• 混動汽車發展現狀論文(混動汽車發展現狀論文題目)

    混動汽車 725
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    混合動力電動汽車的研究論文

    隨著石油供應的日趨緊缺和環境污染的日益加劇,電動車這種以電能為動力的交通工具憑借其節能、環保的優點日漸成為業界關注的焦點[1]。20世紀80年代以來, 許多發達國家紛紛投入巨資研發電動汽車,我國的“863 計劃”也已明確將電動汽車作為重點攻關項目。目前,我國電動汽車的研發水平與發達國家基本上處在同一起跑線上,在某些方面甚至超過國外[2]。2005年,我國第一代混合動力商品車通過論證和驗收[3]。 法國、日本、美國、德國等都經過試驗和示范運行,開發出具有商品化水平的純電動汽車,如法國PSA 公司的標志P106 和雪鐵龍AX 電動轎車,日本豐田汽車公司的RAV-4EV 電動轎車,美國通用汽車公司的EV1 電動轎車等。我國也將電動汽車的研究開發列入“八五”、“九五”國家科技攻關項目,并于1996年6月建成廣東汕頭國家電動汽車試驗示范基地?!笆濉逼陂g,國家科技部將電動汽車項目列入國家“863”重大專項。成了資助電池、電機及其控制系統、整車控制系統以外,重點資助北京市(北京理工大學牽頭)進行純電動大客車的研發和示范運行。2005 年6 月21日由國家發改委正式批準,14輛鉛酸電池純電動公交大客車在北京公交121 路線投入商業化運行。另一個課題資助天津清源動力公司(中國汽車技術研究中心)進行純電動轎車的研究開發和示范運行。其中有5輛純電動轎車于2005年初首次出口到美國[4]。 雖然電動汽車具有很多優點,但是它不能取代傳統的燃氣動力模式,而混合動力汽車是目前新型清潔動力汽車中最具有產業化和市場化前景的車型,其發展方向是真正零排放、無污染,不消耗燃油的燃料電池車輛?,F在混合動力汽車在歐美國家及日本已形成產業化[3],而國內還處于起步階段,沒有形成產業化。 2.混合動力技術的分類及原理 混合動力電動汽車(HybridElectric Vehicle,簡稱HEV)是將電力驅動與輔助動力(APU)結合起來,充分發揮二者各自的優勢及二者相結合產生優勢的車輛。輔助動力可以采用燃燒某種燃料的原動機,如內燃機、燃氣輪機等或其他動力發電機組。根據混合動力系統連接方式的不同,混合動力汽車主要可以分為三種結構形式,即串聯、并聯和混聯,它們各有優勢。 2.1串聯 串聯式混合動力系統示意圖如圖1所示。串聯結構的特征是以電力形式進行復合,發動機直接驅動發電機對儲能裝置和牽引電機供電,電動機用來驅動車輪,儲能裝置起著發動機輸出和電動機需求之間的調節作用。其優點是發動機的運行獨立于車速和道路條件,適用于車輛頻繁起步、加速和低速運行。發動機在最佳工況點附近運轉,避免了怠速和低速工況,從而提高了效率,提高了排放性能。但在機械能與電能的轉化過程中有效率損失,很難達到明顯降低油耗的目的,目前主要用于城市大客車,在轎車中很少見。 2.2并聯 并聯式混合動力系統示意圖如圖2所示。并聯結構的特征是以機械形式進行復合,發動機通過變速并聯混合動力系統示意圖裝置和驅動橋直接相連,電機可同時用作電動機或發電機以平衡發動機所受的載荷,使其能在高效率區域工作。但是由于發動機和驅動橋機械連接,在城市工況時,發動機并不能運行在最佳工況點,車輛的燃油經濟性比串聯時要差?!?  其中轉速復合裝置類似于差速器,這種結構形式在實際中很難被采用,因為這種結構需要發動機和電動機的輸出轉矩時刻保持相等;單軸轉矩復合式車輛驅動系中機械功率的聯合是在發動機曲軸輸出端處實現的,變速器為單軸輸入,本田Insight屬于這種形式;雙軸轉矩復合式的機械功率的聯合是在變速器的輸出軸處實現的,發動機和電機采用不同的變速系統,變速器為雙端輸入;華沙工業大學設計的混合動力系統屬于這種形,這種結構也可以實現無級變速,但是不能實現發動機輸出轉矩和電機輸出轉矩的直接疊加。 在牽引力復合式系統中,機械功率的聯合是在驅動輪處通過路面實現的,具有兩套獨立的驅動系,可以實現全輪驅動,主要適用于SUV,豐田的THS—C系統就屬于這種形式。

