某大学汽车工程研究院的汽车动力系统研究课件.doc

交换意见部份：在政府的要求下各汽车厂商都努力设计和生产符合欧3排放标准车型供给出租车公司和市场。部份车厂达到了此目标。但生产欧4、欧5排放标准都准备好了吗？厂商回答相信都是否定的。国家和市民肯定会说若有符合欧4和欧5排放标准车辆多好啊！最理想是所有车辆都符合欧5排放标准，我们都市有新净的空气。解决油耗是另外一个重大议题和需攻克的困难。在国内看不到有车厂其车辆对油耗效果的改善攻关有较大的突破或整体的改变，对于提高能耗和环保效果，技术研发部们和汽车业界有4个方案：柴油动力, 氢燃料动力, 油电混合动力, 和纯电动力,柴油动力: 柴油发动机使用可提高能耗效果15，但柴油发动机较贵，柴油的排放在个别国家地区不被接受，但排放这情况已有改善，特别在欧洲地区车辆使用柴油发动机较多。氢燃料动力: 最理想的能源是氢气，它取之不尽排放仅是水。有使用氢气作燃枓的样车，但它仅是概念车而己。因为它造价100万美元，那里有氢气供应站呢？另外制出氢气可使用的成本也很高。这是一个远远还沒有到来的时代。纯电动力: 纯电动力可降低能耗使用成本又没有排放，但它有续行问题是不可能每100公里后停下去做4-6小时的充电，所以纯电动车仅可在有条件的环境下被使用。油电混合动力:油电混合动力车可提高油耗效果和减少排放，日本丰田巳经卖了不少。它可提高油耗效杲35和减少部份排放。科技部长万刚也建议现在走油电混合路子来发展较好。但日本人故意戏弄中囯人，丰田一款“普锐斯”油电混合动力车在外国售价2万美元，日本人在中国以28万人民币作为其最低起价。日本人不想给中国人民有好处。个别报道国内车厂有油电混合动力车，油电混合动力车可提高油耗效果和减少排放。但我们还不知国内车厂这款车上市时间或它现在最多是个影子而已。估计国内科研单位和车厂达到日本丰田现在的油电混合动力车技术水平可能需5年时间。但日本人的技术不是最好的。实际上我们有可使用的最好油电混合动力技术 (此技术是一美国公司的专利，听说丰田现油电混合动力技术也来源美国) ，它是目前全球汽车中最为实际和可行的节能/环保技术。它将电动车技术和油电混合动力技术结合，既可像电动车一样经外充电，此电能让电机单独驱动车辆行驶(电动车的作用，表现为耗能最少和无排放)，也可以在设定的电能耗用后用发动机单独驱动或电机、发电动一齐驱动（油电混合作用），但这里它的发动机被设计只等于一般车辆的1/4，所以它的油耗很小。但它不会减小动力，电机在适时输出动力相助，所以它可比一般汽/柴油车有更大的动力。此是既用油又用电的油电混合动力，美国兰德智库公司称它为15年內最好发展的车辆。它也被称为下一代油电混合动力车，而日本丰田的油电混合动力车是被称为现在的一代油电混合动力车(它总是耗用车载汽油来发电然后供其电机驱动车辆，能耗成本高且发电过程有排放)。这下一代油电混合动力车，人们又称它为电油混合动力车。因为它强调采用大电网电能，尤其可利用下半夜高峰用电外的时间来充电，它表现为能耗很低，使用成本少，利用好和无排放的多个优点。技术介绍部份：与其他车类型比较下面是电油混合动力车的介绍内容, 也包括电油混合动力车(或英文称Plug In Hybrid Electrical Vehicle)的特点和现有的油电混合动力车(或英文称 Hybrid Electrical Vehicle) 的特点比较，以及电油混合动力车、现有的油电混合动力车和一般的汽油车，此3者在能耗大小上的比较数椐。比较对象是人们称为油耗效果较好的丰田车辆，比较车辆车重都约在1，500公斤左右，动力性能和其他等都大致相同。电/油混合动力车(或 Plug In Hybrid Electrical Vehicle)技术原理是在车辆上装置2个驱动系统：电机和发动机。它们既可作单独的驱动又可一起作共同的驱动。电机的驱动是由电池组供电，此电是经外接大电网充上的(Plug In)。而现在一般混合动力是油/电混合动力车 (Hybrid Electrical Vehicle) 技术，也在车辆上装置2个驱动系统，即有电机和发动机可作单独的驱动又可一起作共同的驱动。