我國(guó)插電式混合動(dòng)力商用車技術(shù)發(fā)展歷程及預(yù)測(cè)-ver3.0

我國(guó)插電式混合動(dòng)力商用車技術(shù)開(kāi)展歷程和預(yù)測(cè)(公交車為主〕天津市松正電動(dòng)汽車技術(shù)股份誠(chéng)信！從我做起，從不說(shuō)假話，不繞彎說(shuō)話做起！東山再起厚積薄發(fā)美國(guó)人ThomasDavenport制造出第一輛直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車。1896,HartfordElectricLight公司推出換電式電動(dòng)貨車，消費(fèi)者購(gòu)裸車，根據(jù)使用里程交充電費(fèi)及保養(yǎng)費(fèi)。與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，性能有限。內(nèi)燃機(jī)車輛主導(dǎo)能源危機(jī)政治、經(jīng)濟(jì)因素性能局限性技術(shù)突破才是根本1.能源危機(jī)與能源多元化2.能源平安3.溫室氣體排放4.環(huán)境友好重要事件:1993GM:EVFuneral電動(dòng)汽車葬禮華山論劍形成以蒸汽、電動(dòng)和內(nèi)燃機(jī)三分天下汽車市場(chǎng)。183419201930197019801990誕生榮耀墜落冰封時(shí)代一、新能源汽車〔電動(dòng)汽車〕–歷史回憶199719701990199720002009201020111st

renaissance(Birth)Promoting:EconomyDevelopmentAirPollutionLimitation:Lead-AcidBatteryReliabilityPeakPowerDemand2nd

renaissancePromoting:Lawrequired豐田/Toyota:1stGen.PRIUS2009.5豐田/Toyota:3rdGen.PRIUS2009.2Honda:Insight2009.1~2009.12FYSaleamount:200KHistoricalIntotal:2million2011.5豐田/Toyota:LEXUS:CT200H3rdrenaissancePromoting:Lawrequired2009.10Mitsubishi:I-MiEV2009.10Nissan:Leaf2009.6:STELLAFUJIHEAVYINDUSTRY(Subaru)2005.9:R1e本田/HondaFCXClarity2002豐田FCHV尼桑/NISSANX-Trail一、新能源汽車〔電動(dòng)汽車〕–日本開(kāi)展之路網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載：截止到2014年10月，豐田PRIUS系列等混合動(dòng)力汽車，全球銷量突破700萬(wàn)輛；一、起步預(yù)演十年〔1991-2000〕&中國(guó)新能源汽車列為跨世紀(jì)國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程列為863方案12個(gè)重大專項(xiàng)之一1998年，成立電動(dòng)汽車分委國(guó)家科教領(lǐng)導(dǎo)小組批準(zhǔn)電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)啟動(dòng)列入國(guó)家重大科技攻關(guān)工程整車企業(yè)、高校和科研院所等200多家單位投入大量人力、財(cái)力和物力研發(fā)電動(dòng)汽車“八五”

1991-1995“九五”

1996-2000“十五”

2001-2005地方政府和研發(fā)單位投入15億元RMB研發(fā)總經(jīng)費(fèi):

24億元RMB國(guó)務(wù)院科教工作領(lǐng)導(dǎo)小組批準(zhǔn)實(shí)施“電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)”8.8億元RMB+=國(guó)家專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)，細(xì)化支出比例，其中：關(guān)鍵零部件44%，整車技術(shù)39%，標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)17%。三縱三橫，三大平臺(tái)規(guī)劃布局Threestreamlines,ThreeAuxiliaryLinesandThreePublicPlatforms燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池、超級(jí)電容FuelcellEngine,PowerBattery,SuperCapacitor驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)傳動(dòng)系總成、發(fā)動(dòng)機(jī)DrivingMotor,ElectricDriveline,Generator新材料、新部件、共性技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)技術(shù)NewMaterial,Components,CommonTechnology,Infrastructurerelatedtechnology各類整車產(chǎn)品/OverallVehicleProduct

檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)政策法規(guī)示范運(yùn)營(yíng)產(chǎn)業(yè)融資知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)信息Test&VerificationTechnology,PolicyandRegulation,IPETC.燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)FuelCellPowertrainPlatform混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)HybridPowertrainPlatform純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)PureElectricVehiclePowertrainPlatform整車開(kāi)發(fā)OverallVehicleR&D整車動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)PowertrainSystemIntegration關(guān)鍵零部件技術(shù)KeyComponents&Parts共性基礎(chǔ)技術(shù)CommonTechnologies公共支撐平臺(tái)建設(shè)PublicPlatformAlternativefueltechnology代用燃料汽車關(guān)鍵技術(shù)過(guò)渡與轉(zhuǎn)型并行互動(dòng)，協(xié)調(diào)開(kāi)展研發(fā)與示范相結(jié)合，兩條腿走路一、科技攻關(guān)十年〔2001-2010〕&中國(guó)新能源汽車“十五”〔2001~2005〕“十一五”〔2006~2010〕“十二五”〔2011~2015〕電動(dòng)汽車重大科技專項(xiàng)〔科技部8.8億〕節(jié)能與新能源汽車重大工程〔科技部11億)電動(dòng)汽車重大科技產(chǎn)業(yè)化工程(科技部30億〕“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車示范工程〔財(cái)政部、科技部、工信部、發(fā)改委40億〕新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程〔財(cái)政部、工信部、科技部100億)8.8億51億130億科技攻關(guān)階段戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育2010年9月，新能源汽車列入國(guó)家七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。一、開(kāi)始產(chǎn)業(yè)培育十年〔2011-2020〕出租運(yùn)營(yíng)城市公交決定在公交、公務(wù)、私人等領(lǐng)域全面推廣新能源汽車。

租賃共享城市物流規(guī)?；\(yùn)營(yíng)穩(wěn)步推進(jìn)公共領(lǐng)域公務(wù)領(lǐng)域

政府公務(wù)-轎車

政府-中型商務(wù)車私人購(gòu)置城市環(huán)衛(wèi)私人購(gòu)置一、產(chǎn)業(yè)培育十年

–商業(yè)化示范推廣穩(wěn)步推進(jìn)城市快速公交〔BRT〕城市軌道交通城市干線公交城市出租/社區(qū)小巴未來(lái)的城市公交通系統(tǒng)，將以〔軌道+干線公交+BRT+社區(qū)小巴+出租〕的方式存在二、新能源公交車動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品–設(shè)計(jì)思路1二、新能源公交車動(dòng)力系統(tǒng)產(chǎn)品–

設(shè)計(jì)思路21.平安性4.高效工作節(jié)能3.使用壽命延長(zhǎng)2.穩(wěn)健運(yùn)營(yíng)可靠5.路況/氣候適應(yīng)性深圳合肥上海2011年9月13日，剛剛投放深圳的五洲龍新能源公交自燃2011年7月18日，上海825路純電動(dòng)公交自燃2013年6月15日，合肥12路純電動(dòng)公交熄火，電池冒煙電池高溫/過(guò)放電/配電箱故障等運(yùn)營(yíng)覆蓋城市累積行駛里程用戶投訴/反響返修/維修率細(xì)致的維保方案貼身的產(chǎn)品效勞嚴(yán)格的設(shè)計(jì)及制造標(biāo)準(zhǔn)駕駛、運(yùn)營(yíng)習(xí)慣培訓(xùn)防熱、防寒防水、防風(fēng)運(yùn)營(yíng)保障服務(wù)保障產(chǎn)品設(shè)計(jì)三、

核心問(wèn)題1：

插電式深混公交車動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)重點(diǎn)？電池動(dòng)力電池包電機(jī)1主驅(qū)動(dòng)電機(jī)附件智能風(fēng)扇電控整車電控單元車載充電單元電機(jī)1電機(jī)控制器傳動(dòng)單元自動(dòng)變速箱電機(jī)2發(fā)電機(jī)附件電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器1.動(dòng)力電動(dòng)化電動(dòng)化提升〔純電時(shí)間80-90-100%〕；2.系統(tǒng)高度集成化；3.專業(yè)化細(xì)分電源；4.傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)功能定制化〔快速啟停〕；5.車輛智能化、網(wǎng)聯(lián)化永磁同步電機(jī)和異步感應(yīng)電機(jī)的高效區(qū)分布示意圖〔紅色：永磁；藍(lán)色：異步〕永磁同步電機(jī)低速大扭矩區(qū)域效率高；在高速區(qū)特別是2倍基速(2n0)以后的區(qū)域，異步電機(jī)的高效區(qū)要比永磁同步電機(jī)的高效區(qū)大得多三、

