汽車電子技術發(fā)展方向

./汽車電控技術發(fā)展：混動車電動車的未來<1>2010-09-2418:04:52

來源:騰訊汽車關鍵字：汽車電控技術混合動力車電動車20xx6月1日,財政部、科技部、工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合出臺《關于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》,私人購買新能源汽車補貼標準正式公布。同時,新能源汽車技術標準也將在近期陸續(xù)出臺,新能源汽車未來的國產(chǎn)化發(fā)展路線也將確定。相比國外的新能源汽車進程來說,國內(nèi)新能源汽車的發(fā)展在之前仍然是猶抱琵琶半遮面,眾多廠家都紛紛表示要推出混合動力車型和純電動車等新能源車型,但由于技術原因和市場的不確定性都沒有推出來,但,隨著《通知》的頒布,相信新能源時代汽車時代即將綻放。想必,大家對新能源汽車的概念都已經(jīng)有了一個大概的了解。就目前國際上新能源汽車的推出來看,其發(fā)展的方向主要集中在油電混合動力和純電動汽車以與可替代能源三大方向上,其中,最受人關注的還是油電混合動力汽車和純電動汽車,而這兩種車型的核心技術是汽車電控技術。要了解這些新能源汽車,我們應該先了解其技術因素。為此,本文在這里就對這兩種新能源車型原理做一個簡單介紹。油電混合動力車——發(fā)展快速,技術層面參差不齊說起油電混動動力車想必大家不會陌生,已經(jīng)在國內(nèi)上市很久的豐田普銳斯就是最早推出的油電混合動力車,早在1997年普銳斯就已經(jīng)在日本上市銷售,而在20xx普銳斯正式引入中國國內(nèi),歷經(jīng)4年時間,期間本田思域混合動力、F3DM等混動車型也慢慢的躍入人們的眼簾,混合動力車型也慢慢的為人們所接受。由于處在技術過渡階段,目前,這種車型的數(shù)量在新能源車型中所占比例是最大的。F3DM思域混合動力通常意義上的混合動力是指油電混合動力,包括汽油、柴油和電能的混合。利用電能來減少汽油〔或柴油〕的消耗是混合動力汽車節(jié)油的方式：利用電動機瞬間高扭矩輸出的特性,彌補、改善車輛啟動、加速時能量消耗大的問題。同時,利用減速、剎車對電池進行充電,達到能量回收的目的。普銳斯混合動力汽車采用能夠滿足汽車巡航需要的較小發(fā)動機,依靠電動機或其它輔助裝置提供加速與爬坡所需的附加動力。其結果是提高了總體效率,同時并未犧牲性能?；旌蟿恿囋O計成可回收制動能量。在傳統(tǒng)汽車中,當司機踩制動時,這種本可用來給汽車加速的能量作為熱量被白白扔掉了。而混合動力車卻能大部分回收這些能量,并將其暫時貯存起來供加速時再用。當司機想要有最大的加速度時,汽油發(fā)動機和電動機并聯(lián)工作,提供可與強大的汽油發(fā)動機相當?shù)钠鸩叫阅?。在對加速性要求不太高的場?混合動力車可以單靠電機行駛,或者單靠汽油發(fā)動機行駛,或者二者結合以取得最大的效率。比如在公路上巡航時使用汽油發(fā)動機。而在低速行駛時,可以單靠電機拖動,不用汽油發(fā)動機輔助。即使在發(fā)動機關閉時電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)仍可保持操縱功能,提供比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)更大的效率?；旌蟿恿嚨姆诸惡芏?按照混合動力單元對車輛的驅(qū)動形式分類,大致可把混合動力汽車分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混連式三種,〔這個很好理解,類似與我們在初中物理中學習過的電路連接方式〕串聯(lián)方式串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機直接帶動發(fā)電機發(fā)電,產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池,再由電池傳輸給電機轉(zhuǎn)化為動能,最后通過變速機構來驅(qū)動汽車。在這種聯(lián)結方式下,電池就象一個水庫,只是調(diào)節(jié)的對象不是水量,而是電能。電池對在發(fā)電機產(chǎn)生的能量和電動機需要的能量之間進行調(diào)節(jié),從而保證車輛正常工作。這種動力系統(tǒng)在城市公交上的應用比較多,轎車上很少使用。并聯(lián)方式并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作,也可以各自單獨工作驅(qū)動汽車。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況,尤其適用于復雜的路況。該聯(lián)結方式結構簡單,成本低。本田的思域混合動力采用的就是并聯(lián)式聯(lián)結方式。汽車電控技術發(fā)展：混動車電動車的未來<2>2010-09-2418:04:52

