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在这一背景下,于2015年9月11日-13日举办的“2015天津国际客车、公交车及维保工具展览会”备受瞩目。本次展会因北京公交、上海巴士、天津公交、长春公交、大连公交、郑州公交、西安公交、杭州公交、深圳巴士、合肥公交、武汉公交等用车单位的参与一改往常车展车企唱“独角戏”而专业观众匮乏的尴尬局面。以市场需求为导向的宇通客车以El0公交版、El0团体版和E8mini等3辆纯电动车型的强大阵容接受来自全国的数十家公交企业负责人的“检阅”。
ZK6115BEV1即El0团体版是宇通推出的10.7米纯电动团体客车,作为El0团体新造型车型,该车不仅在外观上更靓丽、大方,而且全方面满足团体客车用户的用车需求。El0团体版快充75分钟或慢充2.5小时即可充满,续航里程达到150公里以上,超过10米车长的El0车内空间大,座椅数达到45+1个,可以满足更多乘客团体出行的需求,目前宇通已向市场销售超过800台该款车型。
而同样作为宇通E系列纯电动客车重要成员之一的E8mini(ZK6805BEVGl)面向公交市场。该车采用经典的BRT高档外观设计,使用电力驱动,乘坐环境舒适,零排放、零污染,真正低碳、绿色、环保。E8 mini充电2小时即可行驶170公里,在电池、电机、控制器等新能源关键总成上采用最高设计标准要求,提高了产品的安全性、可靠性、节能水平。
2015年8月17日,辽宁省辽阳市采购的120台宇通节能与新能源公交车订单中,就包括12台E8系列纯电动公交车。在佛山顺德,30台E8纯电动公交车自2015年1月投入运营以来,据用户测算,30台车每年可节约燃料、维保成本278.25万元,8年可节约2226万元。至今,E8系列下的ZK6805BEVG1车型的市场保有量已近600台。
不久前获得“中国道路运输杯”2015年度“最佳新能源客车奖”的宇通10米纯电动公交车ZK6105BEVG3即El0公交版备受用户青睐。江苏龙途(新能源)商务客运有限公司在一次性购入了32辆宇通E7纯电动客车并运营良好后,又采购了10辆El0。该车型销量近日来一直保持着稳定增长势头,同为E系列纯电动客车家族中的一员,宇通El0纯电动客车的受欢迎程度可见一斑。
宇通客车在纯电动客车市场上的成功可以用数据加以说明。2015年7月份,宇通产销纯电动客车2784辆,市场占有率达43.7%,这两个数值创下了宇通纯电动客车月度产量和月度市场份额的历史记录。2015年上半年,宇通客车销售新能源客车3645辆,同比增长102.7%。共实现整车销售24079辆,新能源客车销量已占到总销量的15%以上。至此,宇通已形成10-18米系列化插电式混合动力客车产品和6-12米纯电动客车产品,并在新能源产品市场占有率上大幅领先,其中插电式混合动力客车市场占有率在40%左右,纯电动客车市场占有率则超过20%。至此,宇通新能源客车已覆盖示范城市20个城市及城市群,非示范城市也已覆盖38个。业内专家表示,2015年是新能源汽车发展的关键节点,作为中国最大的客车及新能源客车供应商,宇通下半年将延续上半年良好的业绩表现。
宇通的领先来自于对市场需求的准确把握。据《中国汽车消费者白皮书》显示,当前新能源汽车的推广普及主要受续航里程短、充电时间长以及维修点少三个障碍制约,宇通的纯电动客车整体解决方案于2014年11月28日及纯电动公交整体解决方案在2015年4月17日推出后,上述难题迎刃而解。
在产品方面,宇通推出E系列纯电动客车、公交车,在产品安全、电池性能、电控技术、整车可靠性等多方面为行业树立起前所未有的性能“硬标准”。比如电池可提供五年质保、八年延保的超长质保期,4000次充放电衰减后不低于70%;车辆侧翻角度远超国家标准规定的28度,达到惊人的45度;车辆的电机、电控等关键零部件防护等级达到IP67(目前电子行业布线行业最高实现等级),涉水深度甚至优于传统客车。
在充电配套方面,“方案”推出充电、换电,多种建站合作模式,可根据企业自身情况及实际需要,进行定制化建设;售后服务方面则提供专人专车全程跟踪服务;金融支持方面更提出按揭、电子承兑汇票、融资租赁多模式融资方式,并通过设立10亿元新能源产业发展基金,用于新能源汽车产业链投资,解决目前因新能源车保有量不足、一次性投入太大、回报收益并不确定而引起社会资本对新能源汽车购买及基础设施投入不强烈等问题。有专家称,在新能源汽车市场还存在巨大的发展瓶颈时,优先发展电动公交车,比较适合目前的产业环境。随着纯电动客车产业在我国的逐渐发展完善,其经济效益将更加突出,宇通及时推出纯电动客车、公交车整体解决方案,无疑是推动我国纯电动客车市场规模化发展的积极探索。
短板:电池技术
早在2002年,中国第一台油电混合动力公交车在扬子江汽车诞生,这一具有里程牌意义的重大事件曾引起国内业界一片哗然。其后2005年,中国第一批混合动力公交车正式投放武汉市场(公交510路)示范运行。
