关 键 词：

公交车 中度 混合 动力 系统 底盘

资源描述：

4171公交车弱中度混合动力系统底盘,公交车,中度,混合,动力,系统,底盘

内容简介：

? ?文章编号: 1004- 051X(2002) 03- 0015- 04混合动力电动汽车进入实用化的关键因素邢伟岩, 宋振寰, 周雅夫(大连理工大学, 山东? 大连? 116024)摘? 要: 通过详实的分析认为混合动力汽车是完全可以进入实用阶段的。为此提出了决定混合动力汽车充分发展并实现商品化的技术与非技术等因素, 以及需要把握好技术与市场的关键因素。关键词: 混合动力汽车; 实用化; 关键因素中图分类号: U48? ? ? 文献标识码: AKey Factors on Practicality of Hybrid VehicleXING Wei- yan,SONG Zhen- huan, ZH OU Ya- f u( Dalian Industry Technology Univeristy, Dalian,Shangdong 116024,China)Abstract: With the detail analysis,it is concluded that the HEV can capture market sufficiently. The pa?per, therefore,brings forward the key technology and nontechnology factors for the well development andcommercialization of HEV, as well as the essential factors for good understanding of the technology andmarket.Key Words: Hybrid Vehicle;practicality; key factor收稿日期: 2002- 06- 25基金项目: 国家? 十五 863 计划项目(2001AA501513)作者简介: 邢伟岩(1977- ) , 男, 哈尔滨市人, 工学硕士研究生,从事汽车研究; 宋振寰( 1956- ), 男, 大连市人, 教授, 从事汽车发动机排放研究; 周雅夫(1962- ), 男,大连市人, 副教授, 从事汽车电子控制与研究。1? 引言90年代以来,几乎全球所有的知名汽车厂商都在投入巨资进行混合动力汽车 ( Hybrid Electric Vehi?cle ,简称 HEV) 车型的研制与开发工作。但是发展HEV 的反对派则认为HEV 仍然存在的那些尚未解决的核心问题, 必将导致生产成本无法降低、产品性能不够稳定,从而丧失与传统燃油汽车在价格、性能等诸多方面的竞争力;而且在市场方面, 更缺乏一个良好的外部条件和必要的经济氛围。本文提出了若干影响 HEV 市场占有率的技术、市场方面的关键因素, 并对其进行分析,证明了只要能够把握好这些关键性因素,混合动力汽车是完全可以在 10 年内充分占领汽车市场, 并成为汽车市场中的主角的。2? 混合动力汽车概述2?1? 混合动力汽车的发展背景日益增长的环境和能源问题促使汽车工业对各种排放方式的选择进行研究。这其中,开发电动汽车( EV) 被认为是一种最为环保的解决办法。然而电池能量储存的限制以及其他诸如寿命、价格等因素却导致了电动汽车在销售市场上处于濒于失败的境地,而且因在短时间内无法突破 EV 的核心技术,这种困境还将长期存在下去。在这种情况下,融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车 ( HEV) 则成为了解决问题最现实的途径。2?2? 混合动力汽车的分类混合动力电动汽车是将电力驱动与辅助动力单元( Auxiliary Power Unit, 简称 APU) 合用到一部汽车上。这个辅助动力单元一般采用 1 台 !发动机 发电机#组,发动机可以始终在最佳工作点上驱动发电机或直接驱动汽车,发挥排放少、效率高的特点;同2002 年第3 期第 27 卷总第 101 期广西交通科技GUANGXI COMMUNICAT ION SCIE NCE & T ECHNOL OGY15 ? ? ?特 ? ? 稿时, 电池又可不断的得到发电机的补充充电。