但它的电是经发动机耗用车载油箱内的汽油来发电提供其电机作驱动的。这是电/油混合动力和油/电混合动力二者的技术设计原理主要区别。油/电混合动力使用发动机耗费车载汽油来发电效率较低（约35左右），并且过程有排放。而在双方都使用发动机来驱动时，此设计的电/油混合动力车发动机通常很小（约等于传统或一般汽车的1/4，例如它的一个样车是658CC或0.66升），而油/电混合动力车发动机仍旧较大（例如丰田的佳美油电混合动力它的发动机是2400CC或2.4升），这是电/油混合动力和油/电混合动力二者的技术设计原理第2个主要区别。所以若我们使用此电/油混合动力车或 Plug In Hybrid Electrical Vehicle技术设计中国的车辆，将可超越目前欧美日世界主要汽车生产商现在的油/电混合动力车 (Hybrid Electrical Vehicle) 技术设计不少，它是目前汽车上最好节能和环保的可用技术。下面有比较数椐：以下是此电/油混合动力车(或 Plug In Hybrid Electrical Vehicle)和丰田汽油车（它代表现在一般类型的汽车 ）以及丰田的油/电混合动力车(它代表目前美日油/电混合动力车) 能耗比较数椐：市区100公里（成本）高速100公里（成本）我们车辆市区用电高速用油时： 约14度 9.8元 3.9升 23.4元我们车辆市区和高速都用油： 3.7升 22.2元 3.9升 23.4元丰田佳美油/电混合车： 7.3升 43.8元 7.0升 42.0元丰田佳美汽油车： 11.5升 69.0元 7.6升 45.6元0.70元/每度电和6.0元/每升汽油，我们车辆指美国公司的电/油混合动力样车，这样所称因为我们公司与他们有合作。可以看到使用此技术的车辆可比丰田一般汽油车辆和油电混合动力车辆：减少1/2和2/3油耗开支成本，减了1/2和2/3排放(当使用油时比较2类其他车型), 减少3/4和6/7油耗开支，减了97的排放（当使用电时比较2类其他车型）。美国有些人仕将丰田的普锐期油电混合动力车改装，大致采用我们的原理，其市区或低速行驶时只用一般汽车耗油量的3，改装后其能耗效果可比丰田的油电混合动力车提高100。主要原因是：此电/油混合动力采用外接充电，此电能作电驱动行驶和使用很小的发动机，而油电混合动力采用车载汽油来发电效果低和较大的发动机有过载等情况，而一般汽车其油耗的效果比起现在的油电混合动力车更差。人们会问：当我们的小发动工作时若遇在路面情况是爬坡或提速时怎能保证足够输出动力？任何时刻我们的电机可受电脑程序指示加入一起作驱动的，所以它是有足够输出动力的。有实际参考资料如下：(我们的动力系统实图) 用0.66升发动机和100马力电机及CVT代替一般汽车3.0升发动机和自动变速箱，其动力系统为电/油混合动力(或Plug In Hybrid Electric vehicle)的解说：中型轿车上3.0升V6发动机大致有100匹马力，而其100公里油耗是：市区约14升、高速公路12升，我们的设计的电/油混合动力样车：其动力系统采用一个75仟瓦电机(约100匹马力)和一个0.66升发动机(约45匹马力)作2个既独立又统一的驱动系统，配15.4仟瓦时电池容量让75仟瓦电机作纯电力驱动, 例如市区或时速100公里以内行驶时，它能耗是100公里12度电。在高速公路匀速惯性行驶时它使用0.66升小发动机，但此小发动机它油耗仅是100公里3.0升。当车辆需较大的动力输出例如提速和爬坡时，各个独立的驱动系统原是并联式此时通过离合(有电脑程序控制)作共同输出，此有比一般车3.0升V6发动机（100匹马力）有更大的输出动力（共145匹马力）。它是既可用电即具低能耗无排放的电动车效果，又可在用油时有最低的油耗(电-油混合)效果，但比一般车辆有更好的动力性能。官方比较介绍美国官方网站: 有车辆油耗报告，2002年美国能源部，多个政府部们和科研单位、大学以及通用、福特等企业，也包括一批独立评估专家对现有或传统的汽车、油电混合动力车和电油混合动力车做了评估，一致认为最好效果的是电油混合动力车(有记录交件)。