來源:騰訊汽車關鍵字：汽車電控技術混合動力車電動車混聯(lián)方式混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的特點在于內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機械變速機構,兩套機構或通過齒輪系,或采用行星輪式結構結合在一起,從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機與電動機之間的轉(zhuǎn)速關系。與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相比,混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的功率輸出和電機的運轉(zhuǎn)。此聯(lián)結方式系統(tǒng)復雜,成本高。豐田普銳斯采用的是混聯(lián)式聯(lián)結方式。以混聯(lián)方式為例,我們?yōu)榇蠹液唵谓榻B下混合動力汽車的工作原理,希望大家看過后對此有一個淺顯的了解。啟動與中低速行駛時當汽車啟動時,油電混合動力系統(tǒng)僅使用由HV蓄電池提供能量的電動機的動力啟動,這時發(fā)動機并不運轉(zhuǎn)。因為發(fā)動機不能在低旋轉(zhuǎn)帶輸出大扭矩,而電動機可以靈敏、順暢、高效地進行啟動。對于發(fā)動機而言,在低速－中速帶的效率并不理想,而另一面,電動機在低速-中速帶性能優(yōu)越。因此,在用低速-中速行駛時,油電混合動力系統(tǒng)使用HV蓄電池的電力,驅(qū)動電動機行駛。一般行駛時油電混合動力系統(tǒng)采用發(fā)動機,使它在能產(chǎn)生最高效功率的速度帶驅(qū)動。由發(fā)動機產(chǎn)生的動力直接驅(qū)動車輪,依照駕駛狀況部分動力被分配給發(fā)電機。由發(fā)電機產(chǎn)生的動力用來驅(qū)動電動機和輔助發(fā)動機。利用發(fā)動機和電動機這一雙重傳動系統(tǒng),發(fā)動機產(chǎn)生的動力以最小消耗被傳向地面。一般行駛時剩余能量充電油電混合動力系統(tǒng)采用發(fā)動機,使它在能產(chǎn)生最高效功率的速度帶驅(qū)動。由發(fā)動機產(chǎn)生的動力直接驅(qū)動車輪,依照駕駛狀況部分動力被分配給發(fā)電機。由發(fā)電機產(chǎn)生的動力用來驅(qū)動電動機和輔助發(fā)動機。利用發(fā)動機和電動機這一雙重傳動系統(tǒng),發(fā)動機產(chǎn)生的動力以最小消耗被傳向地面。全速行駛時在需要強勁加速力〔如爬陡坡與超車〕時,HV蓄電池也提供電力,來加大電動機的驅(qū)動力。通過發(fā)動機和電動機雙動力的結合使用,油電混合動力系統(tǒng)得以實現(xiàn)與高一級發(fā)動機同等水平的強勁而流暢的加速性能。減速行駛時在踩制動器和松油門時,TOYOTA油電混合動力系統(tǒng)使車輪的旋轉(zhuǎn)力帶動電動機運轉(zhuǎn),將其作為發(fā)電機使用。減速時通常作為摩擦熱散失掉的能量,在此被轉(zhuǎn)換成電能,回收到HV蓄電池中進行再利用。停車時在停車時,發(fā)動機、電動機、發(fā)電機全部自動停止運轉(zhuǎn)。不會因怠速而浪費能量。當HV蓄電池的充電量較低時,發(fā)動機將繼續(xù)運轉(zhuǎn),以給HV蓄電池充電。另外有時因與空調(diào)開關連動,發(fā)動機會仍保持運轉(zhuǎn)。根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中,電機的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重,也就是常說的混合度的不同,混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類：一、微混合動力系統(tǒng)。Smartfortwomhd代表的車型是Smartfortwomhd。這種混合動力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機上的啟動電機〔一般為12V〕上加裝了皮帶驅(qū)動啟動電機〔也就是常說的Belt-alternatorStarterGenerator,簡稱BSG系統(tǒng)〕。該電機為發(fā)電啟動<Stop-Start>一體式電動機,用來控制發(fā)動機的啟動和停止,從而取消了發(fā)動機的怠速,降低了油耗和排放。從嚴格意義上來講,這種微混合動力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動力汽車,因為它的電機并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動力。在微混合動力系統(tǒng)里,電機的電壓通常有兩種：12v和42v。其中42v主要用于柴油混合動力系統(tǒng)。汽車電控技術發(fā)展：混動車電動車的未來<3>2010-09-2418:04:52

