长春工业大学人文信息学院毕业论文
逸动蓝动版车型正式发布,新车最大的变化在于搭载由1.6升自然吸气发动机与电动机组成的混合动力系统(HEV),也是自主品牌中较为少见的非插电混动车型。外观方面,展示车采用了透明的发动机盖,且换上了蓝色格栅。其他方面,该车则基本与普通燃油版保持一致。车身尺寸上,其长宽高分别为4620/1820/1490mm,轴距为2660mm。动力方面,逸动插电式混动版配备混动系统,目前其汽油机的情况没有公布,而电动机的最大功率输出有两个版本,分别为33KW和80KW,峰值扭矩为270N·m,电池组容量为12.4kWh,纯电动续航里程在70km之上,综合里程在750km之上。从其车身上的标识来看,其综合油耗为1.6L/100km。
4.吉利帝豪
作为吉利首款插电式混合动力轿车,帝豪PHEV基于FE平台打造,搭载全球首创单模输入、复合输出的功率分流式CHS混合动力系统。该系统已申请国家专利,具有完全自主产权,填补了国内混合动力技术上的空白。
值得一提的是,全球首创联擎科技,把插电式混合动力模式做到极致,真正做到了整车在经济性、动力性和排放性能上的最佳状态。联擎动力模式,实现了发动机与主动力电机、主调节电机的完美结合,使车辆根据不同驾驶需求智能选择动力输出源,获得远超传统车的动力性能和经济性能,帝豪PHEV搭载1.5L发动机JLγ-4G15H发动机,同时匹配高性能双电机系统和三元锂电池组,最高车速达到175km/h,NEDC工况油耗1.5L/100Km, HEV模式下综合工况油耗5.1L/100Km,NEDC工况下纯电续航里程61km。[7]
(二)国外发展情况
目前,美国、日本和德国在混合动力汽车的研究领域处于领跑地位,这也与上述国家对混合动力汽车的大力支持密不可分,以美国为例,众多创 新 电动车企(如 Tesla等)在6年前就从政府两次获得多达104亿美元的低息贷款,资以研究混动及纯电动汽车。正因如此,现今美国国内混动汽车的市场占有率已经达到3.5%(要考虑到美国庞大的汽车数量基数)。日本与美国相比,是有过之而无不及。驰名世界的丰田普锐斯,是世界上技术最成熟、认可度最高的混动汽车,它的总销售量早已达到100万辆,这是其他同类品牌所远不能比拟的。日本民众对这种新技术的认可度也是其他国家无法超越的,如今日本国内混动车市场占有率达到了11%。国外有代表性的先进的混合动力汽车有:
1.通用君越
其装备了2.5LECO智能先进发动机,同时选用了镍氢蓄电池驱动的电机辅助系统。在
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一些高能耗工况如加速爬坡等情况下,电动机能够适时激活,给予发动机必要的辅助动力,达到节能减排的目的;但在能耗相对较低的情况下,发动机会给蓄电池组进行自动充电。该汽车还带有制动能量回收系统,所回收能量也存储在电池组中。通过测试,该款混动汽车的综合油耗减少了近16%,由原来的9.8L/100km 减少到8.2L/100km,百公里等速油耗(90km/h)低至5.5L。
2.丰田卡罗拉双擎
卡罗拉双擎搭载一套由1.8L阿特金森汽油机和电动机组成的混动系统,综合功率在100kW(136PS)左右,从20km/h加速到50km/h的时间为3.1秒,官方公布的百公里综合油耗为4.3L。据悉,卡罗拉混动的混合动力蓄电池提供8年20万公里保障。
3.奥迪A3 e-tron
奥迪A3Sportbacke-tron是奥迪第一款插电式混合动力豪华轿车,也是奥迪家族首个纯电动行驶里程达到50km的车型搭载了精心调校的1.4TFSI发动机,输出功率可达110kW,最大扭矩为250Nm。该发动机通过全新设计的6速e-S tronic变速器与一台输出功率为80kW的电动机实现动力连接。在发动机和电动机协同驱动下,A3 e-tron可实现150kW的最大系统功率和350Nm的强大系统扭矩。纯电动行驶从0到100公里/小时加速只需7.6秒且最高车速可达130km/h,混动行驶最高车速可达222km/h。