美日汽车/丰田油电混合动力车与我们此技术车辆油效比较如下：美国和日本轿车油耗日本丰田轿车 2007 Toyota Camry( 丰田佳美)油耗MPG ( city ) 21 miles, MPG ( highway ) 29 miles, MPG ( combined ) 24 miles市区21英里/加仑，高速公路29英里/加仑，平均24英里/加仑。美国通用轿车2007 Chevrolet Impala (通用雪佛兰)油耗MPG ( city ) 20 miles, MPG ( highway ) 29 miles, MPG ( combined ) 23 miles市区20英里/加仑，高速公路29英里/加仑，平均23英里/加仑。丰田油电混合动力车油耗 2007 Toyota Camry (丰田佳美油电混合)MPG ( city ) 40 miles, MPG ( highway ) 38 miles, MPG ( combined ) 39 miles市区40英里/加仑，高速公路38英里/加仑，平均39英里/加仑。我们此技术的电油混合动力车油耗MPG ( city ) 65 miles, MPG ( highway ) 59 miles, MPG ( combined ) 62 miles市区65英里/加仑，高速公路59英里/加仑，平均62英里/加仑。( 1加仑=3.78升，1英里=1.6公里 )。比较结果高速和市区的油耗效果我们比:美日汽油车提高100和200、比丰田油电混合车提高63%和55。我们的车辆也与他们车辆有相同或超过的动力性能并有起动更快速度。样车部件及技术参数上列我们所介绍电油混合动力样车其动力驱动结构图(Hybrid Power Train)It is driven using an electric motor and/or an engine, which are combined in a parallel hybrid power-train. The electric motor and engine are coupled to a continuously variable transmission (CVT), controlled by an onboard computer system operating under a charge depletion control strategy. The electric motor provides all driving power at low speeds, and at higher speeds the engine provides the primary power and the electric motor supplies extra power during hard accelerations and high speeds (above 75 mph). Using this strategy, engine idling and low speed, low toque engine use is eliminated. The battery pack is only charged from the wall plug and regenerative braking as opposed to onboard electricity generation from gasoline. This strategy maximizes energy efficiency while minimizing emissions.每次充电后或使用发动机作紧急发电前，它可高速行驶400英里或640公里或市区行驶250英里或400公里，13秒内它可从0加速至时速60英里/小时或100公里/小时，它的最大时速125英里或200公里，市区油耗64英里/每加仑或100公里/3.7升，高速公路61英里/每加仑或100公里/3.8升，其总动力142匹马力。