    混合動力汽車論文

    日本美國HEV發展情況比較

    摘要:社會對環境和節能的重視有力地促進了混合動力電動車輛的發展。本文首先綜述了日本、美國混合動力電動車的發展現狀,介紹了它在日本、美國的發展情況,然后選取主要的商業化的和概念混合動力汽車,分別是本田Insight、豐田Prius、福特Prodigy、戴姆勒克萊斯勒ESX3、通用Precept,重點對比了它們的技術參數,最后展望了混合動力電動車的商業化前景及其發展趨勢。

    關鍵詞:混合動力 電動汽車 比較

    1 引言

    混合動力電動汽車(HEV)將內燃機、電動機與一定容量的蓄電池通過控制系統相組合,電動機可補充提供車輛起步、加速時所需轉矩,又可以存儲吸收內燃機富余功率和車輛制動能量,從而可大幅度降低油耗,減少污染物排放?;旌蟿恿ζ囯m然沒有實現零排放,但其動力性、經濟性和排放等綜合指標能滿足當前苛刻要求,可緩解汽車需求與環境污染及石油短缺的矛盾。所以自從90年代以來,全球刮起了研究混合動力的風暴。日本豐田率先將混合動力車商品化,于1997年推出Prius,隨后的時間里,多家日本汽車公司實現了多款混合動力的商品化。在美國,克林頓政府上臺不久,為了開發新一代汽車,由美國政府促進,于1993年9月29日發起了新一代汽車伙伴計劃即PNGV,目標是開發低油耗的混合動力汽車。然而該計劃最終被廢止,沒有達到預訂的2005年左右推出商品化的混合動力汽車的目標。

    2 日本混合電動汽車發展概況

    2.1 政府的發展規劃

    日本汽車保有量占全球第二位,由于人口密集,國土狹小,石油100%依賴進口。因此,日本對EV\HEV的研發十分重視。早在1992年,日本政府宣布將允許投放市場20萬輛電動車的計劃,但是沒有實現;2001年7月,日本開展了“低公害車開發普及行動”,將EV\HEV列為重點開發的低公害汽車之列,并制定了專門的政策,以促進EV\HEV的普及應用;2002年提出從2005年開始大幅度限制尾氣排放,制定了《新長期排放限制》的標準,準備用于2005年以后銷售新車的一項排放法規;2002年2月26日,日本中央環境審議會大氣環境領域的一個專門委員會(環境大臣的咨詢機構)提出了一份將要納入這項法規的尾氣排放標準的咨詢提案。這項提案的內容包括將顆粒狀物質(PM)含量比現行標準的要求最大削減85%,將氮氧化物(NOx)削減50%等一些內容,該法規的實施將進一步推動EV\HEV的發展。按照目前的發展速度,預計在2010年將達到210萬輛。

    2.2 各大汽車公司所做的工作

    1)豐田

    豐田是全世界第一臺正式批量生產的混合動力車的制造者,自從1997年開始,Prius就開始在日本銷售,2000年起便在北美、歐洲及世界各地公開發售。目前,Prius已經在中國上市。到了2001年,豐田又在日本推出了Estima混合動力小貨車、使用弱混合動力的***豪華小轎車和Dyna混合動力輕型貨車。豐田商業化的車型已經達到5款,表1是豐田主要銷售的混合動力車型。

    2005年11月30日,豐田汽車正式宣布,豐田混合動力汽車累計已經超過了50萬臺,到今年十月末,全球已經接近銷售了51.3萬臺。表2是豐田混合動力車型累積銷售情況:

    為了在實現低排放的前提下,提高車輛的動力性,在2003年,豐田汽車把新一代的混合動力系統Hybrid Synergy Drive引入到了第二代的Prius上面。在2005年,他把這套系統的使用范圍擴展到了對動力性能要求更高的SUV車型上——雷克薩斯的RX400h(日本名為Harrier Hybrid)和Highlander Hybrid(日本名為Kluger Hybrid)。

