機的動能轉(zhuǎn)換為電能,儲存到電池組中去。在HEV下坡或制動時,將汽車慣性動能轉(zhuǎn)換為電能,儲存到電池組中去。因此,HEV有了電動機的輔助作用,就可以使HEV達到節(jié)能和“超低污染”的要求。從20世紀(jì)90年代起,全世界又掀起研究開發(fā)和制造HEV的競爭熱潮,21世紀(jì)HEV有可能成為汽車工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。HEV汽車在起步、行車、加速和停車時,由其控制系統(tǒng)自動判斷和控制使用何種動力,使汽車的能源消耗和排放指標(biāo)控制在最佳范圍。汽車起步時因發(fā)動機的效率低,由電動機提供動力,在信號等待時,發(fā)動機會自動停止運行,避免了怠速空轉(zhuǎn)的燃油消耗。汽車在正常行駛中控制發(fā)動機在最佳區(qū)域運行,一部分動力用于克服道路阻力,另一部分動力用于為電池充電。當(dāng)車輛起步加速或爬坡時,除機組所產(chǎn)生的電能,通過控制設(shè)備,輸往驅(qū)動車輪的電動機,此外,蓄電池組也同時供電給驅(qū)動車輪的電動機,以保證車輛具有足夠的牽引能力。當(dāng)車輛在平坦道路上作等速運行時,只需發(fā)電機組(或蓄電池組)單獨提供電能驅(qū)動車輛即可。當(dāng)車輛減速時,發(fā)電機組產(chǎn)生的電能,通過控制設(shè)備,向蓄電池組充電;在車輛制動過程中,驅(qū)動車輪的電動機,將轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機,并通過控制設(shè)備向蓄電池充電。此種能將車輛的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⒓右曰厥盏闹苿臃绞剑怀蔀椤霸偕苿印?。混合動力汽車通過將發(fā)動機、充電電池和電動機的最佳組合,既可以提高發(fā)動機工作效率,節(jié)省能源,又可以清潔排放,減少環(huán)境污染。這種車除發(fā)動機可對電池充電外,在減速時動力回收再生,制動器可以將機械能轉(zhuǎn)換成電能,避免了能量的浪費。裝用了混合動力系統(tǒng)的汽車燃料經(jīng)濟性比普通汽車可提高1倍,同時使能引起地球變暖的CO2排放量減少一半?;旌蟿恿︱?qū)動車輛在運行中,能向蓄電池組補充電能,因此,沒有必要像電動車(電瓶車)那樣,必須停歇在車庫(或充電站點)內(nèi)花很長時間充電?;旌蟿恿︱?qū)動的車輛具有節(jié)能、低排放、低噪音等優(yōu)點,并且保持了傳統(tǒng)的由內(nèi)燃機驅(qū)動的汽車續(xù)駛里程長的固有特點,混合動力驅(qū)動的車輛不論在小轎車或大型車輛(如:公共汽車)領(lǐng)域中,均將有巨大的發(fā)展?jié)摿涂春玫氖袌銮熬??;旌蟿恿ζ嚥患又兀℉EV),其動力系統(tǒng)包括內(nèi)燃機和電池組,兼?zhèn)淞藘?nèi)燃機汽車和電動汽車優(yōu)點,它將內(nèi)燃機、電動機與一定容量的儲能器件通過控制系統(tǒng)相組合,電動機可補充提供車輛起步、加速時所需轉(zhuǎn)矩,又可以存儲吸收內(nèi)燃機富余功率和車輛制動能量,從而可大幅度降低油耗,減少污染物排放?;旌蟿恿ζ囯m然沒有實現(xiàn)零排放,但其動力性、經(jīng)濟性和排放等綜合指標(biāo)能滿足當(dāng)前苛刻要求,可緩解汽車需求與環(huán)境污染及石油短缺的矛盾。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車相比,其主要優(yōu)點是采用了高功率的能量儲存裝置(飛輪、超級電容器或蓄電池)向汽車提供瞬時能量,可以提高效率、節(jié)省能源、降低排放,因此經(jīng)濟性和排放性明顯改善,技術(shù)經(jīng)濟可行性較強。