它充电后的使用效果最好，假若不作充电，它表现为油电混合动力性能和效果但比一般油电混合车要好。它的主要特点和技术问题概述：车的主要特点：燃油经济性比普通汽车提高2-5倍，汽油消耗比普通汽车降低80-90，超低的CO2 排放，满足任何的排放标准要求，在城市内行驶基本实现零排放，整车性能与普通汽车相比有很大提高，车重与普通汽车一样没有增加，电池控制策略：可经外充电更可以在夜间充电，110伏电压充电约6小时，220伏电压充电约3小时，开始行驶时完全是电池电力驱动，直到电池电量降到20时汽油发动机开始工作提供动力，但是发动机并不给电池充电，电池电量维持20不变，万一停电或者忘记充电怎么办？这是没有任何问题的，因为最低的电池电量维持在20，这时候它同一般油电混合动力车一样，保持较低的油耗和排放。也具有一般油电混合动力车的性能如吸收刹车动能，不过经常给电池外充电你有办法得到最好油耗效果提高和改善。在不使用高成本新材料的情况下，保持车重不变：减小发动机的尺寸，约为普通汽车发动机体积的1/3，在车内大量使用更轻的电子附件，去掉发动机所有附件，使用的机械零部件只为普通汽车的20，用无级变速器替代自动或手动变速器，去掉倒车档、扭矩转换器、起动机、发电机、稳压器、发动机水泵等部件，使用最新的长寿命高能电池，简化机械传动系统设计，大大提高能源利用效率并大幅度降低成本，部件大量使用电子控制技术，因而更加高效，怎样使用车的燃油经济性提高一倍而能够维持电池充电？发动机工作在最高效区域，没有空转，收集尽可能多的刹车能量，通过CVT控制使电池的循环降到最低，去除所有的发动机附件，包括所有泵体，大大降低附加损失，计算机协同控制技术：分布式计算机控制系统，能够很容易与多种电子和机械组件接口，减少线路的使用从而提高可靠性。生产可行性和市场前景：市场前景比一般汽车价格略有上涨，但是高出不到30的价格却让人们拥有真正的电动环保车，低能源消耗、安静、减少维护、增加许多新功能，性能有所提高0-100公里加速时间缩短，真正的环保车，每年去加油站的次数大大减少，更加方便，生产可行性汽油使用降低80-90，在城市内可以基本实现零排放，不需要进行基础设施的建设，使用目前的加油站和到处都有的电源插口就足够，3年以内即可实现全能力生产，改装后可以适应新型的燃料，比如天然气CNG酒精或者氢燃料，其他：平衡昼夜电力，总结和结论可外充电油电混合车是目前解决能源危机和环境问题的低成本解决方案，只需要少量的投资就可以投入生产，不需要制造工艺和燃料供给方便的改变，从长远角度考虑，可外充电油电混合车可以促进社会能源系统朝电力方向发展，因为它将减少50-90的汽油消耗，在新的汽车能源动力系统比如燃料电池得到应用之前（目前来看是一个相当长期的过程）可外充电油电混合车可以作为长期的过渡解决方案。中国现有传统汽车技术水平整体可以说落后欧美日半代，在油电混合动力车辆上整体落后一代，中国目前没有生产，如果我们引进此技术与你们大学汽车工程研究中心合作，然后最终投放中国汽年生产厂商，将给中国汽车业带来革命性的改变，大大提升中国汽车水平，超越欧美日一代，此结合中国制造的低成本优点，那么将来15年世界市场将是大部份为中国人制造的汽车。行业和市场对此类车辆的需求：丰田准备将它产量的一半制造成其设计的油电混合动力车(丰田车辆年产量800多万部)，福特和克莱斯特也推出他们自已的油电混和动力车到市场，专家估算末来10年将有30车辆为油电混和动力，美国兰德公司(专为政府和大国际企业作政策服务的公司)认为既油又电的汽车制造是现今开始15年内最宜投入的項目。我们的技术是既用油又用电，丰田的不是。丰田是需耗用车上油箱汽油去发电(间接和多个能量转换过程)，比经直接外充电来获得电能成本高，丰田在耗用车上油箱汽油去发电过程中也选成与传统汽车同样的排放。也可以这样来区分：以丰田为代表的是现在的技术，我们的是更先进的下一代技术。 那么油电混合动力车的市值有多大呢？