核心問(wèn)題2：動(dòng)力傳動(dòng)單元

主電機(jī)如何選型？三、

核心問(wèn)題2：動(dòng)力傳動(dòng)單元

主電機(jī)如何選型？永磁同步電機(jī)和異步感應(yīng)電機(jī)的高效區(qū)分布示意圖〔紅色：永磁；藍(lán)色：異步〕永磁同步電機(jī)低速大扭矩區(qū)域效率高；在高速區(qū)特別是2倍基速(2n0)以后的區(qū)域，異步電機(jī)的高效區(qū)要比永磁同步電機(jī)的高效區(qū)大得多采用永磁同步電機(jī)劣勢(shì)車輛行駛過(guò)程中，車輛故障容易容易引起電機(jī)“抱死”，車輛后輪抱死，車輛甩尾；車輛行駛過(guò)程中，遇到緊急情況，必須切斷高壓電，永磁同步電機(jī)在該情況下成為發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生高電動(dòng)勢(shì)，短時(shí)間很難控制下去；容易造成人員觸電或者“二次傷害”；永磁同步電機(jī)必須控制好工作溫度，容易出現(xiàn)高溫退磁，電機(jī)性能衰減，且不可修復(fù)；相比之下，感應(yīng)電機(jī)簡(jiǎn)單、可靠、平安、價(jià)格廉價(jià)，應(yīng)用范圍廣，重量偏大；然相比整車重量10噸以上的車輛，額外增加100-200kg〔相當(dāng)于多站兩個(gè)人〕，由于電機(jī)增加的重量是完全可以接受的。三、

核心問(wèn)題2：動(dòng)力傳動(dòng)單元

主電機(jī)如何選型？ISG、BSG是深混公交車動(dòng)力必裝件；插電式深混公交車動(dòng)力系統(tǒng)可不裝。松正4代插電式深混〔帶ISG〕松正4S插電式深混〔無(wú)ISG〕三、

核心問(wèn)題3：動(dòng)力傳動(dòng)單元

發(fā)電機(jī)何去何從？發(fā)電機(jī)典型功能〔當(dāng)前〕：工作點(diǎn)調(diào)節(jié)極端工況應(yīng)急發(fā)電快速啟停BSG〔BeltDrivenStarterGenerator〕，系統(tǒng)圖。ISG〔IntegratedStarterandGenerator〕系統(tǒng)圖。BSG皮帶傳遞效率低，但其傳遞功率在降低，最后可降為零；BSGISG節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)軸向空間ISG電機(jī)占用部分發(fā)動(dòng)機(jī)軸向空間BSG電機(jī)額定轉(zhuǎn)速較高，可通過(guò)皮帶輪速比調(diào)整，同等功率下，電機(jī)體積更小，效率更高受結(jié)構(gòu)限制，ISG電機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一致，ISG電機(jī)額定轉(zhuǎn)速低，電機(jī)效率低；空調(diào)壓縮機(jī)、BSG發(fā)電機(jī)分列發(fā)動(dòng)機(jī)兩側(cè)，有助于平衡發(fā)動(dòng)機(jī)帶輪兩側(cè)受力，不至于曲軸單向側(cè)拉，影響曲軸使用壽命；松正的BSG電機(jī)已經(jīng)降為15kw額定功率，與空調(diào)壓縮機(jī)的最大功率相當(dāng)，空調(diào)壓縮機(jī)皮帶既然沒(méi)有問(wèn)題，那么BSG電機(jī)的皮帶也同樣沒(méi)有問(wèn)題。三、

核心問(wèn)題3：動(dòng)力傳動(dòng)單元

發(fā)電機(jī)何去何從？引入兩擋EMT自動(dòng)變速箱兩擋變速箱未加裝/加裝變速箱發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)比照〔1〕發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)間優(yōu)化和小型化〔2〕提升純電動(dòng)行駛時(shí)間〔3〕地域適應(yīng)性三、

