Ycebin現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研

1、生命是永恒不斷的創(chuàng)造，因?yàn)樵谒鼉?nèi)部蘊(yùn)含著過(guò)剩的精力，它不斷流溢，越出時(shí)間和空間的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表現(xiàn)的形式表現(xiàn)出來(lái)。泰戈?duì)柆F(xiàn)代汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)調(diào)研報(bào)告機(jī)械與材料工程學(xué)院B0942班 26號(hào) 袁敏摘要:二十一世紀(jì)以來(lái),世界汽車(chē)持有量逐年增加,迅速增長(zhǎng)的石油消費(fèi)和日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力,迫使汽車(chē)生產(chǎn)業(yè)必須走節(jié)能環(huán)保的發(fā)展道路,本文提出了新型環(huán)保汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì),即對(duì)現(xiàn)有車(chē)輛進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),提高其環(huán)保水平,鼓勵(lì)混合動(dòng)力汽車(chē)和先進(jìn)技術(shù)汽車(chē)的使用,加大電動(dòng)汽車(chē),燃料電池汽車(chē)等綠色環(huán)保汽車(chē)的研究力度。 目前,新一代的節(jié)能環(huán)保汽車(chē)正在全球范圍內(nèi)掀起一場(chǎng)汽車(chē)技術(shù)革命。從各種節(jié)能環(huán)保汽車(chē)的發(fā)展順序來(lái)看,

2、純電動(dòng)車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)將逐漸成熟,市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大以及國(guó)產(chǎn)化程度的提高會(huì)降低混合動(dòng)力汽車(chē)的價(jià)格。中國(guó)城市交通擁堵,混合動(dòng)力汽車(chē)的節(jié)油性更為明顯,因此混合動(dòng)力汽車(chē)、特別是混合動(dòng)力轎車(chē)和混合動(dòng)力客車(chē)在未來(lái)的市場(chǎng)中占有一席之地。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,燃料電池汽車(chē)將是最終的解決方案,但目前燃料電池價(jià)格過(guò)于昂貴、技術(shù)尚未完全成熟、配套設(shè)施缺乏,燃料電池汽車(chē)在中國(guó)的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用應(yīng)該在2020年以后。 一、 純電動(dòng)汽車(chē)(BEV) 純電動(dòng)汽車(chē)是指采用蓄電池作為能量存儲(chǔ)單元,用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。純電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有HC、NOx和CO等有害氣體排放,被喻為真正的“綠色環(huán)保汽車(chē)”。 就目前電池的技術(shù)水平而言,小型四輪純電動(dòng)汽車(chē)商

3、業(yè)化生產(chǎn)條件已經(jīng)具備。它可作為短距離代步交通工具或出租車(chē)使用,尤其是配合社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè);大型純電動(dòng)車(chē)輛主要應(yīng)用于特殊場(chǎng)合,如機(jī)場(chǎng)擺渡車(chē)、市區(qū)定線公交車(chē)以及其它特殊用途;超級(jí)電容純電動(dòng)大客車(chē)具備很高的推廣價(jià)值;假使純電動(dòng)轎車(chē)投入使用,每次充電續(xù)駛里程不應(yīng)低于200km,最高時(shí)速可達(dá)到120km/h。BEV還依賴(lài)于電池技術(shù)的進(jìn)步,目前尚不具備大批量商業(yè)化生產(chǎn)的條件。 純電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)是電機(jī)電控技術(shù)、電池組能量等管理技術(shù)。通過(guò)近年來(lái)的努力,我國(guó)目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng)汽車(chē)的小批量生產(chǎn),開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)轎車(chē)和純電動(dòng)客車(chē)均已通過(guò)了國(guó)家汽車(chē)產(chǎn)品型式認(rèn)證,純電動(dòng)轎車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo),已

