串联混合动力电动汽车国内发展现状
1. 混合动力汽车电池的发展现状 及其发展历程!急!!!
、混合动力汽车
(一)混合动力汽车的技术特征 混合动力汽车由内燃机和电动机共同驱动,混合动力汽车技术已经成为世界汽车产业发展的重要方向。混合动力汽车的关键是混合动力系统,它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展,混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展,即集成化混合动力总成系统。
混合动力汽车具有如下一些基本技术特征:一是节约燃油,清洁环保。混合动力汽车既发挥了发动机持续工作时间长、动力性好的优点,又可以发挥电动机无污染、噪音低的好处。与目前的汽油车相比,混合动力汽车能够节省25%~40%的燃油,尾气排放也比汽油车和先进柴油车更为清洁。在同等条件下,混合动力汽车比纯电动汽车节约电能70%~90%。目前,最先进的混合动力汽车百公里油耗低于3升。混合动力系统排放的二氧化碳比传统内燃机低20%~40%(视不同的行驶状况而定),大幅降低了污染物排放量。在繁华市区,可关停内燃机,由电动机单独驱动,实现“零排放”。在交通日益拥堵的大城市,混合动力汽车更加能够显示出它节能、环保的优越性;二是可以利用现有的加油站加油,不必再投资建设新的加油站;三是可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题;四是不会对传统汽车工业造成太大冲击。由于混合动力汽车将新技术与传统技术很好地结合起来,因而避免了传统汽车工业已形成的庞大生产规模和社会基础设施的巨大浪费,在一定程度上保障了传统内燃汽车厂商的利益。五是技术已比较成熟,初步进入了商业化推广阶段。尽管混合动力汽车还未进入像先进柴油车那样的大规模商业化推广阶段,但在先进柴油车之外诸多新能源汽车的解决方案中,只有混合动力汽车成功实现了商业化。混合动力汽车目前还存在生产成本较高、价格较高的问题,在当前的技术条件下,其成本比同类汽油车高30%左右,普通消费者接受它还需要一个过程。
(二)混合动力汽车的市场推广情况融合了纯电动汽车和燃油汽车优点的混合动力汽车,由于较好地满足了汽车低排放、低油耗、高性价比的综合要求,较好地解决了汽车节能与环保问题,因而逐渐成为世界各大汽车生产企业开发的热点,其市场前景也越来越被看好。目前,丰田公司是混合动力汽车领域的佼佼者。
1997年12月,日本丰田汽车公司首先在日本市场上推出了世界上第一款批量生产的混合动力汽车“普锐斯(PRIUS)”,该轿车于2000年7月开始出口北美,同年9月开始出口欧洲。普锐斯在达成高水平的燃油经济性和环保性能的前提下,实现了出色的动力性和舒适性。“PRIUS”的正式量产上市标志以混合动力汽车为代表的新一轮汽车研发竞争的开始。为保持领先地位,丰田公司加大了对混合动力车的投入。2005年,丰田投资1000万美元在美国肯塔基州工厂改造设备和训练员工,以生产混合动力车。2006年10月,肯塔基州工厂生产的第一辆佳美(Camry)混合动力家庭轿车下线,预计年产量为4.8万辆。日本本田公司推出了“insight”、“CIVIC”等混合动力汽车,福特公司紧随其后,推出了“ESCAPE”混合动力汽车,戴克、通用、雪铁龙、日产等公司也纷纷加快了混合动力技术的产业化开发。
普锐斯1997年在日本上市后一直反应平平,2002年的销售量不到40000辆。2003年下半年第二代普锐斯上市,由于技术得到很大的改进,销量迅速增长到12万辆。随着油价的持续上涨,更多的消费者开始购买节油和环保的混合动力汽车,这使得美国和日本混合动力汽车市场率先经历了“井喷式”增长。2005年,混合动力汽车的全球销量增长到45万辆,是2003年的近4倍。2000年以来,美国混合动力车市场实现了大幅增长。在美国市场,2004年混合动力汽车的销售量仅为5万辆,而2005年的销售量快速增长到20.5万辆,占全部新车销量的1.2%。
从1997年到2006年,丰田已在全球销售75万辆普锐斯、雷克萨斯等品牌的混合动力车,占有混合动力汽车市场近70%的份额。2006年,丰田汽车公司在美国市场上推出了4款从现有车型改造成的混合动力汽车,这些混合动力汽车的外形、操控以及车内的设备和普通车完全一样。丰田的目标是最终将推出旗下几乎所有车型的混合动力版,并在2012年把混合动力汽车的产量提高到100万辆。丰田公司预测,在未来的10年内,其在美国的全部轿车销量中,混合动力车型将占有25%的市场份额。