从而,在减小电池容量和体积的同时提高了汽车最高速度,加大了续驶里程, 延长了电池的使用寿命。混合动力汽车的基本结构主要有串联式、 并联式和混联式三种,它们的结构分别如图 1、 图 2、 图 3 所示:图 1? 混合动力汽车串联式驱动方式图 2? 混合动力汽车并联式驱动方式图 3? 混合动力电动汽车混联式驱动方式其中,丰田的混合动力汽车 PRIUS 采用的就是混联驱动方式。其上的发动机、电动机即可独立驱动汽车,又可同时驱动汽车。动力分配装置用于将发动机的动力传递给传动轴和发电机,发电机产生的电能一部分用于驱动电动机,另一部分则变为直流电给电池充电。2?3? 混合动力汽车的优势它与燃油汽车、纯电动汽车及一些采用代用燃料的汽车相比, 具有节能性、环保性、使用成本低等方面的优势。首先是使用成本的优势。燃油汽车的效率平均为12%左右;而混合动力汽车因采用两种动力组合的方式, 其发动机和电动机可根据车辆行驶工况的变化而采用不同的驱动方式,因此系统的平均效率可保持在30%的较高水平,燃油效率可达到现有燃料车的 2 倍以上。图 4 为HEV 节能优势的对比图:图 4? 两种车每升汽油的行驶里程其次是环保的优势。图 5 是不同种类汽车的 CO排放示意图,我们可以直观的看到:排放最低的是燃料电池汽车和电动汽车, 其次是混合动力汽车, 其排放量只有大约为普通燃油汽车 50% 的排放量。图 5? 各动力源的 CO 排放量 ( 在 10?15工况下行驶)3? 混和动力汽车走向实用化的技术因素能否解决混合动力汽车的几项关键技术,将直接影响到混合动力汽车的产品性能、生产成本以及消费者对 HEV 的青睐程度。因此 HEV 要大量的进入市场, 在其产品特征上必须具有高比能量和高比功率的能量存储装置, 低成本、高效率的功率电子设备和燃料经济性高、排放低的发动机。以下关键性技术的解决, 将成为决定 HEV 向商品化充分发展的重要技术因素。3?1? 能量存储装置能量存储装置 ( 电池) 需要具有较高的比功率,16? ? ?广西交通科技以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要;同时,能量存储装置必须采用热能控制管理,要有较高的比能量、较长的使用寿命和低廉的制造成本。解决上述问题,可从以下几个方面入手:3?1?1? 研究电池内部的连接、检测、监控以及便于将整个电池子系统安装在汽车上的支撑机构。3?1?2? 电池设计和制造方面的改进,降低制造成本,改善电池的性能和提高寿命。3?1?3? 进行有效的电池热能管理及剩余电量管理。3?1?4? 需要有效的测试及控制电池剩余电量的装置,因为这将对混合动力汽车的经济性和排放产生直接的影响。3?2? 混合动力汽车的专用发动机混合动力汽车发动机需要频繁起动、关闭,这将使驱动系统和附件 ( 如空调和动力转向等) 的电能管理变得复杂, 因此需要拥有先进的检测和控制系统;其次,现有的以热力发动机为主的混合动力单元在将燃油转化为有用功的同时, 需要提高转化效率,同时还要满足现存的严格排放标准。为此可以对现有内燃机进行改进,例如采用Atkinson 的高效率、高膨胀比工作循环、紧凑型倾斜式挤气燃烧室以及铝合金缸体的方法, 来放弃高功率而追求高效率,而功率的调峰任务交由电机承担。另外一种办法是采用诸如燃气轮机、斯特林发动机、燃气发动机等其他热机, 利用它们各自的优势来构成混合动力系统。3?3? 采用集成的电力电子模块混合动力汽车的电力电子器件必须达到减小尺寸、减轻质量和降低制造成本的要求。为此可采用集成的电力电子模块,该模块采用现代电子集成技术,将复杂的电力电子系统集成在一个单一封装内,并以此实现对整车的控制。这其中要注意的问题是: 需要通过对散热技术和散热材料的研究来解决因发动机舱高温和芯片热量密度增加而导致的模块散热问题。 % 需要使用新型材料的电容器、并在制造工艺上采用改善金属基体的结构组成、高温焊接和传热效率高的封装技术来减小模块的体积和质量。3?4? 进行 HEV 的计算机仿真与分析需要建立更先进的驱动系统数学模型 ( 包括静态和动态的) , 并进行计算机仿真与分析,以期在较小的研究范围内和最短的周期内,寻找到技术突破口,并得到HEV 的最佳开发方案。硬件在环仿真 ( HIL) 是目前较为有效的设计方法。