    2)本田

    在混合動力車方面,目前本田公司主要銷售的兩個品牌,一個是1999年推出的“INSIGHT”,一個是2001年推出的“CIVIC”。本田還在混合動力車的開發上,通過研究新型發動機、鎳氫蓄電池等追求動力高效化;通過開發新型輕質鋁車身、樹脂油箱等謀求車輛的輕型化,使汽車達到每公升汽油可行駛35公里的世界最高水平,并且使汽車尾氣排放達到世界最嚴格要求的標準。

    3 美國混合電動汽車發展概況

    3.1政府的發展規劃

    1973年OPEC組織對西方國家石油禁運給美國政府敲響了警鐘。1976年卡特總統簽署EV/HEV研究開發和示范法案,授權美國能源部執行和管理EV/HEV研究計劃,但是直到九十年代初電動車的研究在美國才真正開始。1990年10月布什總統簽署清潔空氣法嚴格規定了汽車排放的標準,同月加州政府也有了新的規定,即要求汽車制造商在加州銷售的車輛中百分之二必須是零排放車輛,而當時只有純電動汽車才可能達到零排放車輛的要求。

    1991年1月美國先進電池聯合會成立,成員包括美國三大汽車制造商(福特、通用和克萊斯勒)以及美國電力研究院、美國能源部,正式開始了政府與企業聯合開發電動汽車的新時期。1992年麻省州和紐約州正式采用了加州零排放車規定,同年布什總統正式簽署能源政策法案,有關EV/HEV研發成為此法案的重要組成部分。根據此法案,聯邦政府將第一筆經費撥給國防部從事EV/HEV的研發和示范。1993年,美國克林頓政府推出了新一代汽車伙伴計劃即PNGV,要求聯邦政府部門從1993到1995年度大量購買包括EV/HEV的替代燃油車。PNGV制訂了10年開發計劃,目標是80mpg(約3L/100km)的低油耗汽車。

    2002年1月9日,10年計劃尚未結束,美國能源部部長斯潘塞·阿伯拉罕在各大汽車公司首腦參加的會議上宣布,根據總統布什的國家能源計劃,降低美國對進口石油依賴性,決定成立一個新的汽車研究項目,叫做自由車(FreedomCAR),該項目的長期目標是高效、價廉、無污染。研究先進、高效的燃料電池技術,用氫燃料作動力,不產生任何污染。改項目繼續對電動汽車進行專項研究,但是重點是發展氫燃料電池電動車。

    3.2 PNGV概念車

    按照PNGV的時間表,在1999年以前為濃縮并集中技術目標階段,1999~2001為生產概念車階段,2001~2005年為生產性樣車階段。按照上述開發時間表,經過各參與單位的6年努力,PNGV的中期目標已經實現。在2000年底特律國際汽車展上福特和通用汽車公司展示了其柴油復合動力概念車,同年2月22日,戴姆勒克萊斯勒在華盛頓國家博物館公布了其PNGV復合動力概念車。PNGV計劃在2002年被終止,原因是80MPG的目標很高,而研制的新車在成本上并未取得很好的成果,不能滿足用戶在價格上的要求,也就是說,在短時期內不具有市場價值。更重要的是,PNGV仍然局限于用石油作為基本能源。因此要求新項目在這方面有新的突破,將著眼于新一代汽車能源,而不囿于現有技術和當前燃料資源。但是PNGV起到了全球EV/HEV技術開發領頭人的作用,從其建立和執行情況來看,新一代汽車已經成為跨國汽車公司和工業國家戰略發展的重要內容。本文的一下部分,將對這三款HEV和Prius、Insight進行詳細的對比分析。

    4 日美主要混合電動汽車對比

    4.1基本參數對比

    圖1是日美5款HEV的外形圖,它們分別是:①日本本田公司推出的Insight;②日本豐田公司推出的Prius;③福特Prodigy;④戴姆勒克萊斯勒ESX3;⑤通用Precept。①②是已經商業化的HEV,尤其是Prius,目前在全球的總銷量已經突破30萬輛。③④⑤是PNGV計劃的HEV概念車,在本文的前面部分已經有所介紹。這五種車型,分別代表了日本和美國的HEV發展最高的技術,拿它們來進行對比,是最具有代表性的。表3列出了這5款HEV的基本參數:

    注:CAFE工況下的燃油經濟性是換算過的,是45%的HWY工況和55%的CITY工況之和,其中Precept的燃油經濟性最好,達到了80MPG(約3L/100km)。