2. 混合动力电动汽车的发展前景
由于原油价格的不断攀升,汽车制造商开始转移目标,抢占节能汽车市场。世界各国竞相发展的电动汽车主要分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池汽车。混合动力电动汽车是电动汽车家族中,一种已经商业化的,有效的,较前期的过渡性产品。这是因为,至今,纯电池电动汽车还没有达到汽车产业化要求的水平,而燃料电池电动汽车,又正处在产业化的研制过程。这样,工程技术专家不得不寻求一种折衷方案——混合动力电动汽车,正是它扮演着电动汽车继往开来的角色。混合动力车辆正以一股不可阻档力量改变着汽车产品的结构和构成,并大量的走向实用化。据《AutoMfg &Proetion》(汽车制造与生产)期刊报导,预计2005年,世界汽车市场上,混合动力辆将达75万辆,2010年达100万辆,2015年将在世界汽车市场占15%,2020年占25%这是相当大的混合动力车辆数量的比例。粗略估计,2020年全球汽车如果产量在1亿辆,那么,混合动力车将是2500万辆了
。
在中国,混合动力电动汽车已具备应用基础和产业化条件,极有可能率先实现突破。去年11月,湖北省武汉市率先将国家863成果——— 4辆东风混合动力公交车投放城市公交线路进行示范运行,其营运里程已达8万公里。武汉又新增1辆混合动力电动汽车投入运营。在北京,已有3 5辆纯电动公交车研制成功,其中20辆将投放城市公交线路进行示范运营,其余将在密云县进行示范运营。国家科技部863计划电动汽车重大专项办公室工程师王成日前接受记者采访时说。“我们还计划在天津组建纯电动轿车车队,在山东威海进行微型电动轿车示范运营。预计到明年年底,将有6辆燃料电池公交车在北京和上海投入运营。到2008年,将1000辆电动汽车投放到奥运场馆,让我们的运动员都能坐上清洁汽车。”总之,混合动力车辆在相当一段时间内前景广阔,并受市场欢迎。
3. 混合动力汽车发展趋势
混动没有前景,它只是新的能源形式实用化之前的过渡。现实意义上它兼具了实用性与经济性,优于目前的所谓新能源车。
目前的所谓新能源形式的车辆,也仅仅是探索阶段,离开独立实用还差非常远,广告当然都是按照无所不能的神器来吹的。
锂电池动力是不是今后的新能源的方向?也不是,在很长一段时期内,同样它还是技术过渡形式。
以当前人类的技术,新能源车辆是趋势,但是最终目标还没有出现。不需要去等待,可能它需要几十年的时间。
4. 混动汽车的发展现状
目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发,多数以混合动力电动客车为主,这种研发方向符合我国国情,有利于我国电动汽车的研究发展。 一汽研发的红旗HQ3将于2006年投产;东风集团的混合动力公交车已于2005年7月完成最终产品定型样车试验并通过验收;长安集团具有完全自主知识产权的羚羊混合电动车已产出样车,其装备混合动力技术的长安CV9已经下线;奇瑞集团成立了国家节能环保汽车工程技术研究中心,将在2006年下半年重点推出第一自主品牌真正意义上的混合动力车,代号为“BSG”的混合动力车;吉利集团旗下的上海华普汽车已与同济大学汽车学院签署合作协议,预计3年内完成混合动力轿车商业化生产;深圳五洲龙汽车有限公司也表示,中国规模最大、投放车辆最多的混合动力示范运营线路即将在深圳市龙岗区开通。而广州本田更是紧跟丰田的步伐,于2006年中下旬推出国产雅阁混合动力车。上汽集团与通用签署协议,将联手开发混合动力轿车和公交客车。来自中兴汽车的消息,中兴汽车与美国在“汽车混合动力技术、转子发动机技术及飞行汽车技术”等方面有着雄厚的技术实力的梅尔莱普顿集团签订了合作意向书,正式介入“油汽混合动力技术”领域。与此同时,新能源汽车作为未来汽车的主要发展方向,国家一向给予支持和鼓励。如《汽车产业发展政策》、《“十一五”汽车产业发展规划》等政策和文件都鼓励清洁汽车、代用燃料及汽车节油技术的发展。
5. 混合动力电动汽车的技术概况
1.串联式混合动力汽车 Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV)