4、超過(guò)國(guó)外大型汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)研制的純電動(dòng)鏟車(chē)和箱式貨車(chē),初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力,純電動(dòng)汽車(chē)在特定區(qū)域的商業(yè)化運(yùn)作正廣泛開(kāi)展。 二、混合動(dòng)力汽車(chē)(HEV) 混合動(dòng)力汽車(chē)是指由兩種或兩種以上的儲(chǔ)能器,能源或轉(zhuǎn)換器作驅(qū)動(dòng)能源(其中至少有一種提供電能)的汽車(chē)。目前我們通常提到的混合動(dòng)力汽車(chē)HEV是由輔助動(dòng)力單元配合電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)。輔助動(dòng)力單元一般是小型發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組?；旌蟿?dòng)力裝置既能發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)持久工作、動(dòng)力性能好的優(yōu)點(diǎn),又可以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)無(wú)污染、低噪聲的優(yōu)點(diǎn),二者取長(zhǎng)補(bǔ)短,汽車(chē)的熱效率可提高10%以上;同時(shí)廢氣排放可降低30%以上。 與純電動(dòng)汽車(chē)對(duì)比,HEV電池容量小、整車(chē)重量輕,汽車(chē)的續(xù)

5、駛里程和動(dòng)力性可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)水平,保證駕車(chē)方便性和乘坐舒適性。與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相比,HEV可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工況區(qū)尋急定運(yùn)行,從而降低排污和油耗;在商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等人口密集地,HEV可用純電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)車(chē)輛,實(shí)現(xiàn)零排放;通過(guò)電機(jī)回收汽車(chē)減速和制動(dòng)時(shí)的能量,可進(jìn)一步降低能耗和排放。與目前的普通汽車(chē)相比,混合動(dòng)力汽車(chē)節(jié)油效率可以達(dá)到25%一40%,尾氣排放比先進(jìn)柴油車(chē)更為清潔。但是,混合動(dòng)力汽車(chē)價(jià)格目前較高,在當(dāng)前技術(shù)條件下,其成、本比同類(lèi)汽車(chē)高30%左右?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)目前處于商業(yè)化初始階段,2005年混合動(dòng)力汽車(chē)在美國(guó)銷(xiāo)售20.5萬(wàn)輛,占美國(guó)汽車(chē)總銷(xiāo)量的1.2%。 混合動(dòng)力按照驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量流和功率流的配置

6、結(jié)構(gòu)關(guān)系,可分為串聯(lián)式SHEV,并聯(lián)PHEV和串并聯(lián)式PSHEV和CHEV復(fù)雜的混合動(dòng)力四種。三、液壓混合動(dòng)力汽車(chē)(HHV) 眾所周知,液壓元件和系統(tǒng)具有很高的功率密度,比較液壓蓄能器、飛輪和蓄電池這三種儲(chǔ)能元件的功率密度,液壓蓄能器為1000W/kg、飛輪為700W/kg、鎳氫蓄電池170W/kg。液壓蓄能器的功率密度在三者中最大,其充放能量速度要比蓄電池快得多。 液壓混合動(dòng)力汽車(chē)HHV,是利用液壓蓄能器大功率密度和快速充放能量的特點(diǎn),在大中型運(yùn)輸車(chē)輛或是城市公交車(chē)輛上,配置帶液壓能量再生裝置,與發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳動(dòng)系相混合組成的多能源動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。液壓混合動(dòng)力車(chē)輛可以充分地利用剎車(chē)能量的71%進(jìn)

7、行再啟動(dòng)和加速,在頻繁剎車(chē)和啟動(dòng)的路況,將明顯地改善車(chē)輛啟動(dòng)時(shí)黑煙的排放、降低油耗、提高車(chē)輛加速和減速特性,延長(zhǎng)剎車(chē)裝置的壽命。同時(shí)還可減少車(chē)輛總能量的需求,與混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)相比于液壓混合動(dòng)力車(chē)輛不僅可以實(shí)現(xiàn)在短時(shí)間內(nèi)的大功率剎車(chē)能量回收和釋放,達(dá)到40%的節(jié)油標(biāo),而且在成本價(jià)格、技術(shù)成熟、工作可靠及便于維護(hù)等方面均占有較大的優(yōu)勢(shì)。近幾年來(lái),液壓混合動(dòng)力車(chē)輛重新引起人們的注意。 按照動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi),液壓混合動(dòng)力車(chē)輛摹本上有三種動(dòng)力傳動(dòng)方式,即串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)。目前,串聯(lián)式液壓混合動(dòng)力汽車(chē)正處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。而并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉,可以說(shuō)液壓混合動(dòng)力車(chē)首先是

