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    混動汽車 1111
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    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

    汽車空調分析與設計論文的目錄能給我提供一些參考嗎?誠摯的感謝您的回答!

    淺談汽車空調的概念設計與優化設計

    作者:一汽集團技術中心 顧宏偉 楊國瑞

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    乘用車/客車, 電動/混合動力汽車, 卡車/貨車, 專用車, 交通安全設備, ...

    [摘要] 本文提出了汽車空調系統的一種全新設計方法:空調系統概念設計與優化設計。在設計過程中運用專業軟件進行理論計算,提高了空調系統開發的質量、降低了開發成本、縮短了開發周期。并以CA6471 箱式車空調系統開發為例,對空調系統的概念設計與優化設計進行了說明。

    關鍵詞:空調系統概念設計與優化設計 設計驗證

    1 空調系統的概念設計

    概念設計是汽車空調設計擺脫了傳統的經驗設計與匹配設計束縛的一種全新設計方法,陳舊的設計模式已經不能適應現代汽車開發的需要,在總結經驗設計與匹配設計的基礎上,概念設計作為適應現代汽車空調開發的一種比較實用和科學的方法應運而生。它的特點是:提高工作效率,縮短開發周期,降低人為錯誤幾率,確保系統的性能真實再現??照{系統概念設計可定義為:與整車開發同步進行的,按控制節點,分段提出與之匹配空調系統的方案設想,將“虛擬的”方案設想通過必要的控制手段和方法,變為假定的“現實結果”,提前模擬出未來實車狀態下空調系統的效果。

    汽車空調系統的概念設計,是在整車開發階段開始的。其中包含的主要內容有:可研分析、設計目標的確定、設計方案的論證、設計資源的合理利用、結果的預測。

    概念設計的方法首次應用于CA6471 箱式車空調系統的開發,驗證的結果非常令人滿意?,F在正在開發的換代卡車的空調系統,也正在應用此設計方法,前期看已經取得了一定的預期效果。

    明確設計定位至關重要:以CA6471 廂式車為例,該車時我公司在CA6440 箱式車基礎上開發的改進產品。對于箱式車而言,做到性能可靠、質量可靠、安全可靠時最基本的要求;從用戶的角度看,對舒適性的評價,已經成為左右用戶購買心理的關鍵因素,為什么呢?隨著人們物質生活水平的不斷提高,對汽車的要求已經不僅僅停留在“代步工具”的觀念上,對乘坐的舒適標準要求越來越高。那么體現一種乘用車舒適性最普通的標志之一就是汽車空調。換句話,什么車,配置什么檔次和水平的空調,市場定位非常重要。

    明確設計性質非常重要:系統性能可靠、質量可靠、安全性好、舒適性好,用戶才會認可。以CA6471車為例,該車的空調系統時在CA6440 的基礎上開發的。CA6440 的空調系統于1992 年開始設計的,是我們接受的第一次比較正規的設計任務,受缺乏經驗、設計手段落后等諸多因素的影響,導致投產后的CA6440 車問題不斷,陷于連續的質量攻關的被動局面之中,可以說,在CA6440 車上我們獲取了難得的經驗,但也交足了學費。所以CA6471 車空調系統的設計不能再重復CA6440 的老路子,設計思想、方法都要徹底更新。

    概念設計應遵循的原則:注重體現的是規范化、系列化、標準化、通用化、輕量化和模塊化的設計原則。而以往的設計,這方面完全被淡化了,沒有引起足夠的重視。

    規范化是指嚴格按著產品開發的程序進行操作,樹立法規標準意識,加強理論計算和優化計算,提高設計質量,控制性能指標與目標成本。

    系列化是指在基本車型的基礎上,不斷衍生出其它車型。就空調而言,是指以基本車型的空調系統中的某些關鍵部件為核心,建立主體數據模型平臺,為其它車型開發提供條件和支持。如中重型卡車系列有一套空調系統平臺,轎車有一套空調系統平臺,而輕型車又有一套空調系統平臺。

    標準化是指設計要符合企業標準、行業標準與國家標準,尤其要滿足強制法規要求。國家經貿委和環保局曾發出禁令:2002 年起全面廢止CFC—12 車用空調的使用,否則禁止整車銷售。由于我們技術改造與設計都提前做了工作,保證了一汽所有的車型都適時地采用了符合環保要求的CFC—134a 空調系統。

    通用化是指設計過程中,要盡可能采用與本設計相關、相近、相同的空調其它部件,達到控制、降低成本的目的。如CA1041L 輕卡CA6471 廂式車的空調“三箱”就是一個通用的典型。

    輕量化是指設計過程中,要盡可能采用新型輕質材料,盡量降低系統部件的重量,滿足整車降重的要求。

    模塊化是將系統一個或幾個部件集中在一起形成模塊,目的便于安裝與維修,提高裝配效率。CA6471廂式車空調系統是比較典型的模塊化設計,空調的“三箱”總成,即風機總成、制冷器總成、加熱器總成既可自成一塊,又可合成一體。