“当然这不是真正意义上的新能源汽车。”现任东风扬子江汽车公司高级工程师、总经理助理雷洪钧博士如是说:“现阶段人们所说的新能源汽车主要指油电混合汽车,但真正意义上的新能源汽车只能指用电能带动的纯电动汽车”。
雷博士说,“新能源汽车”是一个政治概念而不是一个技术概念,在国外没有人提“新能源汽车”,他们只说节能车。在经济层面上,它既要求节能又要求环保;在政治层面上它包含两个方面,一个是能源安全问题,另一个是环境保护问题。
真正的“新能源汽车”必须满足三个条件:一,汽车能源装置必须是车载,而不是外在;二,最高时速必须达到80码(mile/h);三,要求电池充一次电,汽车所跑持续里程必须达到250公里。目前大多数生产商主要是这三个基础指标达不到,或者是其中一个指标未能达到,这严重地制约了新能源汽车的发展。而以上三个问题中的核心问题就是汽车电池组不能达到一次充电能跑250公里,据雷博士介绍,目前纯电动汽车持续里程最高不能到达250公里,所以这是一个世界性难题。
从技术层面上讲,纯电动汽车车载电池必须具有能量转发功能,即充电时把电能转化成化学能,使用时把化学能转化成电能这样一个循环过程。目前汽车电池组的材料工业无法满足现代汽车持续里程的发展需求,其中蓄电池技术难题,是制约新能源汽车发展的世界性难题,也是一个核心问题。是迄今为止令无数汽车追梦人头疼的短板。
“在线充”:中国纯电动公交车新模式
东风扬子江新能源汽车发展经历了一个漫长的过程,早在2001年,东风扬子江就踏上新能源纯电动车研制的探索之路。
2002年,东风扬子江汽车研制的油电混合动力公交车问世,2005年中国第一批混合动力公交车正式投放武汉市场示范运行,2009到2011年,400台油电混合动力公交车再次大批量投入武汉公交运营, 2011年扬子江第4代纯电动车获得国家公告,首批10台投放武汉市场(公交579路)运营 。
至今纯电动新能源车持续里程最高不能达到250公里,这就必须要求首先解决汽车充电的问题。纯电动汽车传统的充电方式必须到充电站或充电桩上进行,这要求城市要建造大量的充电基础设施,然而城市土地面积毕竟有限,因此基础充电设施的不足,造成大量新能源汽车排队充电的拥挤状况,严重地影响新能源汽车的运营效益。
为了打破充电受地域限制的“瓶颈”,东风扬子江提出了“直接利用现有的无轨电车电网”等基础设施发展新能源汽车的战略,这样就避开了传统充电站或充电桩所遇到的难题。
在利用无轨电车电网充电的指引下,2012年,东风扬子江在国内首创的“在线充”纯电动客车问世,它利用无轨电车现有的线网可以“随要随充、随行随充”,或者一边工作一边充电,这样既可以节省时间又可以节省传统充电桩等基础设施所需的资源;另一方面可以用多次充电来解决目前电动汽车电池组持续里程不足的诟病,这种用时间换空间的实践,避免了新能源汽车在运营过程中出现无电停运的尴尬。
由东风扬子江自主创造的第一批5辆“在线充”纯电动客车,于2013年1月在武汉市区(公交电7路)上线运营,一举攻破新能源纯电动车三大瓶颈问题,开创了中国纯电动公交车新模式。
经过9个月的运营实践,“在线充”得到业内专业人士和公交司乘人员的一直认同,雷博士说:“这是10多年来,到目前为止新能源汽车开发最成功的一次”。雷博士表示,“在线充”经过9个月的上路示范营运,表明扬子江汽车公司已具备批量上线营运的能力,扬子江正准备让“在线充”批量上市。
雷博士还说:“在线充的成功,让新能源汽车的发展像黎明时看到一丝光明,让人看到希望,但离八,九点钟的太阳还有段距离。新能源汽车经过12年的漫长摸索历程,从最初摸索探讨阶段发展到目前示范运营阶段”。
未来:任重道远
东风扬子江负责人介绍,目前武汉城区95%在线运营公交车由扬子江公司制造,公司具有日产20辆公交车下线的生产能力。截至到目前为止,东风扬子江制造的新能源汽车530辆,其中包括油电混合402辆、传统纯电动车13 辆、在线充纯电动车6辆。
2012到2013年,100台气电混合动力公交车分别交付襄阳、大同。据了解,目前东风扬子江为澳门量身定做的2台新能源纯电动样板汽车正紧锣密鼓的生产,定于11月25号交付对方,其后300台新能源纯电动汽车陆续跟进。据知情人士透露,东风扬子江正在向当地政府申报“在线充”新能源汽车200辆的计划,准备2014年批量上市。
政府虽一再鼓励新能源汽车的发展,但实际效果并不理想,问题出在什么地方已显而易见。针对9月17日国务院继续开展新能源汽车的补贴,扬子江汽车相关负责人表示,新能源汽车事业的发展离不开政府的大力扶持,补贴政策的延续肯定会对整个汽车行业的发展具有巨大的推动作用,这不是套话;但要达到科技部此前指定的,2015年中国新能源汽车达到50万辆的销售计划,这的确是一个美好的愿景,要解决纯电动车蓄电池这个世界级技术难题,还有很长的路要走,目标和现实还有一定的距离。
关键词:新能源汽车;纯电动汽车;续航里程
中图分类号:U469.72 文献识别码:A 文章编号:1001-828X(2016)031-000-01
一、什么是新能源汽车
新能源是指区别于传统的能源形式,如风能、太阳能等。新能源汽车主要是指利用新能源作为动力来源的汽车。比较常见的有纯电动汽车、混合动力汽车、氢动力汽车、燃料电池汽车等。
