我國插電式混合動力商用車技術(shù)發(fā)展歷程及預(yù)測-ver3.0

我國插電式混合動力商用車技術(shù)開展歷程和預(yù)測(公交車為主〕天津市松正電動汽車技術(shù)股份誠信！從我做起，從不說假話，不繞彎說話做起！東山再起厚積薄發(fā)美國人ThomasDavenport制造出第一輛直流電機驅(qū)動電動車。1896,HartfordElectricLight公司推出換電式電動貨車，消費者購裸車，根據(jù)使用里程交充電費及保養(yǎng)費。與內(nèi)燃機汽車相比，性能有限。內(nèi)燃機車輛主導(dǎo)能源危機政治、經(jīng)濟因素性能局限性技術(shù)突破才是根本1.能源危機與能源多元化2.能源平安3.溫室氣體排放4.環(huán)境友好重要事件:1993GM:EVFuneral電動汽車葬禮華山論劍形成以蒸汽、電動和內(nèi)燃機三分天下汽車市場。183419201930197019801990誕生榮耀墜落冰封時代一、新能源汽車〔電動汽車〕–歷史回憶199719701990199720002009201020111st

renaissance(Birth)Promoting:EconomyDevelopmentAirPollutionLimitation:Lead-AcidBatteryReliabilityPeakPowerDemand2nd

renaissancePromoting:Lawrequired豐田/Toyota:1stGen.PRIUS2009.5豐田/Toyota:3rdGen.PRIUS2009.2Honda:Insight2009.1~2009.12FYSaleamount:200KHistoricalIntotal:2million2011.5豐田/Toyota:LEXUS:CT200H3rdrenaissancePromoting:Lawrequired2009.10Mitsubishi:I-MiEV2009.10Nissan:Leaf2009.6:STELLAFUJIHEAVYINDUSTRY(Subaru)2005.9:R1e本田/HondaFCXClarity2002豐田FCHV尼桑/NISSANX-Trail一、新能源汽車〔電動汽車〕–日本開展之路網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載：截止到2014年10月，豐田PRIUS系列等混合動力汽車，全球銷量突破700萬輛；一、起步預(yù)演十年〔1991-2000〕&中國新能源汽車列為跨世紀國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程列為863方案12個重大專項之一1998年，成立電動汽車分委國家科教領(lǐng)導(dǎo)小組批準電動汽車重大科技專項啟動列入國家重大科技攻關(guān)工程整車企業(yè)、高校和科研院所等200多家單位投入大量人力、財力和物力研發(fā)電動汽車“八五”

1991-1995“九五”

1996-2000“十五”

2001-2005地方政府和研發(fā)單位投入15億元RMB研發(fā)總經(jīng)費:

24億元RMB國務(wù)院科教工作領(lǐng)導(dǎo)小組批準實施“電動汽車重大科技專項”8.8億元RMB+=國家專項經(jīng)費，細化支出比例，其中：關(guān)鍵零部件44%，整車技術(shù)39%，標準平臺17%。三縱三橫，三大平臺規(guī)劃布局Threestreamlines,ThreeAuxiliaryLinesandThreePublicPlatforms燃料電池發(fā)動機、動力電池、超級電容FuelcellEngine,PowerBattery,SuperCapacitor驅(qū)動電機、電機傳動系總成、發(fā)動機DrivingMotor,ElectricDriveline,Generator新材料、新部件、共性技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)技術(shù)NewMaterial,Components,CommonTechnology,Infrastructurerelatedtechnology各類整車產(chǎn)品/OverallVehicleProduct

檢測試驗技術(shù)標準政策法規(guī)示范運營產(chǎn)業(yè)融資知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)信息Test&VerificationTechnology,PolicyandRegulation,IPETC.燃料電池汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺FuelCellPowertrainPlatform混合動力汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺HybridPowertrainPlatform純電動汽車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺PureElectricVehiclePowertrainPlatform整車開發(fā)OverallVehicleR&D整車動力系統(tǒng)集成技術(shù)PowertrainSystemIntegration關(guān)鍵零部件技術(shù)KeyComponents&Parts共性基礎(chǔ)技術(shù)CommonTechnologies公共支撐平臺建設(shè)PublicPlatformAlternativefueltechnology代用燃料汽車關(guān)鍵技術(shù)過渡與轉(zhuǎn)型并行互動，協(xié)調(diào)開展研發(fā)與示范相結(jié)合，兩條腿走路一、科技攻關(guān)十年〔2001-2010〕&中國新能源汽車“十五”〔2001~2005〕“十一五”〔2006~2010〕“十二五”〔2011~2015〕電動汽車重大科技專項〔科技部8.8億〕節(jié)能與新能源汽車重大工程〔科技部11億)電動汽車重大科技產(chǎn)業(yè)化工程(科技部30億〕“十城千輛”節(jié)能與新能源汽車示范工程〔財政部、科技部、工信部、發(fā)改委40億〕新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新工程〔財政部、工信部、科技部100億)8.8億51億130億科技攻關(guān)階段戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)培育2010年9月，新能源汽車列入國家七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。一、開始產(chǎn)業(yè)培育十年〔2011-2020〕出租運營城市公交決定在公交、公務(wù)、私人等領(lǐng)域全面推廣新能源汽車。