較之純電動汽車,其主要優(yōu)點:續(xù)駛里程和動力性可達到內(nèi)燃機汽車的水平;空調(diào)、真空助力、轉(zhuǎn)向助力及其它輔助電器,借助原動機動力,無需消耗電池組有限電能,從而保證了乘坐的舒適性;而且混合動力汽車技術(shù)難度相對較小,成本也相對較低?;旌蟿恿ζ嚱橛趥鹘y(tǒng)汽車和純電動汽車、燃料電池汽車之間,是一種承前啟后的,在經(jīng)濟和技術(shù)方面都趨于成熟的電動汽車產(chǎn)品?;旌蟿恿ζ嚨氖袌鲞\用情況自1995年起,世界各大汽車生產(chǎn)廠商已將研究的重點轉(zhuǎn)向了混合動力汽車的研究開發(fā)。日本豐田汽車公司開發(fā)了混合動力轎車。美國三大汽車公司均開發(fā)了包括轎車、面包車、貨車在內(nèi)的混合動力汽車。目前,混合動力汽車技術(shù)及市場均被看好。日本國內(nèi)擁有的混合動力電動汽車已超過7萬輛,預(yù)汁在2010年將達到210萬輛。美國通用公司將在5年內(nèi)銷售100萬輛混合動力汽車。目前本豐田汽車公司是走在混合動力汽車研發(fā)展前沿的汽車公司,開發(fā)的混合動力汽車已達到實用化水平。1997年,豐田推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力汽車,其后又在2001年相繼推出了混合動力面包車和皇冠轎車。到2002年底,豐田汽車公司生產(chǎn)的混合動力汽車在日本國內(nèi)和海外的累計銷量均突破了10萬輛,現(xiàn)在已經(jīng)在全世界20多個國家上市銷售。豐田混合動力系統(tǒng)(THS)電子控制裝置的特點是:可分別利用電能、汽油或兩者組合同時工作。根據(jù)車速和負荷情況,THS可以控制每種能源所提供的功率比例,以保證汽車按最有效的模式運行。在車輛的行駛過程中,乘客對THS的轉(zhuǎn)換是感覺不到的。THS系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是功率分流裝置。該裝置利用一套行星齒輪組將發(fā)動機功率直接傳遞到車的前輪和發(fā)電機上。電控式變速器將汽油機、發(fā)電機和電動機的功率輸出加以混合,從而達到汽車加速和減速的需要。2002年,豐田混合動力面包車投產(chǎn),其混合動力系統(tǒng)采用了世界首次批量生產(chǎn)的電動4輪驅(qū)動及4輪驅(qū)動力/制動力綜合控制系統(tǒng),它給混合動力汽車的行駛性能帶來了革命性的改進。所有這些都表明豐田公司在普及混合動力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進行駛性能方面已經(jīng)走在了世界同業(yè)前列。豐田汽車公司計劃2012年在其全部汽車產(chǎn)品上采用汽油電力混合動力發(fā)動機,以提高燃油經(jīng)濟性和降低排放污染。據(jù)統(tǒng)計,美國市場上售出混合動力汽車接近7萬輛,2002年美國的混合動力汽車市場規(guī)模達到35000輛。美國已有近20個城市在試用混合動力公共汽車。歐洲各大汽車廠商也紛紛推出了混合動力汽車。法國BE集團先后推出了貝靈格型和薩拉型混合動力汽車。排放量較同類普通汽車降低35%,一次行程可高達1000km。國內(nèi)90年代末期開始了混合動力汽車的研發(fā)工作。1999年,清華大學(xué)與廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司合作研制成功國內(nèi)第一輛混合動力輕型客車。2001年底,國家863電動汽車科技攻關(guān)項目正式啟動,第一批項目中主要是混合動力車,目前正在進行當(dāng)中。一汽和東風(fēng)汽車集團聯(lián)合所在地的高校和研究所,在各自客車底盤上,研發(fā)混合驅(qū)動公共汽車和大型客車。此外,東風(fēng)電動汽車公司還承擔(dān)了混合動力轎車的研究開發(fā)。