二、新能源汽车有哪几类
1.混合动力汽车
混合动力汽车仍旧采用传统燃料的,同时装配电动机或发动机来调节低速动力的输出和燃油的消耗。按照所使用的燃料种类,主要分为两种,汽油混合动力车和柴油混合动力车。例如比亚迪秦、唐、元系列,丰田普锐斯混合动力汽车;国际市场上柴油混合动力车型的发展也很快。
2.纯电动汽车
纯电动汽车就是由车载可充电蓄电池或其他能量储存装置提供电能、由电动机提供驱动力的汽车。电动机可以放在发动起仓里面,也可以直接利用车轮当作电动机的转子,但是难以进行电力存储。因为电力的来源比较广泛,例如水电、火电、核电等一次能源发电,人们也就不必担心石油资源的枯竭。电动汽车由六部分构成,分别是车身、底盘、控制器、蓄电池组、电动机和电动机辅助设施。纯电动汽车的牵引力由电动机提供,因此传动系统就脱离了离合器和变速器束缚。电动机改变转速,就可以很轻易的调节车速。
目前而言,纯电动汽车主要有城市纯电动汽车和纯电动汽车。
(1)城市纯电动汽车
城市纯电动汽车的车速和续航里程都比较低,适合于城市短距离交通,主要车型是小型纯电动汽车和城市公交车。一辆新型纯电动中巴车充一次电仅需20分钟,最大行程却超过300公里。
(2)纯电动汽车
全纯电动汽车装有足够容量的动力电池,车速和续航里程基本可满足日常较远距离的形势要求。例如美国的Tesla跑车,特斯拉跑车是世界上第一款使用锂电池一次充电可行使300KM以上的纯电动汽车,2009年,特斯拉完成了充电一次行使501公里,创造了世界纪录,当时平均时速约为40KM/H。特斯拉跑车的百公里加速也非常惊人,最高可达到3秒以内,等同于顶尖传统燃料跑车的加速。
3.插电式混合动力汽车
插电式混合动力汽车是可以在正常使用情况下从非车载装置中获取电能,以满足车辆具有一定的纯电动续航里程的混合电动汽车。
4.燃料电池汽车
燃料电池汽车是指以甲醇和氢气等作为燃料,通过燃烧反应产生电能,利用电动机驱动的汽车。近几年来,燃料电池技术已经取得了重大进展,世界著名汽车制造商通用和福特公司已经宣布,燃料电池汽车将在不久的将来投向市场。
5.氢动力汽车
氢动力汽车可以实现真正零排放,因为其排放出的是纯净水,具有零排放、无污染、储量丰富的优势,所以,作为传统汽车的替代方案,氢动力汽车是十分理想的。但是相比于传统动力汽车,氢动力汽车的成本至少高出两成。2007年,中国首台高效零排放氢内燃机在长安汽车完成点火;2008年,中国自主研发的第一款氢动力概念汽车“氢程”在北京车展上展出。
三、新能源汽车的发展方向如何
进入新世纪,我国汽车产业高速发展,已经成为世界汽车生产和销售大国。在新能源汽车方面,纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车等各类产品,已经可以自主研发,形成了全系列、多品种的各类整车、零部件配套和生产体系,产品的技术水平和产业的集中度都有了明显的提升,电动汽车整车设计已经初步掌握,也有了一定的系统集成技术,但总体的技术水平与国外相比尚存在较大差距。
四、新能源汽车的前景如何
新能源汽车使得中国的汽车产业遇到了难得的跨越发展机遇。新能源汽车产业的三个核心关键技术,分别是系统控制策略、电动机和动力电池。在这当中,最为关键的是动力电池技术。它直接影着新能源汽车发展的速度,是支持新能源汽车的核心产业,也是新能源汽车是否能够大规模生产并全面商业化的瓶颈所在。
今年10月26日,《节能与新能源汽车技术路线图》由中国汽车工程学会在上海正式对外,而这一路线的也将进一步加快我国汽车行业的技术改造、升级和产业优化调整的节奏和步伐。
五、新能源汽车的发展要解决什么问题
纯电动的最为关键的瓶颈就是电池,电池的能量密度与电池的安全性矛盾、电池的能量大小与电池的质量矛盾,其中最重要的两点就是电池(锂电池)的衰减与电池的回收,电池的衰减直接影响纯电动汽车使用寿命长短。
1.续航里程
现在国内新能源汽车普遍的续航里程为100-300公里之间,而这部分还有一部分水分,因为测试出来的续航里程一般是理想情况,实际的续航里程还与操作习惯、综合路况环境等,一般标“150公里”续航里程的,实际一般跑80-120公里,低温情况下续航情况更遭。
2.电池寿命
现在最早的一批纯电动汽车电池已基本不用使用,因为现在如北汽、比亚迪等厂家展开回购,现在国家强制规定纯电动汽车的核心三电“电池、电机、电控”的质保标准是八年或十二万公里,但是实际上现在国内电池厂家的电池,使用寿命根本到不了8年,一般4-5年便会出现严重衰减,需要更换新的电池,因此往后一般时间主机厂可能会面临一定电池更换的压力。
从新能源汽车全球技术路线来看,日本的混合技术路线现在已经成熟,同具备了与传统燃油车竞争的实力,无论成本还是操控;而我国的新能源汽车技术路线,纯电动已然成为成为了主流,在政府补贴下调的形势下,我国研发厂商需要通过进一步的技术更新,抢占市场,获得先机。
参考文献:
[1]王刚,荆旭龙,编著.新能源汽车.清华大学出版社,2015(2).