串联式混合动力系统用电动机驱动车轮,电动机的电力来自发动机。
串联式混合动力系统利用发动机动力发电,从而带动电动机驱动车轮。
其基本结构是由电动机、发动机、发电机、HV蓄电池、变压器组成。由一个小输出功率的发动机进行准稳恒性运转来带动发电机,直接向电动机供应电力,或一边给HV蓄电池充电一边行驶。由于内燃发动机的动力是以串联的方式供应到电动机,所以称为“串联式混合动力系统”。
2. 并联式混合动力电动汽车 Parallel Hybrid Electric Vehicle (PHEV)
并联式混合动力系统使用电动机和发动机两种动力来驱动车轮用发动机来给HV蓄电池充电,其基本结构是由电动机、发动机、HV蓄电池、变压器和变速器组成。
并联式混合动力系统中利用HV蓄电池的电力来驱动电动机。因电动机兼用为发电机,所以不能一边发电一边用来行驶。动力的流向为并联,所以称为“并联式混合动力力系统”。
3. 混联式(串、并联式)混合动力电动汽车 Power-Split Hybrid Electric Vehicle (PSHEV)
混联式混合动力利用电动机和发动机来驱动车轮,并可用发电机来发电及自行充电。
混联式混合动力利用电动机和发动机这两个动力来驱动车轮,同时电动机在行驶当中还可以发电。
根据行驶条件的不同,可以仅靠电动机驱动力来行驶,或者利用发动机和电动机驱动行驶。另外还安装有发电机,所以可以一边行驶,一边给HV蓄电池充电。基本结构由电动机、发动机、HV蓄电池、发电机、动力分离装置、电子控制单元(变压器、转换器)组成。利用动力分离装置将发动机的动力分成两份,一部分用来直接驱动车轮,另一部分用来发电,给电动机供应电力和HV蓄电池充电。
电动机擅长从低速带开始发挥威力,而发动机则在高速带大显身手。本系统通过理想地控制二者,可在所有条件下提供高效率的行驶。
混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。 在HEV上普遍采用以计算机为核心的现代计算机技术和自动控制技术,各种智能控制系统,包括自适应控制技术(MRAC)、模糊控制技术(Fuzzy)、专家控制系统(Expert system)、神经网络控制系统(Neural networks)等也逐渐应用到EV、FCEV和HEV上,使HEV更加安全、节能、环保和舒适。
能量管理系统采取层级式控制:最上层为整车能量管理系统,统一协调和控制各个低端控制器;中间一层包括五个低端控制器,即发动机控制器、发电机控制器、电动机控制器、离合器及制动器控制器和电池能量管理系统(BMS)等;最下层为各个执行器,即发动机、电机、离合器等部件。
HV蓄电池组
丰田THSⅡ采用大功率,高密度,轻量,寿命长的新开发的HV蓄电池。它是在旧型号THS采用的小型高性能镍氢蓄电池基础上,改进了电极材料与各单体蓄电池之间的连接结构,所以降低了蓄电池的内阻,提高了许可证电池的输出密度。由于在THS2上采取了行车中保持一定充电状态的控制,所以,不需要利用外部充电。
HV蓄电池组包括HV蓄电池模块,蓄电池计算机,系统主继电器及维修插座,这些部件汇总装在一个壳体内,设置在后座位之后。
蓄电池组的电池部分由28个模块串联而成,每个模块是由6个1.2伏的单体蓄电池串联而成,总共是168个单体蓄电池,由此可得到201.6v的高电压。蓄电池计算机在保持充电状态为适当值的同时,还将完成下列控制:
1*4充电状态的管理
为了保证在加速等场合下放电,在减速时利用制动器回收充电的反复进行,HV蓄电池将一直向HV蓄电池计算机输出充电状态信号,HV蓄电池计算机利用充放电电流的累计值,将充电状态值始终控制在目标范围之内。
1*5冷却风扇的控制
HV蓄电池的充放电将引起自身的发热,为确保蓄电池性能,对冷却风扇的工作方式进行控制。
1*6外部充电器的控制
指在利用内部充电器充电的过程中,监视蓄电池状态,保证适当充电所进行的控制。
1*7与空调之间的通讯
通过HV控制计算机,根据空调的要求来改变冷却风扇的工作方式。
1*8蓄电池状态的监控
监视蓄电池的温度及电压等,当检测出有异常时,通过限制或停止充放电以保护蓄电池。此外,按要求使报警灯亮,输出与记忆诊断代码。
1*9冷却风扇
当蓄电池的温度升高时,冷却风扇将按照蓄电池计算机的指令调节风量。此外,还可根据空调的要求,改变空调的工作方式。