十五目標(biāo)是攻克關(guān)鍵技術(shù)、推出新產(chǎn)品,主要研究內(nèi)容包括:發(fā)動機、電動機、蓄電池等各種單元技術(shù);各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動力系統(tǒng)優(yōu)化與控制技術(shù),應(yīng)節(jié)省燃料50%,排放下降80%;制動能量回收技術(shù),應(yīng)能回收30%制動能量。目前東風(fēng)電動車輛股份有限公司開發(fā)出混合動力汽車。其中,EQ720OHEV型混合動力轎車以風(fēng)神藍鳥轎車為平臺,以滿足未來城市公務(wù)、出租用車需求為目標(biāo),最大限度利用東風(fēng)公司現(xiàn)有產(chǎn)品平臺及社會資源開發(fā)而成,實現(xiàn)產(chǎn)品系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。主要技術(shù)參數(shù):最高車速160km/h,鋰離子電池。EQ6110V型混合動力城市公交車采用混聯(lián)方案,專為2008年北京奧運會公交用車而開發(fā)。主要性能參數(shù):采用東風(fēng)康明斯6BTA型柴油機(最大轉(zhuǎn)矩488N?m,額定轉(zhuǎn)速2200r/min;中科院電工所研制的交流電機,純電池電動運行最高車速31km/h;最大功率27kW,最大電流119A;發(fā)動機和電機混合驅(qū)動最高車速72km/h天津清源電動車輛有限公司開發(fā)出混合動力中型客車。其主要技術(shù)特點:使用燃油和電力雙能源,同時兼顧了傳統(tǒng)汽車的方便性和電動汽車的環(huán)保性能;排放達到歐III標(biāo)準(zhǔn),燃油經(jīng)濟性提高15%以上,適于城市和城際之間的公共交通。深圳明華環(huán)保汽車有限公司開發(fā)出混合動力電動輕型客車。其技術(shù)特點:采用并聯(lián)式混合動力系統(tǒng),內(nèi)燃機采用達到歐II排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機,電動機采用國際先進的異步交流電機,具有變頻調(diào)速的矢量控制系統(tǒng);自身反充功能:內(nèi)燃機做動力源驅(qū)動車輛行駛中可同時通過電動機/發(fā)電機功能互換將發(fā)動機用作發(fā)電機為車載蓄電池組充電以補充能量,提高電驅(qū)動續(xù)駛里程。第一汽車集團公司、美國電動車(亞洲)公司、汕頭國家電動汽車試驗示范區(qū)三方共同合作推出一款混合動力轎車一CA718OAE。該款串聯(lián)式的混合動力轎車屬中高檔,13kW汽油機,l5kW直流電機,144V(105Ah)鉛酸電池,4X2前驅(qū)動形式,最高車速可達135km/h?;旌蟿恿ζ嚸媾R的問題111111混合動力汽車要進入實用化,需要具備高比能量和高比功率的能量存儲裝置,低成木、高效率的功率電子設(shè)備和燃料經(jīng)濟性高、排放低的發(fā)動機。所面臨的關(guān)鍵性技術(shù)和需要解決的問題包括以下幾個方面一是內(nèi)燃機與電機最優(yōu)耦合功率分配比的控制和實現(xiàn)、功率分配裝置及其與變速器一體化的設(shè)計混合動力汽車發(fā)動機頻繁啟動、關(guān)閉,使驅(qū)動系統(tǒng)和附件的電能管理變得復(fù)雜,因此需要先進的檢測和控制系統(tǒng)現(xiàn)有的以熱力發(fā)動機為主的混合動力單元在將燃油轉(zhuǎn)化為有用功的同時需要提高轉(zhuǎn)化效率,同時還要滿足嚴格的排放標(biāo)準(zhǔn)。二是電池性能的提高。能量存儲裝置■—要具有較高的比功率,以滿足汽車加速和爬坡時對大功率的需要;同時,要有較高的比能量、較長的使用壽命和低廉的制造成木。