关键词:新能源汽车;纯电驱动;节能减排
中图分类号:X32 文献标识码:A
1、概述
《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》指出:根据战略性新兴产业的特征,立足我国国情和科技、产业基础,现阶段重点培育和发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车等产业。可见,十二五期间,国家将节能环保行业列在首位。节能环保关系国民经济的长远发展,特别是对于人均能源资源严重不足而能源需求持续增长的我国来说,更具有战略性意义。
我国作为能源消费大国,近几年能源需求快速增长,对国家能源安全构成了严重威胁,形势十分严峻。因此在国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中,将"可再生能源低成本规模化开发",列为专项技术,将"重点研究高效二次电池材料及关键技术,发展高效能量转换与储能材料体系"列为前沿技术。2012年初国家的《电动汽车科技发展"十二五"专项规划(摘要)》明确提出,"纯电驱动"汽车是我国新能源汽车技术的发展方向和重中之重。纯电驱动是战略目标,既包括了纯电动车型,还包括了部分混合动力车型。
动力系统的设计是新能源汽车发展的关键因素之一。纯电驱动汽车发展过程可以理解为储能电池逐步取代内燃机地位的过程。由于电池技术不成熟、成本偏高等问题,电池无法完全承担动力来源的责任,伴随着电池成本逐渐下降,成熟度日益提高,对内燃机的替代能力将逐渐增强。随着近年来以安徽省合肥市为代表的"十城千辆"新能源汽车试点工作的运行开展,锂离子电池逐渐在动力、储能等大容量电池领域得到应用。尽管如此,在发展新能源汽车方面,"新能源汽车是否真正环保低碳"这一话题频频引发业界各种争论,本文将引用相关数据对此进行评述。
2、新能源汽车分类
新能源汽车是采用新的能源作为能量载体的汽车。发改委2007 年底的《新能源汽车生产准入管理规则》定义了新能源汽车是采用非常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车,它们包括混合动力汽车(FCEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(PCEV)以及其它新能源汽车等。笔者认为,新能源汽车的发展方向为:混合动力汽车的产业化生产,通过汽车各个功能模块的发展与组合逐步推动汽车动力化,从只具备自动启停、怠速关机功能的"微混合"、以并联式混合动力发动机为主体的"轻混合"和以混联式为特征的"全混合",随着设备功率的逐步提高,最终过渡到串联式"可充电混合",最终实现纯电动汽车产业化。在我国,新能源汽车的研发从"十一五"开始起步,在国家科技计划近10年的支持和引导下,国内200余家单位组成了产学研研发团队,开展持续攻关,攻克了一批电动汽车关键核心技术,形成了一系列典型产品,部分产品正在开展示范运营,初步具备电动车从研发到产业化转化的条件。
3、新能源汽车的碳减排作用与能源效率分析
在能源使用效率方面,新能源汽车在后段PTW(Power to Wheel 燃料到车轮)效率明显高于传统汽车,能源综合利用效率优势明显。传统汽车的能量损失主要在内燃机,PTW 值约为16,即损失84%;而混合动力汽车、纯电动汽车等后段PTW值较高,纯电动汽车甚至可以达到80 以上,如表2所示,即使考虑到前段WTP(Well To Power),新能源汽车的综合能源利用效率更高。
碳减排方面,纯电动汽车和氢燃料电池汽车在后端 PTW 环节碳排放量为零,碳排放集中于前段WTP 能源获取环节;但相比传统汽车,新能源汽车WTW 整体的碳排放量要减低30%到50%。闵海涛等[1]分析研究表明新能源汽车在其全生命周期内的排放得到了有效的改善,其中温室气体减少20-50%,臭氧前驱体排放量最多可减少80%。
可见,讨论碳减排效果和能源利用效率不能忽略前端环节,新能源汽车的碳减排效果及能源使用效率和国家电力结构、电力传输系统密切相关。法国70%是核电,核电本身发电不排二氧化碳,当然法国在发展新能源汽车上是减排的;我国大概80%是靠煤、油、天然气等化石能源发电。发电的问题是循环经济的问题,可用风能和核能等可再生能源来解决充电的问题。还有煤也可以通过技术变成清洁能源。可再生能源在发电端比例越高,实现的碳减排作用和能源使用效率提高越明显;另外电力传输系统效率也有影响,电网线路损失率越低,能源使用效率越高。随各国可再生能源比重提高及电网设施建设加强,新能源汽车将在碳减排及提高能源使用效率方面显示出更大作用。
4、展望
新能源汽车尚处于发展初期,市场占有率远不及传统汽车。在新能源汽车无法充分应对市场竞争的阶段,政府将扮演重要角色。基于能源、科技、环保发展战略,政府制定多种政策扶持新能源汽车,驱动产业技术升级、成本下降至大规模推广,新能源汽车将迎来较大发展空间。
绿牌车是新能源汽车。
新能源汽车包括插电式混合动力和纯电动。新能源汽车的车牌目前以绿色为底色,突出了新能源汽车的环保特点。其中小型新能源客车专用车牌采用渐变绿色,大型新能源客车专用车牌则采用黄绿双拼色。
小型新能源汽车专用号牌的第一位先启用字母D、F(D代表纯电动新能源汽车,F代表插电式混合动力汽车、燃料电池汽车非纯电动新能源汽车)。大型新能源汽车专用号牌的第六位先启用字母D、F(D、F代表车型与小型新能源汽车专用号牌意思一样)。
(来源:文章屋网 )
关键词:新能源汽车;一般原则;技术
随着汽车社会的逐渐形成,汽车保有量正在不断地呈现上升趋势,而石油等资源却捉襟见肘;吞下大量汽油的车辆不断排放着有害气体和污染物质。在这种情况下,新能源汽车应运而生。所谓新能源汽车是指采用非常规的车用燃料、汽油、柴油之外的动力作为动力来源或使用常规的车用燃料,但采用新型车载动力装置,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成了技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。本文主要从设计的一般原