核心問(wèn)題4：動(dòng)力傳動(dòng)單元

需要變速箱嗎？三、

核心問(wèn)題5：動(dòng)力傳動(dòng)單元

變速箱如何安裝？〔1〕壽命及其它性能〔大功率、快速力矩、正反驅(qū)動(dòng)、加工制造〕〔2〕驅(qū)動(dòng)/傳動(dòng)效率；插電式混合動(dòng)力客車變速箱生存趨勢(shì)預(yù)測(cè)~2010P1vsP22010-2016PNvsP2（P1）PNvsP2vsP32016-2020P2VSP32020~終極PN三、

核心問(wèn)題6：電源系統(tǒng)

選用什么電源？選用原那么：平安〔充放電平安、濫用平安〕、可靠、壽命長(zhǎng)、溫度適應(yīng)性好、本錢低可用電源鋰離子電池錳酸鋰電池磷酸鐵鋰電池三元電池鈦酸鋰電池多元復(fù)合鋰電池鎳氫電池超級(jí)電容其它電池鉛炭電池電池電容電容電池三、

核心問(wèn)題7：電源系統(tǒng)

雙電源如何協(xié)同工作？方案一：串聯(lián)〔電流耦合〕串聯(lián)方案：電流耦合風(fēng)險(xiǎn)1：一旦串聯(lián)鏈路上某些部件出現(xiàn)故障，系統(tǒng)無(wú)法正常工作；風(fēng)險(xiǎn)2：動(dòng)力電池+DC/DC+超級(jí)電容輸出給電機(jī)方案〔電容、電池和DC/DC負(fù)極共地〕，一旦由于電機(jī)本體、電機(jī)控制器、超級(jí)電容本身等出現(xiàn)故障，造成超級(jí)電容失壓〔電容端電壓低于電池端電壓〕，電池給電容放電〔放電電流大小取決于二極管容量〕，系統(tǒng)失控，非常危險(xiǎn)。三、

核心問(wèn)題7：電源系統(tǒng)

雙電源如何協(xié)同工作？并聯(lián)方案：電磁耦合實(shí)現(xiàn)兩大能源存儲(chǔ)單元的物理完全隔離，大幅提高系統(tǒng)的可靠性，可靈活配置兩個(gè)能量存儲(chǔ)單元的功率，兩級(jí)靈活配置〔物理上繞組7:3分配，功率上靈活調(diào)節(jié)〕。方案二：并聯(lián)〔電磁耦合、物理隔離〕三、

核心問(wèn)題7：電源系統(tǒng)

雙電源如何協(xié)同工作？電池和超級(jí)電容物理隔離“雙電源”技術(shù)〔1〕利用電容大電流充放能力，對(duì)電池消峰填谷，降低電池充放電頻率，電池淺充淺放，實(shí)現(xiàn)電池最大充放電電流小于1.5C?！?〕利用電池高比能，最大限度回收制動(dòng)能量，彌補(bǔ)電容能量缺乏問(wèn)題。三、

核心問(wèn)題8：電控單元

系統(tǒng)工作模式如何選擇？主流技術(shù)路線二電源創(chuàng)新動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)創(chuàng)新主流技術(shù)路線一引進(jìn)與自主開(kāi)發(fā)變速箱兩種主流技術(shù)方案，支撐2010-2012年新能源公交車示范應(yīng)用四、〔非插電〕混動(dòng)公交車中途崛起〔2010-2013.5〕四、〔非插電〕混動(dòng)公交車中途崛起〔2010-2013.5〕主流技術(shù)方案一技術(shù)路線細(xì)分P1VSP2典型技術(shù)路線3：松正型典型技術(shù)路線2：ISG直驅(qū)型典型技術(shù)路線1：并聯(lián)加強(qiáng)型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)+自動(dòng)變速箱+雙源動(dòng)力電機(jī)電源局部：超級(jí)電容與電池并聯(lián)的雙電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)+ISG發(fā)電機(jī)+單源驅(qū)動(dòng)電機(jī)電源局部：超級(jí)電容與電池串〔為主〕或并聯(lián)雙電源驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)+單源驅(qū)動(dòng)電機(jī)+自動(dòng)變速箱電源局部：超級(jí)電容與電池串〔為主〕或并聯(lián)雙電源五、〔插電式〕混動(dòng)公交車引領(lǐng)潮流〔2014–2020？〕松正Ⅳ代插電式深混公交車動(dòng)力系統(tǒng)效果可靠性引領(lǐng)行業(yè)安全性對(duì)標(biāo)國(guó)際中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)組織專家組鑒定，該工程成果到達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)際領(lǐng)先