8、從并聯(lián)車(chē)型開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。 并聯(lián)式液壓混合動(dòng)力車(chē)與傳統(tǒng)車(chē)不同的工作過(guò)程,表現(xiàn)在剎車(chē)減速和啟動(dòng)加速兩個(gè)方面。車(chē)輛啟動(dòng)(含冷啟動(dòng))和加速時(shí),先輕踏油門(mén)踏板、油門(mén)踏板角度處在僅使用液壓能量再生系統(tǒng)的區(qū)域。 在液壓混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域,我國(guó)已有數(shù)家單位的樣車(chē)通過(guò)了產(chǎn)品性能測(cè)試和試驗(yàn),效果明顯。其技術(shù)在許多方面比混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)更為成熟可靠,在一些電動(dòng)車(chē)關(guān)鍵技術(shù)尚不能解決的今天,液壓混合動(dòng)力車(chē)有很好的應(yīng)用前景。尤其是對(duì)于城市公交車(chē),無(wú)論是并聯(lián)還是串聯(lián),液壓混合動(dòng)力車(chē)都將會(huì)充分發(fā)揮出其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 四、燃料電池汽車(chē)(FCEV) 燃料電池汽車(chē)PCEV,是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種以清潔燃料為燃料、無(wú)C02和有害氣體排放的

9、新型環(huán)保汽車(chē)。因此,從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面來(lái)說(shuō),燃料電池汽車(chē)是一種理想的無(wú)污染汽車(chē)。近年來(lái),燃料電池汽車(chē)的迅猛發(fā)展和商業(yè)化的推進(jìn)席卷了整個(gè)世界,其高效節(jié)能、零排放或接近零排放的良好環(huán)境性能,使之成為當(dāng)今世界能源和交通領(lǐng)域開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。隨著國(guó)際各大汽車(chē)生產(chǎn)商和石油巨頭的積極參與,從資金到技術(shù)的大力投入,燃料電池汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化階段。燃料電池汽車(chē)將引發(fā)汽車(chē)工業(yè)的革命,最終取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)成為主流。 我國(guó)的燃料電池研究始于1958年,經(jīng)過(guò)多年的積累與發(fā)展;已初步形成了一支學(xué)科專(zhuān)業(yè)較為齊全的研究與開(kāi)發(fā)隊(duì)伍,研究條件明顯改善。尤其在PEMFC方面;總體水平與先進(jìn)國(guó)家的差距正在縮小。 五、電動(dòng)汽車(chē)在國(guó)

10、際汽車(chē)工業(yè)上的競(jìng)爭(zhēng)近10年來(lái)，出于節(jié)約石油和環(huán)境保護(hù)的需要，在發(fā)達(dá)國(guó)家，政府和企業(yè)聯(lián)合制定各種計(jì)劃，投入巨額研發(fā)資金，大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，電動(dòng)汽車(chē)成為國(guó)際汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。歐共體的“明日汽車(chē)”行動(dòng)計(jì)劃，美國(guó)的“新一代汽車(chē)伙伴計(jì)劃”(PNGN)，都旨在搶占電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)。代表著當(dāng)代先進(jìn)水平的福特汽車(chē)公司的Think牌，通用汽車(chē)公司的Impact牌，豐田汽車(chē)公司的E-COM牌電動(dòng)轎車(chē)正是這種競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)晶。目前，純電動(dòng)汽車(chē)正向小型化和專(zhuān)用化方向發(fā)展，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)成為跨國(guó)汽車(chē)集團(tuán)聯(lián)合攻關(guān)，相互競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，通用、豐田汽車(chē)公司和加拿大BALLARD公司組成燃料電池開(kāi)發(fā)聯(lián)合體，在2004年批量生