则对新能源汽车进行评析,全面阐述新能源汽车的优点以及局
限性。
一、新能源汽车是汽车领域创新的新途径
随着石油资源的枯竭、人们环保意识的提高,混合动力汽车及电动汽车将成为21世纪前几十年汽车发展的主流,并成为我国汽车界所有业内人士的共识。目前,我国在新能源汽车的自主创新过程中,坚持了政府支持,以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则,确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为三纵,以整车控制系统、电机驱动系统、动力蓄电池燃料电池为三横的研局,通过产学研的紧密合作,我国混合动力汽车的自主创新技术取得了重大进展。在混合动力汽车的核心电池技术研发方面,我国已自主研制出容量为6AH-100AH的镍氢和锂离子动力电池系列产品,能量密度和功率密度都接近国际水平,同时突破了安全技术瓶颈,在世界上首次应用于城市公交大客车。
二、新能源汽车的实用性能
新能源汽车相比传统汽车在实用性能上大致相当,并且采用了新能源的汽车动力更强,更加稳定。以混合动力新能源汽车为例,它有以下实用性优点:
1.采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作
2.因为有了电池,可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量
3.在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放
4.有了内燃机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
5.可以利用现有的加油站加油,不必再投资
6.可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本
然而,充电电池的续航能力有限和充电时间较长一直是阻滞纯电动汽车普及的主要障碍,对许多消费者来说,在电动模式时,纯电动汽车和混合动力电动汽车行驶距离有限仍是个问题。尤其是纯电动汽车,它没有装载续驶里程较大的内燃机(ICE),再充电也需要很长时间。尽管如此,戴姆勒克莱斯勒的研究指出,大多数欧洲人每天行驶距离约50 km,而纯电动汽车的续驶里程是其2倍为97 km,对于这些消费者来说已足够。类似的雪佛兰Volt车每次再充电的续驶里程目标约为64 km,对于美国大约78%的上
班族来说已足够。目前,所选用制造商的23辆纯电动汽车的续驶里程平均值为185 km,行驶里程范围64~402 km。仅使用电动模式的10辆混合动力电动汽车平均续驶里程为68 km,行驶里程范围为26~97 km。
三、新能源汽车与传统能源汽车的成本比较
目前,纯电动汽车所使用的蓄电池组的价格依然昂贵,首批大规模销售的纯电动汽车和混合动力电动汽车所需的研发成本将由消费者承担。通用汽车公司认为混合动力电动汽车的电动续驶里程每增加16 km其成本将增加约1500美元,但丰田的Prius续驶里程增加16 km的成本为5000美元。在同档次的汽车中,新能源汽车的价格比普通汽车的价格要高出数千美元,甚至上万美元,以一般新能源纯电动汽车为例,平均锂电池每安时成本达到3元左右,一辆车的电池价格大约6~8万,相比于传统汽车的10万元成本,新能源汽车大概要花20万元,所以新能源汽车虽然省了油,但几年后就需要更换电池组,价钱高达数千美元,这笔开支实际上高过了抵消掉了省下的汽油钱,所以如果新能源汽车的成本下不来的话,它也将很难投入到市场上。
四、新能源汽车是可持续发展理念的产物
1.发展新能源汽车是国民经济可持续发展的需要
我国用于汽车能源的石油资源是有限的,在几十年后必然会出现枯竭,要大量依赖国外的进口石油。所以,节制使用石油资源,发展新能源汽车将会促进我国能源结构的调整,有利于国民经济的可持续发展。
2.发展新能源汽车是控制城市污染的需要
燃油汽车的尾气排放已给环境带来了破坏,世界各国都已认识到这一点,纷纷制定了相关严格的汽车排放标准,以求减少对环境的污染。因此,寻求无污染或低污染的绿色汽车成为各国的基本国策,也是人类可持续发展的需要。
总之,新能源汽车是对传统汽车动力技术最重要的变革,是推动汽车行业前进的巨大驱动力,它能使我们的汽车更和谐地为我们的出行服务,同时也不会像传统汽车那样污染环境。但是在新能源汽车发展和前进的道路上难免会遇到很多困难。但无论遇到什么样的困难和问题,我们都必须要明白,都必须要看清楚,这些困难是发展中的困难,这些问题是前进中的问题,发展新能源汽车是汽车工业发展的必由之路,我们要坚信,如果政策上进行支持、技术上得到突破、成本上得到降低、市场上受到认可,我们的新能源汽车工业就会不断地发展壮大,将来在我们的道路上一定会出现许多新能源汽车。
参考文献:
[1]林琳.我国新能源汽车发展的现状、瓶颈及对策分析[J].黑龙江科技信息,2011(3).
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[4]徐汉章,罗慧超.混合动力技术进展及相关建议[J].交通节能与环保,2007(1):15-17.
今年北京车展期间,长城汽车股份有限公司(下称长城汽车)高调携手美国纯电动汽车领域开发商CODA,联合开发首款纯电动汽车。然而,其董事长魏建军5个月前还信誓旦旦地说,“短期内不会推出纯电动车”。
政策的利好或许是魏进入新领域的真正动因。4月18日,国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020)》预计:争取到2015年,一个产销量达到50万辆的纯电动汽车和插电式混合动力汽车新市场形成。
魏显得有些迫不及待。最新的消息是,长城首款纯电动汽车将在两年之后的2014年上市。为此,长城与CODA之间采取了见效最快的方式――长城负责车体部分,而纯电动汽车核心的电动驱动系统将由CODA负责。半年前,正是这套困扰诸多新能源汽车厂商的电动驱动系统,让魏建东不敢妄谈新能源汽车。