    設計目標是衡量空調系統的最高標準,也是一項重要的考核指標。設計目標的提出要有科學依據、可比性、可實施性。

    以CA6471 車為例,提出的設計目標:

    (1) 縱向對比系統降溫指標高于CA6440 車。

    (2) 橫向對比系統降溫指標不低于市場上同類車型。

    (3) 按著性價比衡量,在CA6440 的基礎上,成本增加力爭控制在10%以內。

    設計方案評審,評審的內容是:計劃草圖(方案圖)和詳細計劃圖。計劃圖的質量越高,后期的結構設計更改就越少,工作效率也越高。尤其是空調“三箱”總成的布置,與儀表板的結構和造型有著密切的關系,必須同步考慮。

    以前的設計流程中,由于缺少評審這道關鍵環節,使得很多的設計錯誤及隱患未暴露出來,以至投產時才發現有設計失誤,造成不良影響和損失。我們現在開發的換代卡車,空調系統的前期設計就是不斷地經過反復的逐級評審,最終拿出來的方案就非常成功。

    設計資源的合理使用與配置是影響設計質量、工作效率及設計周期的重要因數。

    設計資源包括系統的專用件、通用件、標準件數據庫及相關車型系統的試驗數據庫,還有先進的設計軟件(PRO-E、CATIA)作為設計工具?,F在我們已經建立了壓縮機專用數據庫、管接頭通用件數據庫、中型/輕型車空調降溫試驗數據庫,作為新產品開發的參考依據;同時也正在開發空調模擬仿真設計軟件,不斷完善和提高設計手段。

    2 概念設計中的理論計算

    汽車空調熱負荷是確定空調系統送風狀態和確定空調系統部件規格的基本依據。

    空調熱負荷的計算方法有圖表法、簡易計算法、熱穩定計算法和非穩定計算法。通常采用簡易計算法,它的缺點是手工運算工作量大,偏差比較大,考慮的影響因素也有限。這是以往匹配設計時,經常采用的手段。如果采用經驗設計甚至放棄計算,完全依賴后期的試驗驗證的結果來證明系統設計是否合理,使設計人員完全處于一種被動的期待狀態之中。

    現在系統設計的理論計算,完全采用我們自己開發的設計軟件進行計算(校核)。其特點是運算速度快,準確率高,有助于性能參數的確定與設計目標的實現。

    熱負荷計算主要與駕駛室內飾及駕駛室外形尺寸長、寬、高,乘員數量等有關。

    熱負荷包括:乘員負荷(包括潛熱和顯熱),換氣負荷(與室內外溫度、濕度和換氣量有關),車身傳導熱負荷(與車身外表顏色、地板/側圍/前圍/后圍/風窗/內飾和車速有關),熱輻射負荷(主要與風窗有關)。如果是手工計算,工作量非常大;如果用專用軟件,又快又準,輸入不同工況、不同車型、不同地區、不同車身顏色等條件就能得出結果,手工運算是無法比擬的。

    主要性能參數的確定:根據熱負荷的結果,同樣以軟件繼續運算,進而確定系統各主要部件的性能參數。例如,通過運算知道,若滿足熱負荷的要求(輸入工況條件),需要壓縮機的排量為170mL/rev 型號的,那么計算機會自動在壓縮機庫中,按著庫中已有的壓縮機性能曲線逐一進行判別,最后選出排量接近170mL/rev 的一種或多種不同壓縮機型號,再根據發動機的匹配要求,選出符合要求的機型。

    同樣,確定蒸發器結構形式(管帶式/層疊式/管片式)就可以算出蒸發器本體體積大小,同樣確定冷凝器的結構形式(管帶式/平行流)就可以算出定冷凝器本體體積大小,由此再根據整車布置的要求,確定具體的結構形式、安裝方式及細部尺寸。鼓風機的風量、電機的功率同樣也可以通過計算確定。

    3 空調系統的優化設計

    優化計算:是建立在系統理論計算的基礎上,對理論計算的結果進行反饋,對設計進行的完善與提高,最終實現對系統的優化設計。理論計算已經成為我們現在運用的方法,通過它可以初步判定系統設計是否合理;而優化計算是對樣車出來后的降溫試驗數據,暴露出的設計缺陷,還需要進行改進設計而提出的。

    空調系統進行理論計算后,優化可提前納入到概念設計中,提高空調系統開發質量、降低開發成本、縮短開發周期。

    優化設計的目標確定:通過試制樣車試驗,檢查空調系統是否工作正常,驗證實際環境下的降溫指標是否達到設計要求。以CA6471 車空調系統為例,進行說明。

    首先,分析一下試驗數據:

    通過以上三組數據,可以得出以下結論:

    (1) 40km/h 和80km/h 工況下,空調工作30min 系統平衡時,車是內平均溫度在25.6~23.4℃范圍內。符合前面設計要求提出的24~26℃的目標值。

    (2) 如果環境溫度為35℃,估計車室內的溫度至少還會降1℃左右。但是,40km/h 和80km/h 兩組數據已經低于對手車型1~2℃。至少說明一點,空調系統在性能上并不比它差。