11、產(chǎn)銷(xiāo)售燃料電池，燃料電池電動(dòng)汽車(chē)將在今后的510年內(nèi)產(chǎn)業(yè)化?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)日臻完善，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展迅速。福特公司的P2000牌，本田公司的Insigh牌混合動(dòng)力電動(dòng)轎車(chē)已開(kāi)始批量生產(chǎn)銷(xiāo)售。豐田公司的Prius牌混合動(dòng)力汽車(chē)已生產(chǎn)銷(xiāo)售近10萬(wàn)輛，并在2005年將該公司所有車(chē)型均采用混合動(dòng)力技術(shù)方案。在今后10年之內(nèi)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)將成為汽車(chē)市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品之一。我國(guó)也在電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)方面投入了大量資金，中科院大連化研所研制的燃料電池已在東風(fēng)汽車(chē)上試裝，武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已研制成功燃料電池關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)子交換膜技術(shù)，今年可研制出15kW的燃料電池，汽車(chē)工程學(xué)院研制成功三代實(shí)驗(yàn)電

12、動(dòng)轎車(chē)，清華大學(xué)研制成功實(shí)驗(yàn)電動(dòng)客車(chē)，我國(guó)在電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)方面呈現(xiàn)出明顯的跟進(jìn)戰(zhàn)略特點(diǎn)，和發(fā)達(dá)國(guó)家的科技水平差距不是很大，這對(duì)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)跟上世界電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化的步伐是很有利的。六、我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略方位電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在今后30年以至更長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，在中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的格局中處于什么樣的地位，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃中應(yīng)采取怎樣的對(duì)策，這應(yīng)該根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，能源政策和環(huán)境保護(hù)政策來(lái)確定。從世界范圍看，電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品正處于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)期和市場(chǎng)導(dǎo)入期。根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)品的生命周期理論，在這一階段，進(jìn)入壁壘最小，成功性的可能性最大，進(jìn)行科技創(chuàng)新可以少走彎路，實(shí)現(xiàn)后發(fā)優(yōu)勢(shì)，集中力量，在技術(shù)上取得突破，開(kāi)發(fā)出具有

13、知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)品，這是振興我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的歷史性機(jī)遇，我們必須抓住。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的科技創(chuàng)新嚴(yán)重不足，到現(xiàn)在還沒(méi)有擁有真正意義上的具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的品牌轎車(chē)，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的方式主要是引進(jìn)、開(kāi)發(fā)、滯后、再引進(jìn)、再開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)品落后發(fā)達(dá)國(guó)家24代，競(jìng)爭(zhēng)力低下。在今后10年，我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略重點(diǎn)應(yīng)是科技創(chuàng)新，以科技創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新的重點(diǎn)是：燃料電池關(guān)鍵技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)（含混合動(dòng)力汽車(chē)）技術(shù)、電動(dòng)汽車(chē)可靠性試驗(yàn)技術(shù)、節(jié)能型安全部件。還有兩類(lèi)技術(shù)也必須作為重點(diǎn)開(kāi)發(fā)：一是電動(dòng)汽車(chē)柔性生產(chǎn)裝配技術(shù)，它可以用現(xiàn)有汽車(chē)生產(chǎn)裝配技術(shù)和設(shè)備裝配電動(dòng)汽車(chē)。二是電動(dòng)汽車(chē)智能技術(shù)、數(shù)字技術(shù)，它可以使電動(dòng)汽車(chē)適應(yīng)智能運(yùn)輸系統(tǒng)。七、分析小結(jié) 持續(xù)增長(zhǎng)的汽車(chē)消費(fèi)、穩(wěn)步增長(zhǎng)的石油消費(fèi)和日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力;迫使未來(lái)汽車(chē)向節(jié)能化