这也可以理解为何魏建军野心勃勃。按照他的计划,2014年,长城不仅可以让自己的首款纯电动车上市,更能通过与CODA的合作获得“能够自主研发、生产动力电池”的实力。一方面抓住市场机遇,另一方面提高核心竞争力,他希望两年之内实现诸多新能源汽车大佬未能实现的愿景。
但也不能忽视魏的能力。1995年魏建军率领濒临绝地的长汽车城切入皮卡领域,一举扭转长城汽车颓势。相比于昔日皮卡领域市场广阔、对手寥寥,新能源汽车江湖要复杂得多。这其中不仅有比亚迪这样的新能源汽车老手,更有诸多传统汽车玩家踊跃投身。
切入新能源汽车领域,其中的难与苦只有魏建东自己心里明白。相比于比亚迪的技术优势,以及传统汽车玩家们在渠道、品牌影响力上的优势,长城汽车劣势多于优势。
其实魏建东对新能源汽车窥视已久。与CODA携手并不是魏建军初次涉足新能源汽车,早在2010年以及2011年上半年,他曾两次试图进入新能源汽车领域。“长城汽车的策略是紧跟新能源发展。新能源汽车的研发费用占公司营业额约3%”。他认为,“长城汽车有专门的人做这方面的研究,但是他们的研发没有深入到做电池、电机的地步。”
前两次尝试均因为电池、电机方面研发乏力以及无法实现概念车商品化而宣告失败。而这种失败尽管引得起魏建军的反思,但并没有直接促使长城汽车在新能源汽车研发领域有突破性进展。
“技术没有明显的突破,成本没有明显的降低,”魏建军对于自己前两次进军不顺分析道,“新能源汽车能够实现大规模商品化确实需要一个过程,需要一个时间。”
关键词:新能源汽车;汽车研究;汽车开发
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2014)03-0121-03
东风悦达起亚汽车有限公司是由东风汽车公司、江苏悦达投资股份有限公司、韩国起亚自动车株式会社于2002年共同组建的中外合资乘用车企业。公司产品从单一的千里马发展到2012年拥有10款全系列乘用车,产能规模从年产2万辆发展到2012年的48万辆,市场占有率达到3.7%,排名中国乘用车行业第八。面对国内日益严峻的能源挑战,以及国家对大气污染防治行动计划的执行,东风悦达起亚需要在新能源产品领域,与时俱进,加大研发投入,开发出更具节能环保的新能源汽车,参与新一轮的汽车竞争,为了公司实现可持续发展。
1 国内外新能源车发展背景
随着石油资源的日益枯竭,以及交通领域的能源和环境挑战,发展新能源汽车已成为全球汽车业界的新共识。为应对全球能源和环境问题,世界主要国家和地区积极推行交通能源转型战略,通过制定相关法律、专项行动计划鼓励各种新型车用能源技术的发展,同时通过颁布执行各种优惠政策等鼓励措施,加快新能源汽车的市场推广。进入新世纪以来,以插电式混合动力、纯电动、燃料电池等为代表的新一代节能环保汽车正在全球范围内掀起一场汽车技术革命。各国政府和各主要汽车厂商均不约而同地将发展新能源汽车视为未来全球汽车产业竞争的制高点。国外汽车厂商,以丰田普锐斯为代表的混合动力车型,随着技术的完善,已基本普及。以日产“聆风”及美国“特斯拉”为代表的纯电动汽车也风头正劲,特别值得一提的是特斯拉,凭借其高端的市场定位以及先进的产品设计,逐步站稳高端新能源车市场。
中国作为世界第一大汽车市场,在新能源汽车方面也紧跟世界潮流,2009年,由科技部,发改委,工信部,财政部等四大部门牵头,联合下发《关于开展节能与新能源汽车示范推广试点工作的通知》,通知要求在全国开展为期三年的“十城千辆”电动车示范推广计划,后这一计划范围扩大至25个示范运营城市。至2013年3月,25个示范城市新能源汽车数量已达近4万辆,充电桩8000多个;目前,新一轮新能源汽车补贴政策已获国务院正式批复,国内各城市正积极申报之中。
可以预见,在能源日趋紧张,环境压力增大以及政府主动牵头推广等多重因素影响下,新能源汽车将成为未来汽车发展的主流。
2 东风悦达起亚发展新能源车必要性
随着我国经济的快速发展,过去以GDP拉动式的发展模式,带来一系列严重的环境问题。2013年9月12日,国务院印发《大气污染防治行动计划》,计划中提出将合理控制北京、上海、广州等特大城市机动车保有量,对新能源汽车则采取直接上牌、财政补贴等措施鼓励个人购买。
油耗方面,依据GB27999-2011标准,到2015年,国家将执行更加严格的汽车油耗标准,各汽车企业的平均燃料消耗量要完全达到平均燃料消耗量目标值标准。这一政策的推出,必将迫使各大车企必须加大力度开发新能源车。东风悦达起亚作为中国乘用车主流企业和一个负责任的车企,在环境日益恶化的今天,研究开发新能源汽车,是顺应国家发展趋势,更是企业实现可持续发展的实际需要。
3 东风悦达起亚新能源车技术路线选择
目前,新能源汽车包括:混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢动力汽车以及燃气汽车、乙醇汽车等。
从目前新能源汽车发展趋势上看,混合动力与纯电动汽车已成为新能源车的市场主角。在两种技术开发路线上,是选择混合动力还是选择纯电动,需要从国家整体环境、相关补贴政策、以及车型技术路线特点等,综合去考虑。
首先,我国面临严峻的能源危机。目前,我国对外的石油依存度已经超过50%,而且这一比例还在不断提高。混合动力的技术再成熟,但终究还是要使用燃油的,发展纯电动汽车,是应对国家能源短缺的务实之举。
其次,对应国家面临的能源危机,国家在新能源汽车的补贴政策上,也有相应倾斜,纯电动汽车单台最高可补贴6万元,而插电式混合动力仅补贴3.5万元。国家补贴政策不鼓励混合动力汽车,而鼓励电动汽车,即给我们整车企业一个重大信号:中国新能源技术路线已经确定,就是跳过混合动力过渡阶段,直接发展纯电动汽车。
最后,从两种车型技术路线在我国的发展阶段上看,相对来说,我国纯电动车汽车的研发与国外的差距相对较小,几乎与国外处于同一起跑线,以中国庞大的市场规模和低成本优势,主推纯电动汽车,有可能先期站稳市场脚跟,实现弯道超车,与国际跨国公司相抗衡。