冷却风扇的进风口设在座椅的右侧。利用风机将从车厢内吸进的空气引入到蓄电池组的右上方,使其由上而下地吹过蓄电池模块之间,对其进行冷却。冷却后完成热交换的空气,从蓄电池组的右下方,经过后货舱右侧的排气管,排至后货舱与车外。
1*10 系统主继电器(SMR)
SMR按照HV控制计算机的指令,接通与切断高压电路电源。加上控制正负两极用的在内,SMR共配置了3个继电器,保证了动作的可靠。在接通高压系统时,首先是接通SMR1与SMR3,接着接通SMR2,断开SMR1,由于一开始就使控制电流通过附加电阻,所以防止高压的大电流突然加到电路上。断开电路时,依次断开SMR2与SMR3,HV控制计算机将分别确认它们是否已可靠的断开。
在维修插头与逆变器罩盖上设有连锁机构,连锁机构用来检测高压部分的防护状态并自动地断开系统主继电器。当连锁机构动作时,仪表板上的主报警灯亮,以通知驾乘人员。在连锁机构动作后,每两次之中有1次使系统主继电器动作,以便恢复高压电路。
1*11 维修插头
在检查与维修时,应取下维修插头,在HV蓄电池的中间位置处断开高压,从而确保安全操作。
6. 国内纯电动汽车目前发展状况
政府:政策不明晰;
技术:低速技术有待完善,高速技术由于电池瓶颈无法真正商品化;
企业:群雄割据,伺机而动
出路:国家支持落实,电池技术获得突破,油价飞涨......
7. 混合动力汽车的发展史
混合动力汽车的发展史:
因为当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病,统计表明在占80%以上的道路条件下,一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40%,在市区还会跌至25%,更为严重的是排放废气污染环境。20世纪90年代以来,世界各国对改善环保的呼声日益高涨,各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下,但是电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍,远未达到人们所要求的数值,专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车(除非燃料电池技术有重大突破)。
现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法,开发了一种混合动力装置(Hybrid-ElectricVehicle,缩写HEV)的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力,辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说,就是将传统发动机尽量做小,让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长。
2010年,全球进入汽车混合动力时代。据《2013-2017年中国混合动力汽车行业深度调研与投资战略规划分析报告》数据显示,从1997年全球第一辆混合动力汽车(HEV)——(Toyota Prius)首发到2010年年底,丰田汽车全球累计销售近300万辆,约占整个70%市场份额。虽然,HEV只占全球汽车销量约3.7%的市场份额,而且未来市场上汽车仍以内燃机为主要驱动力,但是,各国政府都已经出台鼓励政策,鼓励和支持新能源汽车的发展,从亚洲近邻日本和韩国,到大洋彼岸的北美以及西欧汽车工业强国皆如此。
8. 混合动力汽车发展现状
混合动力的技术概念和专利授权的公开,最早是在中国国家专利局实现的。上世纪90年代末,中国电动车自行车的应用开发刚刚起步。电动车技术上的瓶颈首先就暴露出来,即电池的能量有限,导致车辆的功率和行驶里程极其有限。1997年1月27日国家专利局受理了中国第一个有关混合动力车的专利申请(混合动力这个中文名词及技术概念也是第一次使用)并于1998年7月7日获得国家专利局授权并公开。专利号(97210746.0); 专利名称(内燃机/蓄电池混合动力自行车);专利人(罗宪安)。由于当时中国的经济发展水平和制造业条件的限制,这个新概念和技术没有机会在中国发展起来。