它是一种包含硬件的实时仿真,可使模型和控制策略满足实时要求, 同时控制策略也将得到修正以消除模型离散化的影响。4? 混和动力汽车走向实用化的非技术因素混合动力汽车若想进入实用化,并成为汽车市场中的主导产品, 经济环境与外部刺激等非技术因素是不可缺少的。其中下列几个因素起到了至关重要的作用。4?1? 政府对于HEV 发展的外部刺激和政策倾斜政府作为市场经济的宏观调控者,积极合理的运用税收政策、产业政策这两根经济杠杆, 能够很好的刺激混合动力汽车的发展,并使 HEV 在市场中表现活跃,提高市场占有率。例如, 当政府对购买混合动力汽车的消费者给予减免汽车消费税、或完全放弃各种其他税费的征收时, 必会大大刺激消费者购买 HEV 的行为, 并由此导致 HEV 在市场份额的扩大。与此同时,政府在财政收入上也不会有丝毫损失。因为当低排放的混合动力汽车被广泛使用时,政府在大气治理上的资金投入也会间接的大量减少,挽回的其他间接经济损失也会更为巨大。由此看来给予 HEV 在税收上的减免,政府和汽车消费市场均是受益的。信贷方面, 在政府的协调下, 金融机构可以通过为消费者提供较传统燃油汽车更优惠的利率、为汽车制造企业提供更优惠的贷款,来刺激 HEV 在市场上的发展。对于汽车制造、汽车研发企业而言, 当政府给予必要的产业政策倾斜和资金上的支持时, 也会大大刺激他们在 HEV 上的研发与生产力度,加速混合动力汽车占领市场的速度。同时在法规方面, 政府可制定更为严格的排放标准,将汽车产品的定位逐步引导到混合动力汽车的方向上来。4?2? 消费者对于购买 HEV 的愿望程度显然, 消费者购买 HEV 的愿望程度越高,其购买混合动力汽车的可能性就越大,HEV 在市场的占有率也就越高。多项调查与案例分析显示,消费者对于购买 HEV 的愿望程度潜力巨大, HEV 可以占领更多的市场。在一份 1998 年对德国民众的调查报告中显示,虽然 87% 的人认为环保问题肯定是购车时需要考虑的因素之一,但却只有 14% 的人愿意支付更高的价格去购买混合动力汽车。这似乎严重影响了我们发展HEV 的积极性。但是我们应该看到, 这种因HEV 成本偏高而导致的不利局面将肯定会不断改善,消费者对于购买HEV 的愿望程度会不断的增加。因为:2002 年第 3 期? 第 27 卷? 总第 101 期17 ? ? ?4?2?1? 毕竟现在的混合动力汽车相对燃油汽车而言,只是小范围甚至还未进入市场,民众与之接触甚少,对其并没有形成直观和现实的理解。当 HEV 真正进入市场, 其经济性、环保性所带来的收益切切实实的展现在每个人身边时, 它的市场占有率就会以近乎成倍的速度增长。4?2?2? 正如现今备受青年人推崇的多功能运动型汽车 ( Sport utility Vehicle 简称 SUV) 占有汽车市场的过程一样, HEV 与 SUV 存在很多相似之处。1984年,以 Jeep Cherokee 、Ford Bronco 等为代表的 SUV市场开始发展,时值今日其价格仍要高于与之相对应的采用卡车底盘的越野车 ( 在美国市场上,两者相差 8, 000) 但是其市场地位却从未动摇,且仍呈日益上升之势。这其中的原因就在于人们喜欢 SUV 带来的舒适驾乘性能,愿意为之支付更多的购车费用。同样,混合动力汽车也为人们提供了优于传统燃油汽车的性能,诸如使用的经济性、排放的环保性。随着人们对 HEV 的逐步认可,略高一点的价格也肯定不会成为人们购车的障碍。4?2?3? 同样, 日本民众在四年前就已经开始购买丰田的 Prius 混合动力汽车了,许多民众将这种汽车视为环保象征, 其销售势头也是良好的。与此同时美国的年轻一代, 也正逐步重视环保问题, 日常的文化观念、公众教育体系也更深入的渗透着环境问题。只要整个社会对于环保问题保持高度重视的大气候不变,人们对购买环保型混合动力汽车的愿望程度就会越来越强。近几年来将环境问题作为一种广告策略与卖点,已渐渐成为商家的流行趋势。而且在新一代人的心中, 越来越多的人在信仰地球是神圣的,保护它是每个人最为首要的职责。这种观念无论有意识与否,都已成为大众生活中重要的一部分,并变得越来越平常。因此,越来越多的消费者在强烈的环保意识驱使下, 支付稍高的费用去购买混合动力汽车也将变得越来越现实。4?3? 