综上所述,直接开发纯电动汽车,既顺应了国家发展新能源汽车的总体路线,也有利于在享受国家补贴的情况下,降低企业的实际开发成本。所以,东风悦达起亚决定以纯电动汽车破新能源汽车之开局。
4 东风悦达起亚新能源汽车实施方案
4.1 整车技术方案
经过详尽的市场分析和反复论证,公司决定从A级车入手,在公司成熟车型赛拉图1.6L车型的基础上进行变更动力系统,开发纯电动汽车,并以合资公司自主品牌的名义进行开发,产品命名为“华骐”LDev1纯电动轿车。
“华骐”纯电动轿车动力系统由动力电池、三相异步电机及电机控制器、电子油门踏板和机械变速器等组成。其中电池、电机及电控是纯电动车开发的三大核心技术。取消了传统的发动机、离合器、变速器换挡系统,提高了传动的效率,结构简单、可靠。动力系统经过重新布局,将动力电池组布置在前、后轴之间的地板下方,驱动电机及附件布置在前机舱内。对车身的地板结构和前机舱结构也进行了相应的重新设计。
在三大核心技术方面,电池及电机系由公司外购,整车电控由公司与成熟的新能源汽车公司联合研发。
电池部分,为保证电池质量及整车的安全性,公司决定选购国内顶尖电池厂家——天津力神的锂离子电池。该电池为方形单体蓄电池,其质量比能量为116wh/kg,其单体蓄电池个数为4并105串,总电压336V,容量66Ah,反复充电次数大于800次以上。由于该电池组体积较大,在充分考虑了全车的空间布局后,将电池箱设计的非常紧凑。同时,相对原型车赛拉图,因电池重量的增加,导致其整备质量增加了300kg,所以,在前后轮的减震弹簧设计上,相对传统车有所加强,以保证车辆的安全性和舒适性能。
电机额定功率30kw,峰值功率90kw,最大扭矩238N.m。配套的电机控制器,将336V电池的直流电转换成可调频调压的三相交流电,驱动电机调速运转。在任何情况下,电机控制器如果检测到从电池输入的电压过高或过低,或者是输出到电机的电流大于设定值,均会封锁其输出并提供报警信号。当检测到驱动电机的温度过高或电机高于最高转速时,电机控制器会降低输出使电机转矩减小直至停止输出。
整车电控部分,根据国家《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》规定,新能源汽车厂家至少掌握新能源汽车车载能源系统、驱动系统及控制系统三者之一的核心技术,为满足此项要求,公司司与天津清源电动车辆有限责任公司合作,联合开发了整车电控控制系统。此部分将在下一小节做重点介绍。
4.2 核心技术开发——整车电控控制系统
纯电动汽车是由多个子系统构成的一个复杂系统,主要包括电池、电机、变速箱、制动等动力系统。各子系统几乎都通过自己的控制单元(ECU)来完成各自功能和目标。为了满足整车动力性、经济性、安全性和舒适性的目标,一方面必须具有智能化的人车交互接口,另一方面,各系统还必须彼此协作,优化匹配。因此,纯电动汽车必须需要一个整车电控系统来管理纯电动汽车中的各个部件。
整车电控系统包括:人机界面、整车控制器、电机控制器、电池管理系统、充电机以及车辆附件系统等。其工作原理为,通过采集司机驾驶信号,通过CAN总线获得电机系统、电池系统的相关信息,进行分析和运算,给出电机控制指令,实现整车驱动控制、能量优化控制以及制动回馈控制。同时,整车电控系统还具备完善的故障诊断和处理功能;
“华骐”纯电动车整车电控控制器采用英飞凌汽车级16位芯片,具有多路数字量、模拟量、开关量输入输出端口,两路CAN通讯模块。硬件设计上充分考虑抗电磁干扰性能,能够在复杂的电磁环境下工作,保证了电动汽车控制的可靠性。软件设计采用模块化设计,实现了数据采集、能量管理、安全管理、人机交互、故障保护、车辆安全等功能。
通过“华骐”分布式的动力系统控制网络,整车控制器可以对纯电动车辆动力链的各个环节进行管理、协调和监控,提高整车能量利用效率,确保车辆安全性和可靠性。如下图所示:
5 东风悦达起来新能源汽车研究成果
自2010年底,东风悦达起亚以小批量生产为目标,启动的自主品牌“华骐”LDev1纯电动轿车的开发项目以来,经过三年的技术攻关,投入经费8000万元,第一批成功制作了6台纯电动轿车。经国家汽车检测中心测试,登录国家工信部产品公告和节能与新能源汽车推广车型目录。华骐电动车电池系统续航能力久,性能稳定,完全符合日常用车经济型指标,真正实现了零排放,零污染,符合当前节能减排低碳的社会发展趋势。该车最高速度达134公里/小时,一次充电行驶里程140km,每公里耗电0.158kwh,电费以0.5元计,每公里费用为0.079元,传统车按每百公里以8L油耗,油费以7.5元/升计,每公里费用为0.6元。电动车每公里费用仅为传统车的1/8左右。随后经过两轮技术改进后,于2013年5月,在盐城市投放10台进行示范运行。示范运行6个月以来,用户反映良好,未发生质量问题,完全可替代传统汽车。公司计划于2015年正式向市场批量投放“华骐牌”纯电动轿车,预计年销量10000台。
6 东风悦达起亚新能源汽车改进方向
6.1 整车续航里程改进
电池包数量层面,华骐LDev1开发之初,为从安全角度考虑,将电池包布局在整车底部。由于空间有限,所放电池包数量相对较少,致使整车一次性最大行驶里程欠佳。未来,在能保证安全的前提下,重新考虑整车电池布局结构,尽可能的提升电池包数量短板。电池性能层面,因锂电池最佳工作温度是25度左右,电池包在快充或者持续工作一段时间之后,电池温度会上升,当温度达到50度以上后,BMS会进行限功率保护,从而影响电池包性能。未来,为保证电池包使用性能的一致性,公司会要求供应商开发电池包降温技术,在电池包内部设计风道,进行风冷,或者水道进行水冷。
6.2 电机使用效率改进
考虑到成本问题,华骐纯电动轿车目前采用的是三相异步电机,其结构简单,制造方便,但其工作效率一般,约在75%~95%之间,后续研发车型,将逐步考虑使用永磁同步电机,该电机具有体积小,重量轻,高效率等特点,其最高效率可达到95%以上。且能量密度高,损耗少,运行可靠性也相应大大增强。
参考文献
[1] 国家工信部.新能源汽车生产企业及产品准入管理规则.2009.
