论述汽车工程技术研究热点与方法——王英杰20100666车辆二班.doc

论述汽车工程技术研究热点与方法王英杰 车辆工程二班 20100666车辆工程从初期涉及到力学、机械设计、材料、流体力学、化工到今天拓展至与机械电子工程、机械设计及理论、计算机、电子技术、测试计量技术、控制技术等学科相互渗透、相互联系，并进一步触及医学、生理学及心理学等广泛的领域，形成了一门涵盖多种高新技术的综合性学科和工程技术领域。车辆工程是研究汽车、拖拉机、机车车辆、军用车辆及工程车辆等陆上移动机械的理论、设计和技术等问题的重要工程技术领域。车辆在现代社会中使用广泛，它关系着中国经济建设支柱产业之一的汽车工业及交通运输事业的振兴和发展，并对农业现代化和国防装备现代化具有重大的影响。纯电动汽车的发展受到世界各国的重视，各主要汽车公司积极参与，在产品研发、示范和试用方面取得了很大进步。在电池技术突破尚未明朗前，国外纯电动汽车的发展重点一是发展小型乘用车，二是发展大型公交车、市政、邮政等特殊用途车辆。为满足用户使用需求，通常采用增程式方案，在纯电动汽车上增设常规能源系统为车辆补充电能。纯电动汽车的攻关重点集中在提高电池性能、降低成本方面。国外混合动力汽车技术日臻成熟，产品陆续进入市场。通过应用提高了系统的实用化程度和产业化水平。混合动力汽车的技术优势已经成为各国汽车公司的竞争优势，正在改变汽车行业的市场格局。国外在混合动力汽车的应用方面充分考虑到不同市场的需求，结合技术的难易程度，以及综合考虑产品的实用性、成本的可接受性。国外混合动力汽车技术发展趋势主要包括，在混合度上，随着电池技术的逐步成熟，逐渐提高混合度以实现传统能源向电气化转化;在机电祸合方式上，前期将以并联为主，并且从单电机并联、双电机并联向双电机混联方向发展，后期将向插电式方案发展，实现向纯电动方案过渡;在动力系统结构方面，将向更高的集成度发展。根据车用能源的发展情况，有两种趋势:一是发动机与电机集成，以适应多种燃料体系。二是以传动系与电机集成为主，以向电动化转型。国外汽车公司将发展燃料电池汽车作为重要战略方向，并投入相当大的人力、物力、财力进行攻关，取得了重要进展。短期内由于燃料电池技术无法根本突破，燃料电池汽车不能形成市场化，不是近期产业化推进的重点。燃料电池汽车技术发展趋势包括，燃料电池模块化趋势，单个燃料电池模块的功率范围被界定在一定的范围之内，通过提高产品性能实现模块化组装，以满足不同车辆对燃料电池功率等级的要求;通过采用混合动力技术优化蓄电池和燃料电池的能量分配，以有效提高燃料电池的寿命、降低系统成本;燃料电池汽车技术攻关的焦点是提高可靠性、耐久性。我国在动力电池方面取得的主要进展包括:一是材料方面，我国动力电池主要原材料资源丰富，产业化发展有保障。铿离子电池负极材料已实现国产化，产品性能处于国际先进水平。磷酸铁铿材料生产企业众多，能满足动力电池使用的较少。但离子动力电池隔膜材料已研发出样品，性能有待改进。镍氢电池发泡镍已实现国产化，产品销量居世界前列;二是动力电池及其成组技术方面，铿离子电池已形成产品系列，能支持样车和示范车型。铿离子电池的安全性能指标取得明显进步。镍氢电池已形成产品系列，产品性能已有明显提高，部分可与量产车型配套。国内企业规划扩大投资，积极进行产业化准备。存在的问题包括:一是在电池材料方面，磷酸铁铿材料批次稳定性差，导电性存在差异。国产动力电池隔膜产业化尚待时日。贮氢材料和氢氧化镍无法完全满足动力电池要求，需要后处理;二是在电池及其成组技术方面，磷酸铁锉电池成品率低，成本高。动力电池产品一致性不好。电池和材料的生产设备厂家研发制造能力薄弱。电池管理系统系统功能简单，性能较差，产品可靠性差。上世纪90年代以来，我国车用驱动电机系统的研发得到了政府的高度重视和大力支持。进入“十一五”以后，国家和企业投入进一步加大，车用电机系统产品不断增多，技术水平大幅提高。目前我国车用驱动电机主要有交流异步电机、开关磁阻电机、无刷直流电机、永磁同步电机等。各企业已基本具备自主研发能力，各类型电机系统可实现整车小批量配套。“十一五”以来，我国虽然在车用驱动电机技术上取得了很大成绩，但是部分材料、部件研发能力弱，关键元器件依赖进口，产品性能与国外仍有差距，主要问题包括:一方面是电机原材料、部件研发能力较弱，其中硅钢片性能与国外存在差距，电磁线绝缘性能与国外差距较大，生产能力弱，电机高速轴承依赖进口，快速接插件依赖进口;二是包括传感器、IGBT功率模块、集成芯片以及汽车专用接插件、高压继电器等控制器核心部件主要依赖进口，成本较高，影响我国电动汽车产业化推进;三是包括机电集成化在内系统集成能力有待提升，目前，电机控制器的体积、重量相对偏大;四是制造工艺水平落后，产品可靠性、一致性差;五是产品电磁兼容水平有待提高;六是产业化规模较小，成本较高;七是驱动电机系统标准有待完善。为应对世界紧迫的能源及环保形势对车用能源及动力系统的挑战，同时在交通能源战略转型过程中抢占先机，日本、欧洲和美国都基于本国情况制定了新能源汽车发展技术路线。纵观美、日、欧等发达国家新能源汽车发展技术路线，我们可以看出有以下共同点:各国都认识到减小石油依赖是最优先的发展目标，并由此确定了发展新能源汽车的战略，并明确了新能源汽车发展路线。新能源汽车发展的顺序是:混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车，混合动力汽车是近期产业化的重点，纯电动汽车是研发重点，燃料电池汽车为未