百公里油耗＜20L純電動(dòng)時(shí)間＞70%PM顆粒物減少90%六、典型產(chǎn)品案例及性能電池+超級(jí)電容“雙電源”雙源動(dòng)力主電機(jī)兩擋EMT變速箱多源溫度檢測(cè)與協(xié)同控制網(wǎng)絡(luò)高/低雙源電動(dòng)液壓助力轉(zhuǎn)向模塊化的多電子風(fēng)扇集成智能化散熱器六、典型產(chǎn)品案例及性能2011-201520162017201820192020應(yīng)對(duì)電動(dòng)汽車技術(shù)多元化和車型多樣化問(wèn)題，僅僅抓住“電池、電機(jī)、電控”三大共性關(guān)鍵技術(shù)，以關(guān)鍵零部件模塊為根底，推動(dòng)動(dòng)力總成模塊化，促進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)化，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車技術(shù)平臺(tái)一體化。技術(shù)平臺(tái)一體化車型開(kāi)發(fā)兩頭擠在城市公共效勞領(lǐng)域和私人小型轎車上優(yōu)先開(kāi)展“純電驅(qū)動(dòng)”電動(dòng)汽車，形成“兩頭擠”開(kāi)展格局，啟動(dòng)大規(guī)模市場(chǎng)；一方面，要以城市公交車為重點(diǎn)，在現(xiàn)有常規(guī)混合動(dòng)力大客車推廣應(yīng)用的根底上，加強(qiáng)純電驅(qū)動(dòng)的可充電式/里程延長(zhǎng)式電動(dòng)大客車的開(kāi)發(fā)、推廣力度；并繼續(xù)開(kāi)展電動(dòng)大客車與燃料電池-動(dòng)力蓄電池的電-電混合式大客車的研發(fā)和示范。另一方面，開(kāi)展小型電動(dòng)汽車。產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)三步走1.實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化；2.開(kāi)展以小型電動(dòng)汽車〔EV/PHEV〕為代表的純電驅(qū)動(dòng)汽車大規(guī)模示范與商業(yè)化；3.實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車在公共效勞領(lǐng)域小規(guī)模示范考核；4.攻克深度機(jī)電耦合、新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)等前沿技術(shù)，研發(fā)以燃料電池汽車為代表的下一代純電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)；開(kāi)展以能量型鋰離子動(dòng)力電池為重點(diǎn)，電池模塊化為核心的動(dòng)力電池全方位技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)我國(guó)車用動(dòng)力電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化突破。到2015年，在20個(gè)以上示范城市和周邊區(qū)域建成由40萬(wàn)個(gè)充電樁、2000個(gè)充換電站構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)化供電體系，滿足電動(dòng)汽車大規(guī)模商業(yè)化示范能源供給需求。1.實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化；2.開(kāi)展以小型電動(dòng)汽車〔EV/PHEV〕為代表的純電驅(qū)動(dòng)汽車大規(guī)模示范與商業(yè)化；3.實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車在公共效勞領(lǐng)域小規(guī)模示范考核；4.攻克深度機(jī)電耦合、新型電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)等前沿技術(shù)，研發(fā)以燃料電池汽車為代表的下一代純電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)；國(guó)內(nèi)引導(dǎo)：電動(dòng)汽車科技開(kāi)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)開(kāi)展規(guī)劃〔2012-2020〕七、插電式混動(dòng)公交車引領(lǐng)潮流〔2016–2020〕繼續(xù)推進(jìn)純電動(dòng)汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，并開(kāi)始啟動(dòng)下一代純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；以下一代動(dòng)力電池技術(shù)路線為主導(dǎo)，開(kāi)取下一代動(dòng)力電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化；總結(jié)各種商業(yè)模式探索經(jīng)驗(yàn)，確立電動(dòng)汽車主導(dǎo)商業(yè)模式，并完善原有根底設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大充電網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，提高車網(wǎng)融合程度；到2020年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬(wàn)輛、累計(jì)產(chǎn)銷量超過(guò)500萬(wàn)輛，燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國(guó)際同步開(kāi)展。到2020年，當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用車新車燃料消耗量接近國(guó)際先進(jìn)水平。到2015年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭(zhēng)達(dá)