中国去年车辆生产量有720万部，它的年量产在今年和往后几年也会逐渐再上升，若5年內将其中10制造成油电混和动力，在10年內将其中30制造成油电混和动力是实际的，那么油电混合动力车的市值有多大呢？以未来5年內每年国內年产量平均800万辆汽车,10制造成油电混和动力即有80万辆，设:其中10为单价80万的大车即80万辆， 此个市值是 6,400亿，其中20为单价30万的中型车即160万辆，此个市值是 4,800亿，其中70为单价18万的小轿车即560万辆，此个市值是10,080亿入, 那么大中小型车合计5年内每年有总市值21，280亿的需求。第5年后至第10年内国內年产量平均1,000万辆汽车, 30制造成油电混和动力即有300万辆，设:其中10为单价80万的大车即100万辆， 此个市值是 8,000亿，其中20为单价30万的中型车即200万辆，此个市值是 6,000亿，其中70为单价18万的小轿车即700万辆，此个市值是10,500亿入, 那么大中小型车合计第5年后至第10年内每年有总市值24,500亿的需求。以上仅为中国內部市场的。但全球现每年汽车产量7，000多万部，中国从现在开始将有相当多的车辆出口，估计在2015年中国会年出口近1，000万辆汽车。那么这又是一个每年24，500亿的可生产制造的市值。市场对此类车辆需求甚大，行业和产品的发展也是朝此方向，此美国公司的技术是成熟可用的，从94年起他们的专家巳经帮客户先后装了10样车。因为技术先进和设计优越，可创造的前景将比上面介绍更为广阔。因为技术是唯一的，比现有油电混合动力先进一代，此保证我们有比欧美日现大车厂更大的竟争力，此投入也使我们带动中国汽车行业和市场，对国家、社会和企业以及消费大众有极大的好处，我们拥有全部有利的成功因素和条件。此技术和产品优势：目前全世界范围內沒有任何汽车企业(包括研究部们或公司)可造出如此高效节能/环保技术般的车辆，几年內也没有，因登记为专利有知识产权保护。即使几年后个别外国或国内的企业有其他节能/环保车辆上市，国內市场是每年近万亿市值，全球市场每年更是几万个亿市值，市场也足够大可有几家类似产品的存在。尽管如此我们的车辆还是优势于其他任何竞爭对手。此技术结合中国汽车制造业生产力，可在中国汽车行业、全球汽车行业以及中国汽车和全球汽车市场形成有唯一的优势。例如：比起丰田油电混合价格，我们生产出来的车会少一大截，但动力性能一样而油耗又少许多(达50)。以下是可以参考的生产成本或销售价格(假若应用在国内一些车型上)：丰田普锐斯油电混合动车国内价28万/国外价16万 我们的电-油混合动力小轿车12万 丰田佳美油电混合动车国外价21万 我们的电-油混合动力轿车15万 丰田Highlander SUV油电混合动车 国外价30万 我们的SUV电-油混合动力车18万 中国的小轿车约7.5万人民币左右，去掉原发动机，减少其他部件的使用后，它的成本在5.5万左右，新的动力系统成本是4.5万左右，所以结合中国制造此类小轿车在12万左右。中国的中型轿车约11万人民币左右，去掉原发动机，减少其他部件的使用后，它的成本在8.0万左右，它的新动力系统成本是5.5万左右，所以结合中国制造此类中型轿车在14万左右。中国的SUV越野车约14万人民币左右，去掉原发动机，减少其他部件的使用后，它的成本在10万左右，它的新动力系统成本是6.5万左右，所以结合中国制造此类SUV越野车在17万左右。此介绍目的是让你们大学汽车研究院了解到此技术的存在，它的先进和成熟以及可使用性，此类车辆它的市场需求和存在，对此我可为你们引进此技术出力，结合你们的条件和能力，然后我们双方向中国汽车业界推广，以便使中国汽车业的技术提升，也为中国汽车创造世界市场，减少中国对石油使用过份依赖，减少车辆因使用汽油造成的环境受损害，车辆运输部们和消费大众都减少油耗成本。另一个很有效又可直接开展的项目分析：这是一个出租车项目，现在国务院有要求，各省市领导必须要在节能减排工作上有表现,请看以下报道：我国省级领导换届将考核节能减排 2007年08月27日02:06 新京报本报讯 (记者杨华云)“节能减排”的严峻形势将使中国尽快建立科学的干部政绩考核体系。