三是減小電力電子器件尺寸減輕質(zhì)量和降低制造成木?;旌蟿恿ζ嚨漠a(chǎn)業(yè)化發(fā)展,依賴于上述電動汽車配套的一次或二次動力電池技術(shù)進步或突破也有賴于傳統(tǒng)內(nèi)燃機技術(shù)提高,更重要的是完善驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的系統(tǒng)集成?;旌蟿恿ζ嚨那熬芭c展望大家都知道,我國的石油僅占世界石油資源的%,而我國人口數(shù)量卻占世界總量的22%,那么我國的人均石油資源僅占世界的1/10,在這樣的情況下,我們必須想辦法節(jié)約能源,減少我國大量汽車所消耗的資源,混合動力汽車是一個時代的產(chǎn)物這是其一。其二,汽車業(yè)的發(fā)展給環(huán)境保護帶來比較大的壓力,汽車不僅是廢氣的排放,而且噪聲都會影響我們城市的環(huán)境發(fā)展混合動力汽車,環(huán)境污染可以減輕,為我們提供一個更好的生存環(huán)境作出進一步的貢獻。其三,汽車業(yè)是我們國家經(jīng)濟發(fā)展的一個重要的支柱,根據(jù)一般的說法,房地產(chǎn)業(yè)投資一百塊錢可以拉動180至到220塊錢,汽車業(yè)大概投資一百塊錢可以拉動50到170塊錢,當(dāng)然從投入產(chǎn)出表的分析來看,交通運輸工具業(yè),交通運輸業(yè)在影響力系數(shù)在第三位所以對我們國家的經(jīng)濟發(fā)展是非常重要的。總之,混合動力車輛已成為一股不可阻檔力量在改變著汽車產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和構(gòu)成,并大量的走向?qū)嵱没?。?jù)《AutoMfg&Production^(汽車制造與生產(chǎn))期刊報導(dǎo),預(yù)計005年,世界汽車市場上,混合動力車輛將達5萬輛,2010年達100萬輛,2015年將在世界汽車市場占15%,2020年占25%這是相當(dāng)大的混合動力車輛數(shù)量的比例。我們粗略估計2020年全球汽車如果產(chǎn)量在1億輛,那么,混合動力車將楚500萬輛了??傊?,混合動力車輛在相當(dāng)一段時間內(nèi)前景廣闊并受市場歡迎,逐漸成為汽車行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品。法國、日本、美國、德國等都經(jīng)過試驗和示范運行,開發(fā)出具有商品化水平的純電動汽車,如法國PSA公司的標(biāo)志P106和雪鐵龍AX電動轎車,日本豐田汽車公司的RAV-4EV電動轎車,美國通用汽車公司的EV1電動轎車等。我國也將電動汽車的研究開發(fā)列入''八五〃、''九五〃國家科技攻關(guān)項目,并于1996年6月建成廣東汕頭國家電動汽車試驗示范基地。''十五〃期間,國家科技部將電動汽車項目列入國家“863〃重大專項。成了資助電池、電機及其控制系統(tǒng)、整車控制系統(tǒng)以外,重點資助北京市(北京理工大學(xué)牽頭)進行純電動大客車的研發(fā)和示范運行。2005年6月21日由國家發(fā)改委正式批準(zhǔn),14輛鉛酸電池純電動公交大客車在北京公交121路線投入商業(yè)化運行。另一個課題資助天津清源動力公司(中國汽車技術(shù)研究中心)進行純電動轎車的研究開發(fā)和示范運行。其中有5輛純電動轎車于2005年初首次出口到美國。雖然電動汽車具有很多優(yōu)點,但是它不能取代傳統(tǒng)的燃氣動力模式,而混合動力汽車是目前新型清潔動力汽車中最具有產(chǎn)業(yè)化和市場化前景的車型,其發(fā)展方向是真正零排放、無污染,不消耗燃油的燃料電池車輛?,F(xiàn)在混合動力汽車在歐美國家及日本已形成產(chǎn)業(yè)化,而國內(nèi)還處于起步階段,沒有形成產(chǎn)業(yè)化。先進的電子電氣化混合動力發(fā)展方向集成啟動器交流發(fā)動機(integratedstarteralternator,ISA)技術(shù)是實現(xiàn)混合動力汽車的核心技術(shù)之一,該技術(shù)的進一步發(fā)展取決于新型動力電氣技術(shù)的發(fā)展。IR公司的SteveClemente和ToshioTakahashi研究了這項技術(shù)的發(fā)展前景。本文介紹他們的最新研究成果。圖1:啟動器交流發(fā)動機動力電氣模型的基本框圖及其動力部分示意圖。