【关键词】新能源;汽车;技术路线
引言
汽车自问世以来,已经成为社会发展和人们生活中不可缺少的工具。而随着世界石油资源的枯竭和对节能环保意识的日益重视,各国均致力于降低汽车的能源消耗和尾气排放量,开发低排放甚至零排放的新能源汽车。在当前新能源汽车行业领域内,众多汽车厂家也不遗余力的推出其新能源汽车产品,通过各种先进的技术实现手段,以满足市场和社会的需求。
1.新能源汽车的主要技术路线
1.1 纯电动汽车
传统汽车的主要动力源为内燃机,其中内燃机将能量从热能转化为旋转机械能[1]。而在纯电动汽车中,利用二次动力电池提供能量源,并通过高性能电动机输出旋转机械能,从而实现零排放、零污染的效果。
纯电动汽车动力系统的组成和工作原理如下图所示:
纯电动汽车动力系统的主要模块为动力电池、充电器和电动机及其控制器。其中动力电池作为汽车的唯一能量源,是组成纯电动汽车的关键部件,对汽车的续航能力起到决定性影响。充电器包括快充和慢充两种类型,其中快充主要适用于充电桩等专门的充电装置,可以在30分钟内快速将电池电量充到80%以上。而慢充是安装在车上的车载充电装置,只要接上220V交流电源,可以在6到8小时内将电池完全充满并自动中止充电,这样在休息时间内,就可以完成电池充电过程。
电动机与电机控制器组成的驱动系统提供扭矩给传动机构,直接影响到车辆的各项动力性指标,如车辆的行驶速度、加速和爬坡性能以及制动能量回收效率。同时由于电机的本身特性,可以在低速区内提供大扭矩输出,配合IGBT控制单元,实现内燃机无法比及的机械特性。
1.2 混合动力汽车
混合动力汽车是指由两种及以上的能量源提供动力输出,以“油—电”混合居多,其特点是通过两者的优势互补,减少能耗和排放,同时又避免动力电池能量不富裕的缺陷[2],越来越多的受到市场的亲睐。
当前混合动力应用比较热门的一种类型是插电式混合动力汽车,这是一种纯电动系统和混合动力系统相结合的产品。车辆配备较大容量的电池组和车载充电装置,在电池能量较高时,可以使用纯电模式行驶,而当电池能量不足时,内燃机参与工作,在提供动力输出,在车辆停止后,可通过车载充电装置进行电量补充。这样在日常短距离内,可作为纯电动汽车使用,而远距离行驶时,使用混合动力模式进行工作,从而最大程度的降低油耗和排放。
1.3 燃料电池汽车
燃料电池汽车是以燃料电池发电作为主要能量源,通过电机驱动车辆行驶的汽车,其动力系统主要由燃料电池系统、储氢系统、驱动电机、动力蓄电池等组成。
燃料电池实质上是电化学反应发生器,其反应原理是将燃料中的化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池供电的过程实际上就是通过氢氧的化学反应生成水并释放电能[3]。氢气和氧气分别是燃料电池在电化学过程中的燃料和氧化剂。下图为燃料电池工作原理示意图:
2.主要汽车厂家的新能源产品
2.1 美国特斯拉汽车公司
美国特斯拉(Tesla)汽车公司是世界上最知名的纯电动汽车生产厂家,其推出的全球第一辆全电动跑车Tesla Rosdster受到很多高端用户的喜爱,也是目前利润最高的新能源汽车公司。而最新的Tesla Model S纯电动汽车采用8000个电池单元组成,续航里程可达到483公里,同时配合高性能驱动电机的优良特性,只需5.6秒即可从静止加速到96公里/小时,而从96公里/小时制动到静止仅需42米,展现了优异的动力性能。
2.2 日本丰田公司
日本丰田(Toyota)汽车公司是全球最早实现批量量产混合动力汽车的生产厂家,其典型的新能源汽车就是1997年问世的普锐斯Prius油电混合动力汽车,也是目前销量最大的一款新能源车辆,从第一款产品问世以来,累计销量超过60万辆。
普锐斯Prius油电混合动力系统将汽油发动机与电动机进行完美组合,在保证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。城市工况下,排量为1.5L的普锐斯Prius达到了相当于2.0L传统车型的动力性能,而油耗仅相当于1.0L的传统车型。
2.3 上海汽车集团公司
上海汽车集团是目前国内最大的汽车生产厂家,一直以来重视新能源汽车的战略发展,并推出多款自主研发的新能源产品。其2012年底上市的纯电动汽车荣威E50采用自主研发的永磁电机,并结合18千瓦时的磷酸铁锂电池,220V电源慢充只需6小时。从推出市场仅半年,已累计销售三百台以上,成为国内新能源汽车产品的一大亮点。
此外,上海汽车集团的新能源产品还包括多款混合动力汽车和燃料电池汽车,如荣威550插电式混合动力轿车、荣威新750混合动力轿车和上海牌燃料电池轿车。
3.新能源产品的未来发展趋势
3.1 生物能源汽车
生物能源汽车是指利用生物燃料替代车用燃油,实现可再生能源开发利用。生物燃料以大豆、油菜籽和微藻等植物为原料,提取或分解后制成的液体燃料,可直接在传统内燃机中使用。如美国OriginOil公司发明的微藻燃料,通过超声波和电磁脉冲分解藻类细胞壁,使天然油成分从微藻生物质中释放出来,直接用于汽车使用,目前已进行商用测试,未来应用前景巨大。
3.2 车身面板蓄电池技术
车身面板蓄电池技术是利用超细碳纤维夹合树脂/玻璃纤维的纳米材料制成车顶、车门以及其他部件,在提供高支撑强度的同时发挥蓄电池的功能,有效的扩大电池总容量。此外,配合光伏组件制成汽车顶棚,在室外还可以吸收太阳能并转化为电能,提高新能源汽车的续航里程。
4.结语
目前,虽然新能源汽车的成本较高,技术应用还没有被完全认可。但随着国家对于新能源产业的大力扶持,推动了新能源汽车关键技术的不断进步,特别是动力电池技术的不断成熟,未来新能源汽车的市场应用会越来越广阔,成为汽车市场的主要发展潮流。
参考文献
[1]门保全.电动汽车[M].湖南:湘潭大学出版社,2010.