    4.2 燃油經濟性的對比分析

    電機能量使用比率=純電動行駛所消耗的電能/電機和內燃機共同工作消耗的能量,也可以把電機能量使用比率理解成純電動比例。圖2所示的是它們的電機能量使用比率,再對比圖3,可以發現HEV的然油經濟性與純電動比例之間沒有直接關系。本田Insight,戴姆勒—克萊斯勒ESX3和福特Prodigy純電動比例在23%以下,所以稱之為輕混合動力電動汽車(MHEV)。而豐田Prius和通用Precept則超過了39%,所以稱他們為重混合動力電動汽車(FHEV)。

    圖3比較了五款HEV的燃油經濟性,采用的是單位質量在單位里程上消耗的能量(UCE)單位是kj/km/kg。此外在測試燃油經濟性時,每輛車外加300磅的負荷。所以這樣測試出的UCE能更好的反映HEV在載重時的經濟性。

    圖2和圖3也大致反映了UCE和純電動比例之間的關系。若把這五種車分為兩類:汽油車和柴油車,則他們的燃油經濟性和純電動比例有著正比的關系。

    4.3 與參照車型燃油經濟性的比較

    拿這五種HEV和具有相同動力性傳統內燃機汽車(CV)相比較,分析他們各自所獲得的燃油經濟性。選取下列汽車作為對比的基準:豐田1.8升的Corolla,1.6升的本田CivicHX和3.0升的福特Taurus。表4反映了它們所獲得更多好燃油經濟性。與CV比較,HEV從以下三個方面提高了燃油經濟性:

    a)更有效地轉換燃料能量(如動力系統改進和改革,內燃機始終工作在中等負荷狀態);

    b)降低汽車對能源的需求(如輕量化、降低各種阻力);

    c)采取制動蓄能的方法回收能量。

    在表4中,HEV與CV相比較,Prius和Insight獲得的經濟性低于100%,PNGV概念車獲得的經濟性都超過了100%,尤其是Precept更是達到了204.9%。PNGV概念車比Prius和Insight獲得了更好的燃油經濟性,是因為PNGV概念車目標是追求最高的燃油經濟性,不必考慮成本的限制,更多的采用了新型復合材料,更大程度上減輕了車重,采用了電噴柴油發動機,更多的提高了燃油經濟性。而Prius和Insight是商業化的HEV,需要綜合考慮燃油經濟性和成本。所以單從經濟性來說,PNGV的概念車要更好。

    5 結束語

    混合動力技術的先進性和實現的現實性,節能、環保效果明顯,采用混合動力汽車是現階段解決環保和能源問題最為切實可行的方案。但是,由于混合動力汽車是在犧牲了部分環保利益的基礎上,可以滿足目前人們對汽車環保的基本要求,在結構上兩套系統電池/電機和內燃機同時安裝于本來只裝一套系統的汽車上,不僅加大了汽車本身的重量,也提高了對整體工藝及控制等方面的要求。除了和純電動汽車(BEV)一樣受目前蓄電池技術的限制之外,混合動力的能量來源仍然是石油,這決定了混合動力不是電動汽車發展的最終形式。美國PNGV計劃的廢止和FreedomCAR計劃的重點是發展燃料電池汽車正說明了這一點。

    但是,目前日本的幾大公司的混合動力汽車的熱銷說明,混合動力汽車是傳統汽車時代向氫燃料電池汽車時代的過渡車型技術,雖然不是長遠之計,但據估計,仍有20年以上的較長市場周期??梢猿浞掷矛F有內燃汽車生產能力,推動傳統汽車工業的改造發展。

    總之,混合動力汽車介于傳統汽車和純電動汽車、燃料電池汽車之間,是一種承前啟后的,在經濟和技術方面都趨于成熟的電動汽車產品。

    A compare for HEV between America and Japan

    Abstract: People have paid more attentions to environment pollution and energy resource saving. This paper gives a brief review for Hybrid Electric Vehicles(HEV)development of current situation between America and Japan. Then, we chose two commercially available gasoline hybrid cars (Toyota Prius and Honda Insight) and three PNGV diesel hybrid prototypes (Ford Prodigy, GM Precept, and DaimlerChrysler ESX3) and compared there characteristics. Finally we discussed and predicted the future of HEV in business production.