将于下半年开始的全国省级领导班子换届中，节能减排工作将作为综合考核评价的重要内容。“节能减排形势仍然十分严峻”昨日，国家发改委主任马凯受国务院委托，向全国人大常委会作国务院关于节约能源保护环境工作情况的报告。尽管2007年上半年节能减排出现了新的进展，万元GDP能耗和二氧化硫排放均实现了降低，但马凯并未表现出乐观，而是用“形势仍然十分严峻”来表述。除了上半年高耗能、高排放行业过快增长的原因外，一些地方过度开发、不计代价发展的恶果不断暴露，主要污染物排放量已远远超过环境容量。节能减排问题不解决，马凯总结出将带来四难，“资源难以支撑，环境难以容纳，社会难以承受，发展难以持续。”缺乏科学的干部考核体系成为了主要的矛盾和问题之一。马凯表示，许多地方对干部的考核仍主要侧重于经济增长、招商引资等，一些地方把GDP增长作为硬任务，节能减排作为软指标。财政税收政策的不完善也影响了节能环保产品的推广。2010年前污水处理费标准提高到0.8元/m3以上为确保实现今年的节能减排目标和“ 十一五”总体目标，强化领导政绩考核成为了国务院为下半年工作“开出的第一个药方”。马凯透露，在下半年开始的省级领导班子换届考察中，将把节能减排工作作为综合考核评价的重要内容，切实加强对地方政府领导班子和领导干部节能减排工作的考核。制定发布节能目标责任评价考核实施方案、主要污染物排放总量考核办法，将考核结果作为对地方各级政府领导干部政绩考核的重要依据。今后还将实行节能减排问责制，为顺利推行该制度，将公开节能减排信息，奠定社会监督基础。我认为对此国务院的要求省市级领导应有很大的压力，但这也是一个机会。我们可以通过给某省市领导建议这个实际可行的节能减排计划从而来开展我们这出租车项目，因为它是很容易在一个省市地区的城市出租车上实施和带给这一地区很良好的节能环保利益，它的开展就可以使省市领导节能减排工作有好的表现。据估计一些省市地区内(指某个单独的省份)可能共有近3-8万部出租车的数量，每一部几乎平均每天有18小时在行驶中耗费大量汽油和释放许多废气。一辆1.6-2.0升发动机排量的出租车，以每天300公里计算，其耗油是36升左右。另外在排放清洁度上目前仅有部份出租车勉强在欧3排放标准。不少城市出租车还留在欧2排放标准排。欧3标准是我们最为底线的要求，而汽车的排放是造成城市空气污染最主要原因。有什么技术可使一个省份内其所有城市数万部出租车很好实现节能减排呢？应用我们的技术来投放就可以做到。我们在上面与丰田的车辆作了比较，假设我们设计这类电油混合动力车技术提供车厂生产，生产后它供应作国内省市地区的出租车使用，这将帮助地方收到很大的节能减排效果。下面我们将它与现有出租车就能耗 大小来比较(以我们车辆有150公里行程用电的电机驱动，往后行程用油的发动机驱动的设计为标准)，比较取300公里为出租车每天行程，它有以下结果：市区或低速成本后150公里成本每天总成本150公里高速我们电油混15度电12.00元4.5升汽油27.00元3900元合动出租车：现有出租车：18升汽油108.00元18.00升汽油108.00元216.00元此以每度电=0.80元，汽油每升=6.00元计算。我们设计的电油混合动力车做出租车每车每天有效利用15度电且上交12.00元，每天少用31.5升汽油节省177元。在市区无排放(比欧5排放标准还好)，在使用汽油时，比现有出租车每天少燃烧31.5升汽油而减少绝大部份排放（减少7/8）。采用在大电网后半夜进行充电，这是利用若没这有效的利用，大电网下半夜电量是白浪费掉。此类车辆的制造成本仅比一般汽车贵3.5万元左右。但我们的电油混合动力出租车每辆每年可比一般出租汽车在能耗成本上节约64，605元，还有其他效益存在，这大大减轻了我们目前因使用过多汽油而造成国家、企业和社会付出的巨大成本。请看以下数椐：以一个省份内有3-8万部出租车来统计，每天将有以下贡献数据：利用45-120万