來源:騰訊汽車關鍵字：汽車電控技術混合動力車電動車二、輕混合動力系統(tǒng)別克君越ECO-Hybrid代表車型是長安的杰勛、XX通用稱別克君越ECO-Hybrid等車型。該混合動力系統(tǒng)采用了集成啟動電機〔也就是常說的IntegratedStarterGenerator,簡稱ISG系統(tǒng)〕。與微混合動力系統(tǒng)相比,輕混合動力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機控制發(fā)動機的啟動和停止,還能夠?qū)崿F(xiàn)：〔1〕在減速和制動工況下,對部分能量進行吸收；〔2〕在行駛過程中,發(fā)動機等速運轉(zhuǎn),發(fā)動機產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動需求和發(fā)電機的充電需求之間進行調(diào)節(jié)。輕混合動力系統(tǒng)的混合度一般在20％以下。三、中混合動力系統(tǒng)Civic混合動力車本田旗下混合動力的Insight,Accord和Civic都屬于這種系統(tǒng)。該混合動力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)。與輕度混合動力系統(tǒng)不同,中混合動力系統(tǒng)采用的是高壓電機。另外,中混合動力系統(tǒng)還增加了一個功能：在汽車處于加速或者大負荷工況時,電動機能夠輔助驅(qū)動車輪,從而補充發(fā)動機本身動力輸出的不足,從而更好的提高整車的性能。這種系統(tǒng)的混合程度較高,可以達到30％左右,目前技術已經(jīng)成熟,應用廣泛。四、重混合動力系統(tǒng)豐田的普銳斯和未來的Estima屬于重混合動力系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓啟動電機,混合程度更高。與中混合動力系統(tǒng)相比,完全混合動力系統(tǒng)的混合度可以達到甚至超過50％。技術的發(fā)展將使得完全混合動力系統(tǒng)逐漸成為混合動力技術的主要發(fā)展方向。以上各種不同的混合方式,都能在一定程度上降低成本和排放。各大汽車廠商在過去的十幾年,通過不斷的研發(fā)投入,試驗總結,商業(yè)應用,形成了各自的混合動力技術之路,而在市場上的表現(xiàn)也是各具特色。純電動汽車——各大廠家相逐追捧,大面積推廣尚需時間從廣義上理解,純電動汽車是指利僅利用電能進行驅(qū)動的汽車。至于車內(nèi)電量的來源,無論是利用電池、太陽能、燃料提供電力的車輛都可以看做是純電動汽車。但是,由于攝取電能的方式直接決定了車輛的內(nèi)部構造和運作原理,為了方便介紹,我們這里指的純電動汽車僅為利用車載電池作為電力來源的電動汽車。電動汽車由底盤、車身、蓄電池組、電動機、控制器和輔助設施蓄電池六部分組成。由于電動機具有良好的牽引特性,因此蓄電池汽車的傳動系統(tǒng)不需要離合器和變速器。車速控制由控制器通過調(diào)速系統(tǒng)改變電動機的轉(zhuǎn)速即可實現(xiàn)。比亞迪E6純電動車純電動汽車利用電源、驅(qū)動電動機、傳動裝置、形式裝置等一些列結構,將電能轉(zhuǎn)化為車輛行駛的動能。電動汽車本身不排放污染大氣的有害氣體,因此是十分環(huán)保的車型。即使是從生產(chǎn)電動汽車的整個周期上看,其各種有害氣體和CO2的排放量也比傳動汽油車更低。奧迪純電動跑車e-tron目前,影響電動汽車發(fā)展的關鍵因素是車載電池。對于車載電池來說,能量密度、充電時間、連續(xù)放電率和自放電率、運行環(huán)境、安全可靠性和壽命維護都是關鍵性的指標。汽車電控技術發(fā)展：混動車電動車的未來<4>2010-09-2418:04:52

來源:騰訊汽車關鍵字：汽車電控技術混合動力車電動車電動車具有如此之多的優(yōu)點,各大汽車廠商都將目光瞄準到這塊未經(jīng)開墾的市場上,其中豐田、本田等日本廠商對這方面關注較早,通用、大眾、奔馳、寶馬以與咱們國產(chǎn)的各大汽車廠商都將未來的重點發(fā)展方向集中在這一塊。朗逸純電動車其中,大眾集團在不久前的車展上展示了大眾汽車朗逸電動車〔E-Lavida〕。大眾汽車集團中國電動車戰(zhàn)略的另一重要車型——高爾夫電動車則會在XX世博會亮相。大眾汽車還將組建一支由高爾夫電動車和朗逸電動車組成的示X車隊,環(huán)游中國各大城市。在2013至20xx間,首款國產(chǎn)的大眾汽車電動車型將下線。而奔馳集團則在前不久宣布與比亞迪汽車合作,成立合資公司,研發(fā)電動汽車的關鍵技術。而在去年年11月份,戴姆勒集團開始生產(chǎn)SmartForTwo電動小車。未來,奔馳還將推出E-CELL純電動汽車,采用鋰電池提供能量,利用一臺100千瓦電動機驅(qū)動,峰值扭矩達到320牛米,不過該車型行駛距離有限,在經(jīng)過兩個小時充電后最長可以行駛200公里,顯然更適合在市區(qū)行駛。在世博會期間,通用在XX全球首發(fā)了其EN-V電動聯(lián)網(wǎng)概念車,整車重量僅400多公斤,長約1.5米。目前一個傳統(tǒng)汽車的停車位可以容納五輛EN-V,這將極大地提高