    Keywords: HEV EV Compare

    [參考文獻]

    1 Antoni Szumanowski原著、陳清泉、孫逢春編譯,混合電動車輛基礎,北京理工大學出版社,2001

    2 陳小復,PNGV及其概念車,世界汽車,2000年第8期

    3 殷德雙、陳潼,豐田Prius混合動力電動汽車技術特征分析,上海汽車,2004.12

    4 陳清泉,電動車的現狀和趨勢,機械制造與自動化,2003.2

    5 Feng An、 Anant Vyas、John Anderson and Danilo Santini,Evaluating Commercial and Prototype HEVs,SAE paper,2001.SP–1607

    6 Anthony G. Grabowski、Arun K. Jaura,Ford's PRODIGY Hybrid Electric Vehicle Powertrain Weight Reduction Actions,SAE paper,2001.SP–1598

    結合中國汽車企業的現狀,談中國新能源汽車的發展戰略。1000字以上的論文

    戰略性新興產業之新能源汽車:中國車企沖頂

    2010年10月18日發布的《國務院關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》規劃到2020年,新能源汽車將成為中國國民經濟的先導產業。發改委隨后在對有關決定解讀時指出,新能源汽車是全球汽車行業升級轉型的方向。我國要在未來形成具有世界競爭力的汽車工業體系,必須超前部署新能源汽車的研發和產業化。當前,要充分發揮社會各方面的積極性,以產業聯盟系列化為途徑,著力突破動力電池、驅動電機和電子控制領域關鍵核心技術,加速形成知識產權,推進插電式混合動力汽車、純電動汽車推廣應用和產業化。而有關規劃實際上已經將中國新能源汽車10年內的發展目標定為全球第一。若這一規劃成真,中國汽車企業將有望通過新能源汽車的跨越發展一舉登上全球汽車產業的王者寶座。

    2009年9月,我國在聯合國氣候變化峰會上提出,爭取到2020年非化石能源占一次能源消費總量的比重達到15%左右。同年12月,我國在哥本哈根氣候變化大會上承諾到2020年,我國單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40-45%。這意味著未來10年我國節能減排任務艱巨。我國工業能耗大約占70%,而汽車是工業能耗大戶,我國每年新增石油需求的2/3用于交通運輸業。截至2010年10月,全國機動車保有量約1.99億輛。若未來國內機動車完全更新換代為新能源汽車(價格按每車10萬元計算),則整個市場規模將高達20萬億元(這還未考慮到出口)。因此,發展新能源汽車不但有助于節能減排目標的實現,同時也代表了汽車產業的發展方向,其市場空間極其驚人。

    根據《電動汽車科技發展“十二五”專項規劃》,到2015年中國電動汽車保有量計劃達到100萬輛,動力電池產能約達到100億瓦時。

    此外,根據《節能與新能源汽車產業規劃》,到2015年我國新能源汽車將初步實現產業化,動力電池、電機、電控等關鍵零部件核心技術實現自主化;純電動汽車和插電式混合動力汽車市場保有量達到50萬輛以上;到2020年,我國新能源汽車實現產業化,新能源汽車產業化和市場規模達到全球第一,其中新能源汽車(插電式混合動力汽車、純電動汽車、氫燃料電池汽車等)保有量達到500萬輛;以混合動力汽車為代表的節能汽車銷量達到世界第一,年產銷量達到1500萬輛。

    因此,我國新能源汽車產業即將面臨爆發期,可以預計該產業中將會涌現出許多高速成長的企業,而這些企業也將會在資本市場獲得良好的表現,極具投資價值。

    新能源汽車產業政策支持全面加強

    現代電動汽車一般可分為三類:純電動汽車(PEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池電動汽車(FCEV)。近些年在傳統混合動力汽車的基礎上,又衍生出一種外接充電式(Plug-In)混合動力汽車(PHEV)。目前全世界各國對電動汽車都非常重視,許多國家都開始投入大量資金開發電動汽車。

    我國對新能源汽車產業支持政策由來已久?!笆濉逼陂g,投入8.8億元設立電動汽車重大科技專項,并取得重要進展,形成了“三縱三橫”的研發布局,基本形成電動汽車自主開發的技術平臺。所謂“三縱”是指開發燃料電池汽車、混合動力電動汽車、純電動汽車;“三橫”是指多能源動力總成控制、驅動電機、動力蓄電池。此外,電動汽車也被列入我國“863”計劃12 個重大專項之一。