对于新能源汽车而言,混合动力汽车的角色仅是现阶段的过渡产品,在纯电动汽车技术并不成熟、成本居高不下的情况下,混合动力汽车是目前油耗最低、最环保的绿色车型。于此同时,我们也看到,混动车的成本较普通车型还是较高,因此在国内的购买人群依旧不足,所以还需要国家大力扶持。[8]
五、发展面临的问题和解决方案
目前,混合动力汽车所需要解决的问题包括以下几个方面:其一,进行动力分配装置和能量管理系统的研究。其二,开发具备能量密度高和功率比高的经济实用电池。其三,混合动力系统本身结构较复杂,维修比较困难,生产成本高,售价较普通汽车高出2-3倍。其四,建立更先进的驱动系统分析模型(包括静态和动态的),进行计算机仿真分析。
具体来讲要进行下面几项关键技术的研究:
(一)控制策略技术
为了能够充分发挥混合动力汽车的潜力,使其动力总成系统协调行驶,建立先进合理
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的能量管理控制策略以及对现有的控制策略进行优化非常重要。HEV产品在研究开发过程中最关键的环节是依据不同的混合动力驱动系统制定和优化其控制策略。控制系统的开发应用先是根据采集到的负荷和转速等数据,计算出与之对应的输出功率需求,再计算出以最高效率为基点的原则,分配到内燃机与电动机上的功率值,即实现内燃机与电动机的最佳的功率分配比。然后,根据控制系统提供的功率分配比,求出驱动电动机的功率值和其它与之有关的数据,给出内燃机的控制参数和电动机的控制参数。同时,驱动执行器需要完成这两个层次的工作控制。这样就可以使混合动力汽车在控制策略的优化下以最佳状态运行。
(二)混合动力单元技术
在混合动力汽车结构配置中,热力发动机又称为混合动力单元。为了提高燃料经济性、降低废气排放和动力性要求,那么对混合动力单元必然提出更高的要求,例如要求混合动力单元能够快速起动和关闭,而且燃烧效率值必须达到一定要求等。目前对混合动力单元的研究内容主要集中在以下几个方面:一是燃烧系统的优化处理;二是尾气处理技术研究,主要是高效的尾气催化系统;三是代用燃料的研究。
(三)存储技术
在混合动力汽车上,蓄电池电池组的开发和充放电特性的研究是关键。现在,镍氢电池和锂离子电池己可达到混合动力汽车的使用要求,但仍有制造成本高或寿命不长等缺陷。从发展看,能量储存装置的研究应该包括以下几个方面:一是电池组设计和制造方面的改进,最大限度地降低制造成本,改善电池的性能和提高寿命。因为适用于混合动力汽车的电池必须有较高的比功率,要求功率与能量比值大干20W/wh,使用寿命能够达到10年,至少循环使用12万次;二是研究电池内部的连接、检测、监控。三是最优化的电池的热能管理及剩余电量管理系统。此外,电池的剩余电量将直接影响到混合动力汽车的经济性和尾气排放性,因此需要有最有效的测试方法和控制装置。 纵观国外混合动力轿车技术的发展现状,总的来说可以从以下几个方面改进:
1.大部分混合动力轿车项目样车开发和试制已经结束
其实用化面临的重大障碍还是成本相对较高,消费者的环保意识不够,那么价格就是难以市场化的最大障碍。因此,尽可能采用相对成熟的技术、降低整车制造成本,成为混合动力汽车技术发展的整体趋势。
2.研究开发应用于混合动力汽车的先进技术
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比如燃料电池技术、车身轻质技术、直喷式柴油发动机技术和先进的热机、电机驱动系统,汽车制造水平是衡量一个国家工业水平的标准,所以加大最高新技术的研发,是各国汽车生产商全力解决的重要技术问题的保障。
3.由于混合动力轿车技术自身的特点
一辆汽车有两万多个零件,混合动力轿车专用零部件的开发和批量生产也将成为混合动力轿车技术发展的另一大趋势。
4.混合动力汽车具有很高的市场可行性
只有市场化才能进一步推进混合动力汽车整个行业的技术发展,但要想快速实现其产业化和商业化, 还需要政府和汽车企业创造良好的研究、开发、生产及推广环境。[9]
六、混合动力汽车发展策略探讨
(一)我国混合动力汽车发展思路
按照目前世界各国电动汽车发展趋势,混合动力汽车只作为一个过渡产品在未来的30~40年内拥有非常良好的市场应用前景,随着混合动力技术的发展,如混联型(SPHEV)等拥有高混合度、高环保节能性能、高工况适应性的车型将占领主要的混合动力车型市场。