租賃共享城市物流規(guī)?；\營穩(wěn)步推進公共領(lǐng)域公務(wù)領(lǐng)域

政府公務(wù)-轎車

政府-中型商務(wù)車私人購置城市環(huán)衛(wèi)私人購置一、產(chǎn)業(yè)培育十年

–商業(yè)化示范推廣穩(wěn)步推進城市快速公交〔BRT〕城市軌道交通城市干線公交城市出租/社區(qū)小巴未來的城市公交通系統(tǒng)，將以〔軌道+干線公交+BRT+社區(qū)小巴+出租〕的方式存在二、新能源公交車動力系統(tǒng)產(chǎn)品–設(shè)計思路1二、新能源公交車動力系統(tǒng)產(chǎn)品–

設(shè)計思路21.平安性4.高效工作節(jié)能3.使用壽命延長2.穩(wěn)健運營可靠5.路況/氣候適應(yīng)性深圳合肥上海2011年9月13日，剛剛投放深圳的五洲龍新能源公交自燃2011年7月18日，上海825路純電動公交自燃2013年6月15日，合肥12路純電動公交熄火，電池冒煙電池高溫/過放電/配電箱故障等運營覆蓋城市累積行駛里程用戶投訴/反響返修/維修率細致的維保方案貼身的產(chǎn)品效勞嚴格的設(shè)計及制造標準駕駛、運營習(xí)慣培訓(xùn)防熱、防寒防水、防風(fēng)運營保障服務(wù)保障產(chǎn)品設(shè)計三、

核心問題1：

插電式深混公交車動力系統(tǒng)研發(fā)重點？電池動力電池包電機1主驅(qū)動電機附件智能風(fēng)扇電控整車電控單元車載充電單元電機1電機控制器傳動單元自動變速箱電機2發(fā)電機附件電動助力轉(zhuǎn)向器1.動力電動化電動化提升〔純電時間80-90-100%〕；2.系統(tǒng)高度集成化；3.專業(yè)化細分電源；4.傳統(tǒng)發(fā)動機功能定制化〔快速啟?！?；5.車輛智能化、網(wǎng)聯(lián)化永磁同步電機和異步感應(yīng)電機的高效區(qū)分布示意圖〔紅色：永磁；藍色：異步〕永磁同步電機低速大扭矩區(qū)域效率高；在高速區(qū)特別是2倍基速(2n0)以后的區(qū)域，異步電機的高效區(qū)要比永磁同步電機的高效區(qū)大得多三、

核心問題2：動力傳動單元

主電機如何選型？三、

核心問題2：動力傳動單元

主電機如何選型？永磁同步電機和異步感應(yīng)電機的高效區(qū)分布示意圖〔紅色：永磁；藍色：異步〕永磁同步電機低速大扭矩區(qū)域效率高；在高速區(qū)特別是2倍基速(2n0)以后的區(qū)域，異步電機的高效區(qū)要比永磁同步電機的高效區(qū)大得多采用永磁同步電機劣勢車輛行駛過程中，車輛故障容易容易引起電機“抱死”，車輛后輪抱死，車輛甩尾；車輛行駛過程中，遇到緊急情況，必須切斷高壓電，永磁同步電機在該情況下成為發(fā)電機，產(chǎn)生高電動勢，短時間很難控制下去；容易造成人員觸電或者“二次傷害”；永磁同步電機必須控制好工作溫度，容易出現(xiàn)高溫退磁，電機性能衰減，且不可修復(fù)；相比之下，感應(yīng)電機簡單、可靠、平安、價格廉價，應(yīng)用范圍廣，重量偏大；然相比整車重量10噸以上的車輛，額外增加100-200kg〔相當于多站兩個人〕，由于電機增加的重量是完全可以接受的。三、

核心問題2：動力傳動單元

主電機如何選型？ISG、BSG是深混公交車動力必裝件；插電式深混公交車動力系統(tǒng)可不裝。松正4代插電式深混〔帶ISG〕松正4S插電式深混〔無ISG〕三、