    目前我國汽車產業支持政策包括兩個方面:一是鼓勵節能環保和小排量汽車,減少現有汽車能源消耗和排放;二是鼓勵新能源汽車發展。主要補助插電式(plug-in)混合動力車和純電動車。支持政策的走向是:

    (1)一攬子政策推動整個產業發展、補貼范圍擴展到私人購車領域

    節能與新能源汽車產業發展規劃和一攬子扶持政策將于近期上報國務院審議,如審議通過,最快年內有望實施。一攬子扶持政策將從研發生產、市場推廣、售后服務和回收利用等各個環節入手,制訂產業政策、財政政策、稅收政策、投融資政策等。我國還準備設立國家層面的節能與新能源汽車研發與產業化專項,重點支持節能與新能源汽車關鍵技術研發和技術改造。這將是我國第一次針對一個產業提出一攬子扶持政策。

    近期我國對新能源汽車的補貼范圍從對公交、公務、市政、郵政等政府采購補貼逐步擴展到對私人購買新能源汽車進行補貼。

    2009年1月,國家啟動“十城千車” 節能與新能源汽車示范推廣試點,計劃用3年左右的時間,每年發展10個城市,每個城市推出1000輛新能源汽車,首批列入了13個城市。09年底試點城市由13個擴大到20個,選擇5個城市對私人購買節能與新能源汽車給予補貼試點。

    2010年5月,政府在全國范圍內開展“節能產品惠民工程”,消費者在6月18日之后,每購買一輛節能型汽車,將獲得3000元的補貼。6月,出臺對于私人購買新能源汽車補貼辦法,對滿足支持條件的新能源汽車,按3000元/千瓦時給予補助。插電式混合動力乘用車最高補助5萬元/輛;純電動乘用車最高補助6萬元/輛。

    (2)通過補貼扶持和引導新能源汽車產業鏈整體的發

    展,并重點支持關鍵環節

    新能源汽車的補貼政策通過規定補助范圍、對象,并需要滿足一系列的支持條件,來引導試點城市建立相關配套設施和示范推廣工作。通過《推薦車型目錄》和國家標準,來引導申請補助的汽車生產企業及其新能源汽車產品,提高和保證產品性能參數,重點扶持具備一定產能規模和完善售后服務體系,具有自主知識產權的企業。

    目前,發改委正在修訂《產業結構調整指導目錄(2010年本)》,在鼓勵類產品中,新增新能源汽車關鍵零部件。其中包括電池管理系統、電機管理系統、電動汽車驅動電機、電路集成以及充電設備等。

    在配套設施方面,國家電網2010年將建設75個電動汽車充電站和6200個充電樁,2015年前將建設1700個充電站。南方電網也宣布2010年將建設超過80座充電站。

    在國家和行業標準方面,我國已制定并發布了新能源汽車相關國家標準和行業標準共計42項,其中22項已列為新能源汽車產品準入的專項檢驗標準。2012年前,我國將基本建立與產業發展和能源規劃相適應的節能與新能源汽車及充電設施標準體系。

    新能源汽車技術路線:近期以混合動力汽車為重點,未來以純電動車為主要發展方向

    面對純電動汽車(PEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池電動汽車(FCEV)等不同的技術選擇,根據《節能與新能源汽車產業規劃》,我國新能源車發展路線將以純電動汽車作為主要戰略取向,近期以混合動力汽車為重點,大力推廣普及節能汽車??紤]到技術發展現狀,而將燃料電池電動汽車作為未來長期的發展方向。

    經過近10年的自主研發和示范運行,中國在電動車產業技術方面與世界先進水平的差距在大幅度縮??;中國電動車領軍企業與國外電動車技術的先行車企正在同一起跑線上成長。小型純電動乘用車將是3到5年內中國電動車產業發展的主導方向。在“十二五”電動車發展規劃中,小型純電動車將得到充分重視。

    動力電池:以鋰電池為主要發展方向、以錳酸鋰+鈦酸鋰為正負極搭配方式

    動力電池、電機、電控等關鍵部件成本占電動車整車成本的30%至50%,同時也是新能源汽車的關鍵核心技術。根據《節能與新能源汽車產業規劃》,到2015年,動力電池、電機、電控等關鍵零部件核心技術實現自主化;到2020年,節能與新能源汽車及關鍵零部件技術將達到國際先進水平。