世界石油价格的动荡众所周知,世界范围内石油的储量每天都在以迅猛的速度减少,随着石油供需矛盾的日益加剧,以及若干国家之间在石油方面的战略争夺, 世界范围内的石油市场一直处在动荡之中,并且石油价格的波动频率越来越大, 且在长期呈现着上涨态势。因此,石油的价格问题将使消费者越来越厌倦燃油汽车的使用,从而转向使用燃油经济性更好和更为省油的混合动力汽车。同时,政府考虑到石油作为特殊的战略商品, 也会极力促使汽车厂商生产能够尽量摆脱过分依赖石油的传统燃油汽车。这样消费者和政府的双重行为将促使汽车制造厂商加大对 HEV 的研发与生产力度。与此同时, 汽车生产厂商在 HEV 这个产品上的不断推陈出新, 将会反过来刺激消费者越发青睐混合动力汽车。二者之间形成良性的互相促进关系。随着消费者对HEV 的逐渐认同, HEV 在市场中的地位也就随之得以确立。图 6 表示的即为石油价格对混合动力汽车市场的间接影响。图 6? 石油价格对 HEV 市场影响的示意图5? HEV 在市场上的良好表现初见端倪5?1? 在发达国家, HEV 市场已经日益成熟截止到 2000 年底,丰田的 ? PRIUS 在海内外的销量已近 10 万辆,本田的 ? Insight 也呈现了良好的销售势头。截止到 2001 年 8 月,美国通用的?EV - 1 、法国雷诺的 ? KANGOO 和意大利的? IVECO 等混合动力汽车也已上市。美国政府和其汽车公司通过著名的 PNGV 计划也在加快混合动力汽车的发展。预计最近几年世界各大汽车公司都会相继推出更多的混合动力汽车产品,其销售量也将会快速增长。我们已经看到,HEV 的商品化进程已经开始。5?2? 国内HEV 的项目已经启动,市场正在孕育我国已将混合动力汽车列入 ? 十五 计划,各项研究指标已经确立。2001年 4 月19 日一汽推出了第一款混合动力轿车 红旗 CA 7180 AE。2001 年 3 月清华大学与沈阳金杯签订了 ? SY6480 混合动力客车的研( 下转第 85 页)18? ? ?广西交通科技据需要,靠台阶自由面一组用 1 段电雷管,其它各组依次用大段别的电雷管串联连接,( 如图 2) 使用电爆击发各组导爆管的爆破网路, 应注意的问题有:必须采用同厂、同型号、同批生产的电雷管, 同一起爆网路上的电雷管,其阻值相差不能大于 0?3 ? ( 康铜桥丝雷管) 0?8 ? ( 镍铬桥丝雷管) ;% 联接了电雷管的网路, 未起爆前禁止电雷管的联接导线与工作船相接触,以防早爆事故的发生;& 起爆前对网路进行测定, 确认无误后才起爆。参考文献: 1 龙维祺, 霍永基, 等主编 ? 爆破工程 M ? 北京: 冶金工业出版社, 1992?( 上接第 18 页)制与开发 合作项目的合同。值得关注的是,大连理工大学与一汽集团、哈工大、北京理工等多家单位共同承担的国家 863 计划项目 解放牌混合动力客车的部分研制工作也正在紧锣密鼓的进行之中,并预计在 2005 年首辆混合动力客车可以驶上街头。6? 结论通过上述分析显示,解决好 HEV 的关键技术因素, 可以促进HEV 的商品化和实用化进程, 并为混合动力汽车在未来十年内充分占领市场提供最为重要的保障。同时, 创造 HEV 市场良好的外部环境、加大政府对 HEV 市场的刺激与引导、以及继续加大环境保护意识的宣传力度都将对HEV 提高市场占有率,并进一步走向实用化起到十分重要的作用。参考文献: 1 Eiraku A, An Application of Hardware in the Loop Simulationto Hybrid Electric Vehicle. Proc, of EVS- 15?2 Jeffrey J. Ronning and Gregory L.Grant , Global HybridElectric Vehicle Markets and Missions , SAE 1999- 01-2946? 3 Sasaki S. Toyota ?s Newly Developed Electric- Gasoline En?gine Hybrid Powertrain System. Proc, of EVS- 14 4 陈全世等? 混合动力电动汽车关键技术 J ? 汽车技术,2002, (1) . 5 陈汉鸣, 梁志峰 ? 混合动力电动汽车的研究与发展机电工程技术 J ?2001, (5) ? 6 麻友良, 陈全世 ?