从目前我国电动汽车的发展现状来看,消费者只是在理念上认可混合动力汽车和纯电动汽车,但是却只有很少数人愿意去购买这些车型,究其原因主要是因为国内混合动力汽车在制造成本、性能和使用方便性上的劣势。因此,我国混合动力汽车的发展应该以努力占领市场为突破口。同时加大力度研发,寻找最优处理方案,使其更进一步发展。混合动力汽车的动力分配系统、电池技术研发和能量管理系统非常复杂,由此产生一系列问题和挑战,其一是制造成本过高,性价比纯燃油汽车低很多;其二是维修困难,更复杂的汽车系统的维护需要更高素质的人才;其三是混合动力汽车充电基础设施的建设跟不上,使得给日常行驶中电池充电非常麻烦。相对世界上其他混合动力汽车技术先进的国家,我国的汽车产业研究开发起步较晚,技术相对落后,大部分发动机等主要零部件甚至需要从国外进口。因此,想要突破日本丰田Prius这些高性价比成熟的混合动力汽车对市场的垄断,就需要国家政策和资金的大力支持,例如对消费者购买国产混合动力汽车实施财政补贴制度,广泛建设电动汽车充电站等基础设施等。除了政策上的支持,最主要的是要在关键技术上取得突破创新,因此提出以下三点建议。
1.加大国家政策引导
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虽然国家出台了一系列混合动力汽车的惠民政策,但是对于尚属新生事物的混合动力汽车来说还远远不够。目前,购买混合动力乘用车补贴仅仅为3000元,无法形成市场规模。所以,国家在接下来的补贴政策中(2016-2018年),对包括非插电式混合动力汽车在内的节能与新能源汽车给予补贴,对纯电动和混合动力汽车予以平行支持。接下来,政府可以比照国家正在实施的《新能源汽车技术创新专项工程》,尽快实施《节能汽车技术创新专项工程》,对自主研发和实施产业化的混合动力汽车技术成熟项目,实行点对点的政策(财政资金支持或税收减免等)扶持。
2.注重自主开发能力和自主知识产权
以前,我国的传统汽车产业一直是在不断引进和不断落后中徘徊。有了这样的前车之鉴,在开发混合动力汽车的问题上,我们必须要多开发自主生产,拥有自主知识产权的产品和部件。比如,我们现在在发动机电控方面有了很大的进步,有了我们的自身优势,奇瑞、吉利都有了自己厂家的专利技术,刺激了国内汽车生产商的神经。另外,我国还有着很多不同规模的混合动力汽车零部件生产企业,它们的发展是否健康稳步,和混合动力汽车生产商的发展息息相关,因此国家对这些企业也应给予同样的政策扶持。这些零部件生产企业在市场开拓期往往在成本、资金等各方面的存在着压力,国家应在此时给予政策上的支持。如将关键零部件企业纳入国家“工业强基专项行动”政策扶持范围,作为推广普及非插电式混合动力汽车的重点装备项目给予国家财政资金补贴,刺激国内汽车生产商敢于在产品研发和生产线建设上有高额的前期投入,也保证关键零部件的基本生存需求。
3.降低成本赢得市场
目前看来,混合动力汽车推广最大的障碍是价格。大部分消费者在购买汽车产品时,价格是首要考虑的因素。而降低混合动力汽车的成本,电池技术的进一步发展将成为关键。电池需要解决关键性技术要有以下两个方面:其一,要有较高的比功率,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需求;其二,必须采用热能控制管理,要满足严格的排放标准。2013 年,丰田在常熟建立的研发中心开业,这是首次在日本以外的地区建立具备混合动力技术研发能力的研发中心,其主要业务内容包括节能电池、新能源车的零部件本地化研发,适合中国市场的汽车及发动机研发以及培养本地人才。相信在国外厂商避免关税,国内厂商加大投入力度成本降低以后,混合动力的普及率比现在会高很多。
我认为,从中国的国情出发,公交电动化将成为新能源汽车市场推广的重点。而成本相对较低、续航里程长的插电式混合动力汽车最适合进入家庭。随着2015年10月12日
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