汽車工業(yè)正努力通過電力驅(qū)動改造降低傳統(tǒng)汽車的燃料消耗和廢氣排放,并為實現(xiàn)完全電氣驅(qū)動汽車的發(fā)展鋪平道路。集成啟動器交流發(fā)動機是實現(xiàn)上述目標(biāo)的基本構(gòu)件塊,目前不少行駛在歐洲和北美大街小巷中的汽車已采用了這項技術(shù)。某些“輕度混合動力(mildhybrid)”汽車利用ISA在傳統(tǒng)引擎上實現(xiàn)了對用戶透明的“走走停?!辈僮?,從而節(jié)省了燃料消耗?!巴耆旌蟿恿?fullhybrid)”汽車也已開始在市場上銷售,其主要特征是利用功能強大的電氣系統(tǒng)承擔(dān)更多的運動操作。在“走走停?!敝泄?jié)省燃料消耗或許ISA最基本的功能是使傳統(tǒng)汽車在遇到紅燈停止時直接切斷引擎而不使其空轉(zhuǎn)。這樣不僅能減少有害氣體的排放,還改進了燃耗消耗。當(dāng)然,我們還可以采用更先進的技術(shù)提升高峰值動力條件下的電氣性能,這些技術(shù)包括電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)、電動渦輪輔助設(shè)備(electronicturbo-assist)、變速車內(nèi)溫度控制(variable-speedclimatecontrol)>電動閥門控制、主動懸架及各種線傳控制(X-by-Wire)功能。這些技術(shù)在減輕整車重量的同時,還可以改進燃料消耗和性能、增強引擎控制性能和效率、增加舒適度和安全性并增加駕駛員的滿意度。圖2:顯示了具有電流和溫度感應(yīng)功能的3相模塊。電池-ZIItfF位置傳感器電池電池-ZIItfF位置傳感器電池蛻制能心系控功(EC啟動器交流發(fā)動機面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)是設(shè)計能在125°C環(huán)境溫度下提供3KW功率的動力電氣模型。圖1顯示了該模型的基本框圖及其動力部分示意圖。在比較成熟的實現(xiàn)方案中,系統(tǒng)將分為硬件和軟件兩部分:硬件安裝在啟動器交流發(fā)動機上,軟件則是主ECU的一部分。在某些平臺中,負載管理單元負責(zé)監(jiān)控動力分配并保證關(guān)鍵負載的優(yōu)先級最高。圖2顯示了具有電流和溫度感應(yīng)功能的3相模塊,該模塊通常安裝在啟動器交流發(fā)動機上。重要的是,這類基本ISA非常適宜于現(xiàn)有平臺的改造,因為改造的力度最小且成本費用幾乎可以忽略不計。這一點非常重要,因為這有助于支持完全電動操作技術(shù)迅速進入市場,甚至在汽車引入更先進子系統(tǒng)之前即可進行有效的性價比優(yōu)化。歐洲一些小型車和中型車已作好裝備這項技術(shù)的準(zhǔn)備,因為該技術(shù)能以一種對用戶完全透明的方式,在汽車“走走停?!辈僮髦泄?jié)省燃料消耗。增強電氣性能為了更好地發(fā)揮ISA的效能,需要將ISA安裝在介于引擎和變速箱之間的傳動系統(tǒng)中。圖3顯示了電氣箱如何將電流饋送至以高效空間方式集成在引擎與傳送部分之間的電機。該技術(shù)可以提供恒定的14kW電啟動功率并使傳動系統(tǒng)主動減幅,從而徹底淘汰調(diào)速輪。這就是著名的ISAD系統(tǒng),其中D表示減幅。圖3:顯示了電氣箱如何將電流饋送至以高效空間方式集成在引擎與傳送部分之間的電機。遇到紅燈時,汽油發(fā)動機停止運轉(zhuǎn),但其他配件
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