    在動力電池環節,我國力爭突破動力電池瓶頸。到2015年,動力電池系統能量密度達到120瓦時/公斤以上,成本降低至2元/瓦時,循環壽命穩定達到2000次或10年以上。到2020年,動力電池系統能量密度達到200瓦時/公斤以上,成本降低至1.5元/瓦時以下。

    目前二次電池包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰電池等。雖然影響電池性能及決定其相對優勢的因素很多,但是比能量是最重要最直觀的一個指標。從鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池到鋰電池,比能量越來越高。與鉛酸電池、鎳鎘電池和鎳氫電池比較,鋰電池的優勢明顯,因此作為發展方向的鋰電池將會在電動汽車領域廣泛應用。我們預計2015年國內新能源汽車動力鋰電池的市場規模達到180億元。到2020年,新能源汽車已經進入普及期,新能源汽車動力鋰電池規模將達到2880億元。市場容量巨大,且增長迅速。

    鋰電池單元主要由正極、負極、隔膜和電解液四部分組成。正極材料是決定電池性能的關鍵,目前市場應用的主流正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、三原材料和磷酸鐵鋰,其中錳酸鋰和磷酸鐵鋰可以說是各領風騷。由于磷酸鐵鋰產品存在一致性、低溫性能、高倍率放電性能和成本等問題,因此我們認為未來新能源汽車將主要選擇錳酸鋰路線。從目前市場主流新能源汽車看,除了比亞迪堅持使用磷酸鐵鋰電池,其他公司也基本都選擇了錳酸鋰路線。

    在負極材料方面,雖然碳材料一直處于主導地位,但是我們預計鈦酸鋰的出現將會顛覆行業格局。鈦酸鋰是一種性能優異的負極材料,由于電位過高,鈦酸鋰并不適合與磷酸鐵鋰搭配,反而錳酸鋰+鈦酸鋰體系是較優的一種選擇。錳酸鋰+鈦酸鋰體系的優勢包括:近乎完美的安全性、使用壽命更長、可以快速充放電、結合錳酸鋰具備整體成本優勢等。因此我們認為錳酸鋰+鈦酸鋰體系將會是未來正負極材料的主要搭配方式。

    電解液約占鋰電池成本的15%,電解液中關鍵材料六氟磷酸鋰約占成本一半,目前六氟磷酸鋰國產化程度很低,毛利率更高達70%;隔膜是鋰電關鍵材料中技術壁壘最高的一種高附加值材料,占鋰電池成本的20%左右,由于技術含量高,目前國內80%的隔膜需要進口??梢灶A計動力鋰電池用隔膜的發展方向是耐高溫、多層隔膜、高強度、高保液能力。

    驅動電機:我國驅動電機技術進步明顯

    驅動電機是電動汽車的關鍵部件,直接影響整車的動力性及經濟性。驅動電機主要包括直流電機和交流電機。目前電動汽車廣泛使用交流電機,主要包括:異步電機、開關磁阻電機和永磁電機(包括無刷直流電機和永磁同步電機)。其中,異步電機主要應用在純電動汽車,永磁同步電機主要應用在混合動力汽車中,開關磁阻電機目前主要應用在客車中。

    車用電機的發展趨勢包括:第一、電機本體永磁化:永磁電機具有高轉矩密度、高功率密度、高效率、高可靠性等優點。我國具有世界最為豐富的稀土資源,因此高性能永磁電機是我國車用驅動電機的重要發展方向。第二、電機控制數字化:專用芯片及數字信號處理器的出現,促進了電機控制器的數字化,提高了電機系統的控制精度,有效減小了系統體積。第三、電機系統集成化:通過機電集成和控制器集成,有利于減小驅動系統的重量和體積,可有效降低系統制造成本。

    在驅動電機方面,經過“九五”、“十五”、“十一五”國家對電動汽車用電機系統的集中研發和應用,我國已自主開發了滿足各類電動汽車需求的驅動電機系統產品,獲得了一大批電機系統的相關知識產權,形成具有核心競爭能力的車用驅動電機系統批量生產能力。

    目前,我國自主開發的永磁同步電機、交流異步電機和開關磁阻電機已經實現了與國內整車產業化技術配套,電機重量比功率顯著提高,電機系統最高效率達到93%以上,系列化產品的功率范圍覆蓋了200kW以下電動汽車用電機動力需求,各類電機系統的核心指標均達到相同功率等級的國際先進水平。但是與國際先進水平相比,在產品集成度、可靠性和系統應用技術方面,仍存在較大的差距。

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