核心問題3：動力傳動單元

發(fā)電機何去何從？發(fā)電機典型功能〔當前〕：工作點調(diào)節(jié)極端工況應(yīng)急發(fā)電快速啟停BSG〔BeltDrivenStarterGenerator〕，系統(tǒng)圖。ISG〔IntegratedStarterandGenerator〕系統(tǒng)圖。BSG皮帶傳遞效率低，但其傳遞功率在降低，最后可降為零；BSGISG節(jié)省發(fā)動機軸向空間ISG電機占用部分發(fā)動機軸向空間BSG電機額定轉(zhuǎn)速較高，可通過皮帶輪速比調(diào)整，同等功率下，電機體積更小，效率更高受結(jié)構(gòu)限制，ISG電機轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速一致，ISG電機額定轉(zhuǎn)速低，電機效率低；空調(diào)壓縮機、BSG發(fā)電機分列發(fā)動機兩側(cè)，有助于平衡發(fā)動機帶輪兩側(cè)受力，不至于曲軸單向側(cè)拉，影響曲軸使用壽命；松正的BSG電機已經(jīng)降為15kw額定功率，與空調(diào)壓縮機的最大功率相當，空調(diào)壓縮機皮帶既然沒有問題，那么BSG電機的皮帶也同樣沒有問題。三、

核心問題3：動力傳動單元

發(fā)電機何去何從？引入兩擋EMT自動變速箱兩擋變速箱未加裝/加裝變速箱發(fā)動機工作點比照〔1〕發(fā)動機工作區(qū)間優(yōu)化和小型化〔2〕提升純電動行駛時間〔3〕地域適應(yīng)性三、

核心問題4：動力傳動單元

需要變速箱嗎？三、

核心問題5：動力傳動單元

變速箱如何安裝？〔1〕壽命及其它性能〔大功率、快速力矩、正反驅(qū)動、加工制造〕〔2〕驅(qū)動/傳動效率；插電式混合動力客車變速箱生存趨勢預(yù)測~2010P1vsP22010-2016PNvsP2（P1）PNvsP2vsP32016-2020P2VSP32020~終極PN三、

核心問題6：電源系統(tǒng)

選用什么電源？選用原那么：平安〔充放電平安、濫用平安〕、可靠、壽命長、溫度適應(yīng)性好、本錢低可用電源鋰離子電池錳酸鋰電池磷酸鐵鋰電池三元電池鈦酸鋰電池多元復(fù)合鋰電池鎳氫電池超級電容其它電池鉛炭電池電池電容電容電池三、

核心問題7：電源系統(tǒng)

雙電源如何協(xié)同工作？方案一：串聯(lián)〔電流耦合〕串聯(lián)方案：電流耦合風(fēng)險1：一旦串聯(lián)鏈路上某些部件出現(xiàn)故障，系統(tǒng)無法正常工作；風(fēng)險2：動力電池+DC/DC+超級電容輸出給電機方案〔電容、電池和DC/DC負極共地〕，一旦由于電機本體、電機控制器、超級電容本身等出現(xiàn)故障，造成超級電容失壓〔電容端電壓低于電池端電壓〕，電池給電容放電〔放電電流大小取決于二極管容量〕，系統(tǒng)失控，非常危險。三、

核心問題7：電源系統(tǒng)

雙電源如何協(xié)同工作？并聯(lián)方案：電磁耦合實現(xiàn)兩大能源存儲單元的物理完全隔離，大幅提高系統(tǒng)的可靠性，可靈活配置兩個能量存儲單元的功率，兩級靈活配置〔物理上繞組7:3分配，功率上靈活調(diào)節(jié)〕。方案二：并聯(lián)〔電磁耦合、物理隔離〕三、

核心問題7：電源系統(tǒng)

雙電源如何協(xié)同工作？電池和超級電容物理隔離“雙電源”技術(shù)〔1〕利用電容大電流充放能力，對電池消峰填谷，降低電池充放電頻率，電池淺充淺放，實現(xiàn)電池最大充放電電流小于1.5C?！?〕利用電池高比能，最大限度回收制動能量，彌補電容能量缺乏問題。三、