    (3) 怠速工況下,出風口平均溫度為26.7℃,車室平均溫度為33.5℃,這樣的溫度對乘員與司機來說,是不能忍受的。

    因此,CA6471 車在怠速工況下,降溫效果不理想,主要表現在出風口溫度偏高。所以,如何采取措施加以改進,這就鎖定了要優化的目標。

    分析產生問題結癥的方法:本文采用了排除法與數據分析法來最終判定在空調系統的哪個環節上出現了問題。

    首先用排除法(前提條件系統內部無堵塞、雜質、空氣和水分等)。壓縮機是經過性能臺架測試的,試驗過程中未發現異常,可以排除;前制冷器與換代輕卡通用,性能參數一樣;后制冷器與CA6440 結構通用,性能參數也一樣;唯一的變數就是冷凝器,那么問題極有可能出在這里。

    其次用數據分析法(這是最科學、最合理的判定)。怠速工況下,系統工作最為苛刻:機艙高溫輻射高達90℃,熱風回流導致冷凝器進風溫度上升,完全靠冷凝器電機風扇強制散熱。這一點,從系統的高低壓側的吸排氣壓力值就可以得到證實:30min 時,吸氣壓力0.391MPa,排氣壓力2.229MPa。正常狀態下,吸氣壓力應在0.35~0.37MPa,排氣壓力應在2.0~2.1MPa。由此,判定結癥是怠速工況下,系統壓力偏高所致。而影響系統壓力偏高的主要部件,最大疑點就是冷凝器。

    通過以上兩種方法判定,結癥出在冷凝器總成身上。

    為什么采用高效的平行流冷凝器,散熱效率反而下降了呢?因為冷凝器的放熱量標定是在臺架上測試來的,而且通風效率很高,制冷劑流動性好,這都有助于冷凝器發揮最大效能。而CA6471 實車狀態的冷凝器確是呈腹臥式布置,兩個風扇對角安裝、制冷劑平行流動阻力大,造成風量的不均勻通過和不利于制冷劑的正常換熱。也就是說,實車狀態與臺架是有區別的,它不能100%地再現臺架的結果,同樣與概念設計的預測結果,也可能存在一定范圍內的偏差(10%以內)。因此,提高風量的有效通過面積,進而提高風扇效率,最大發揮冷凝器的潛能。

    優化設計的方法研究:根據上述提出的優化的目標,優化對象初步確定為:一是冷凝器與電機風扇的匹配研究,二是冷媒分配不均對系統的影響研究(本論文在此略)。通過下表分析:

    通過以上數據對比,CA6471 車采用雙風扇葉輪比對手車采用的單葉輪的風量多500m3/h,按理推算,這么大的風量將非常有助于冷凝器能力的發揮,但實際并非如此。兩種風扇布置示意圖如圖:

    風量分布均勻性測試結果:

    從以上數據分析,雙風扇對角布置時,電機轉速在2300r/min 時,冷凝器出風風速最大5.0m/s,最小1.5m/s,沿無電機對角線上的風速差別很大,風量不均造成風量的損失,導致電機及風扇效率大大降低。

    而用單風扇中心布置時,雖電機轉速只有2000r/min,但冷凝器出風風速卻比前者高,且各點風速相同,風量均勻通過冷凝器,效率非常高。

    冷凝器總成噪聲來源,可確定為雙電機、雙葉輪、對角布置、轉速高等幾個主要原因。降噪采取的最好措施就是用單電機、單葉輪、中心對稱布置。

    4 概念設計與優化設計的試驗驗證

    (1) 優化后降溫結果

    從試驗數據可得出如下結論:

    1) 在怠速工況時,低壓為0.376MPa,高壓為2.186MPa,基本上接近正常;此時車室內平均溫度為29.5℃,比改進前降低4℃,按著室內外溫差8~10℃衡量,已經符合設計要求。另外通過人的實際感受,主觀評價也認為可能接受。

    2) 車速在40km/h 與80km/h 時,降溫效果也是非常明顯的,車室內平均溫度降溫幅度分別為1.1℃和2.4℃。

    結果說明改后與改前比較,無論是怠速工況還是正常行駛工況,空調降溫效果都有改善和提高,達到了改進的目的。

    (2) 噪聲對比結果

    經試驗室內測試,數據對比如下:

    雙電機雙葉輪冷凝器總成 噪聲值: A 聲級 78dB 2300r/min

    單電機單葉輪冷凝器總成 噪聲值: A 聲級 68dB 2000r/min

    從以上數據比較,單電機單葉輪冷凝器總成噪聲要比雙電機雙葉輪冷凝器總成噪聲低10dB,相當可觀。

    5 結論

    空調系統的概念設計是我們對前人的設計經驗進行總結,學習先進的設計方法,并結合汽車空調專業的特點而提出的一種新的設計方法。

    這種設計方法的特點是把更多的問題在設計前期以理論模擬計算的方式解決,以縮短設計試驗周期、降低開發成本。隨著設計要求和水平的不斷提高,汽車空調的概念設計與優化設計將會得到不斷的豐富與完善。(end)望采納。。。。

    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。

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