核心問題8：電控單元

系統(tǒng)工作模式如何選擇？主流技術(shù)路線二電源創(chuàng)新動力傳動系統(tǒng)創(chuàng)新主流技術(shù)路線一引進與自主開發(fā)變速箱兩種主流技術(shù)方案，支撐2010-2012年新能源公交車示范應(yīng)用四、〔非插電〕混動公交車中途崛起〔2010-2013.5〕四、〔非插電〕混動公交車中途崛起〔2010-2013.5〕主流技術(shù)方案一技術(shù)路線細分P1VSP2典型技術(shù)路線3：松正型典型技術(shù)路線2：ISG直驅(qū)型典型技術(shù)路線1：并聯(lián)加強型驅(qū)動系統(tǒng)：發(fā)動機+自動變速箱+雙源動力電機電源局部：超級電容與電池并聯(lián)的雙電源驅(qū)動系統(tǒng)：發(fā)動機+ISG發(fā)電機+單源驅(qū)動電機電源局部：超級電容與電池串〔為主〕或并聯(lián)雙電源驅(qū)動系統(tǒng)：發(fā)動機+單源驅(qū)動電機+自動變速箱電源局部：超級電容與電池串〔為主〕或并聯(lián)雙電源五、〔插電式〕混動公交車引領(lǐng)潮流〔2014–2020？〕松正Ⅳ代插電式深混公交車動力系統(tǒng)效果可靠性引領(lǐng)行業(yè)安全性對標國際中國汽車工程學(xué)會組織專家組鑒定，該工程成果到達國際領(lǐng)先水平。國際領(lǐng)先

百公里油耗＜20L純電動時間＞70%PM顆粒物減少90%六、典型產(chǎn)品案例及性能電池+超級電容“雙電源”雙源動力主電機兩擋EMT變速箱多源溫度檢測與協(xié)同控制網(wǎng)絡(luò)高/低雙源電動液壓助力轉(zhuǎn)向模塊化的多電子風(fēng)扇集成智能化散熱器六、典型產(chǎn)品案例及性能2011-201520162017201820192020應(yīng)對電動汽車技術(shù)多元化和車型多樣化問題，僅僅抓住“電池、電機、電控”三大共性關(guān)鍵技術(shù)，以關(guān)鍵零部件模塊為根底，推動動力總成模塊化，促進動力系統(tǒng)平臺化，實現(xiàn)電動汽車技術(shù)平臺一體化。技術(shù)平臺一體化車型開發(fā)兩頭擠在城市公共效勞領(lǐng)域和私人小型轎車上優(yōu)先開展“純電驅(qū)動”電動汽車，形成“兩頭擠”開展格局，啟動大規(guī)模市場；一方面，要以城市公交車為重點，在現(xiàn)有常規(guī)混合動力大客車推廣應(yīng)用的根底上，加強純電驅(qū)動的可充電式/里程延長式電動大客車的開發(fā)、推廣力度；并繼續(xù)開展電動大客車與燃料電池-動力蓄電池的電-電混合式大客車的研發(fā)和示范。另一方面，開展小型電動汽車。產(chǎn)業(yè)化推進三步走1.實現(xiàn)混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化；2.開展以小型電動汽車〔EV/PHEV〕為代表的純電驅(qū)動汽車大規(guī)模示范與商業(yè)化；3.實現(xiàn)燃料電池汽車在公共效勞領(lǐng)域小規(guī)模示范考核；4.攻克深度機電耦合、新型電機驅(qū)動技術(shù)等前沿技術(shù)，研發(fā)以燃料電池汽車為代表的下一代純電驅(qū)動動力系統(tǒng)平臺；開展以能量型鋰離子動力電池為重點，電池模塊化為核心的動力電池全方位技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)我國車用動力電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化突破。到2015年，在20個以上示范城市和周邊區(qū)域建成由40萬個充電樁、2000個充換電站構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)化供電體系，滿足電動汽車大規(guī)模商業(yè)化示范能源供給需求。1.實現(xiàn)混合動力汽車產(chǎn)業(yè)化；2.開展以小型電動汽車〔EV/PHEV〕為代表的純電驅(qū)動汽車大規(guī)模示范與商業(yè)化；3.實現(xiàn)燃料電池汽車在公共效勞領(lǐng)域小規(guī)模示范考核；4.攻克深度機電耦合、新型電機驅(qū)動技術(shù)等前沿技術(shù)，研發(fā)以燃料電池汽車為代表的下一代純電驅(qū)動動力系統(tǒng)平臺；國內(nèi)引導(dǎo)：電動汽車科技開展“十二五”專項規(guī)劃節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)開展規(guī)劃〔2012-2020〕七、插電式混動公交車引領(lǐng)潮流〔2016–2020〕繼續(xù)推進純電動汽車大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，并開始啟動下一代純電動汽車產(chǎn)業(yè)化進程；以下一代動力電池技術(shù)路線為主導(dǎo)，開取下一代動力電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化；總結(jié)各種商業(yè)模式探索經(jīng)驗，確立電動汽車主導(dǎo)商業(yè)模式，并完善原有根底設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，擴大充電網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，提高車網(wǎng)融合程度；到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛，燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步開展。到2020年，當年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用車新車燃料消耗量接近國際先進水平。到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產(chǎn)銷量力爭達