電動(dòng)汽車技術(shù)的現(xiàn)狀及前景

摘要：本文對(duì)電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和前景作了概略介紹，并從技術(shù)-經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，對(duì)混合動(dòng)力汽車的B-ISG裝置結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)做了分析評(píng)述。

關(guān)鍵詞：汽車工程；B-ISG裝置；輕度混合；混合動(dòng)力汽車；節(jié)能；減排

1 引言

隨著全球能源危機(jī)的不斷加深，石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇，各國(guó)政府及汽車企業(yè)普遍認(rèn)識(shí)到節(jié)能和減排是未來(lái)汽車技術(shù)發(fā)展的主攻方向，發(fā)展電動(dòng)汽車將是解決這兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)的最佳途徑.各跨國(guó)汽車公司已先后開(kāi)始研發(fā)各種類型的電動(dòng)汽車。豐田計(jì)劃到2010年初使混合動(dòng)力車年銷量達(dá)到100萬(wàn)輛;奧迪公司CEO魯珀特·斯泰德勒認(rèn)為，在生產(chǎn)零排放汽車的目標(biāo)中，電動(dòng)汽車有很大機(jī)會(huì)，并期望柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)和車用電池技術(shù)能在未來(lái)5到10年內(nèi)成為主流。2008北京國(guó)際車展上，有多達(dá)12款的全新混合動(dòng)力車集體亮相。

2 電動(dòng)汽車的類別

現(xiàn)代電動(dòng)汽車一般可分為三類：純電動(dòng)汽車（PEV）、混合動(dòng)力汽車（HEV）、燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）。

純電動(dòng)汽車是指完全由動(dòng)力蓄電池提供電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車，雖然它已有134年的悠久歷史，但一直僅限于某些特定范圍內(nèi)應(yīng)用，市場(chǎng)較小。主要原因是由于各種類別的蓄電池，普遍存在壽命短、充電時(shí)間長(zhǎng)、行駛里程短等嚴(yán)重缺點(diǎn)。

燃料電池電動(dòng)汽車是一種可以將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)化裝置，它的優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)化效率高，不污染環(huán)境，缺點(diǎn)是造價(jià)太高，目前僅燃料電池的價(jià)格就要2.5萬(wàn)美元，各種提供電能技術(shù)的價(jià)格比為：柴油機(jī)供電：鉛酸電池供電∶鎳氫電池供電∶鋰離子電池供電：燃料電池供電=1∶1∶3.2∶3.4∶13.3。[1]

因此在諸多新能源汽車解決方案中，成功實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化的只有混合動(dòng)力汽車。發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)相結(jié)合已經(jīng)成為混合動(dòng)力車的主流。

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是指具備兩個(gè)以上動(dòng)力源、而其中有一個(gè)可以釋放電能的汽車?；旌蟿?dòng)力汽車按混合度（電機(jī)功率與內(nèi)燃機(jī)功率之比）的不同，又可分為微混合、輕度混合和全混合三種。其中微混合動(dòng)力汽車的典型結(jié)構(gòu)是外掛式皮帶驅(qū)動(dòng)起動(dòng)/發(fā)電（BSG）式，其電機(jī)功率一般僅2～3kW，依賴發(fā)動(dòng)機(jī)的停車斷油功能，可節(jié)燃油5～7％; 輕度混合動(dòng)力汽車的典型結(jié)構(gòu)是在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸后端加裝一個(gè)電動(dòng)/發(fā)電型盤式電機(jī)（ISG）；由于全混合動(dòng)力汽車對(duì)動(dòng)力電池容量的要求很高，因此混合動(dòng)力汽車仍將是近期實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要電動(dòng)汽車種類。

在三類混合動(dòng)力車型之中，盡管輕度混合動(dòng)力汽車在降低油耗和改善排放方面的能力有限，但由于其對(duì)現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)汽車的改造成本最低，整車有較為接近市場(chǎng)的性/價(jià)比，效果明顯，適合推向市場(chǎng)。皮帶驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)/發(fā)電機(jī)一體化B-ISG(Belt-driven Integrated Started Generator)是在ISG(Integrated Started Generator)輕度混合動(dòng)力汽車技術(shù)的基礎(chǔ)上用皮帶驅(qū)動(dòng)技術(shù)，擁有其獨(dú)特的工作特性與優(yōu)點(diǎn)。

3 B-ISG與ISG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)比

ISG技術(shù)是基于起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)一體化的輕度混合動(dòng)力汽車。它將盤式一體化起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)直接安裝在內(nèi)燃機(jī)曲軸輸出端(ISG轉(zhuǎn)子與曲軸聯(lián)結(jié))，取代了飛輪以及原有的起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，作為汽車的輔助動(dòng)力源。

而B(niǎo)-ISG(Belt-driven Integrated Started Generator)系統(tǒng)是在發(fā)動(dòng)機(jī)前端用一個(gè)皮帶傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)，將交流發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)起來(lái)，并把起動(dòng)機(jī)同樣連接在交流發(fā)電機(jī)的機(jī)構(gòu)中，節(jié)省了內(nèi)部空間。同時(shí)，皮帶具有質(zhì)量輕的特點(diǎn)，與齒輪傳動(dòng)比較，大大降低了整個(gè)動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。這樣的結(jié)構(gòu)布置相比ISG系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)和其他的動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，可以沿用傳統(tǒng)車輛的飛輪、離合器和變速器等機(jī)構(gòu)，可以在現(xiàn)有傳統(tǒng)的動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)上進(jìn)行很小的改動(dòng)獲得，大大減小了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度。[2]

B-ISG系統(tǒng)的各種能量流傳遞：B-ISG由動(dòng)力電子設(shè)備控制，42V蓄電池一方面為電子設(shè)備控制系統(tǒng)提供電力，另一方面，通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器，變換成12V，為車輛其他電子系統(tǒng)提供電力。

4 B-ISG系統(tǒng)特點(diǎn)

B-ISG系統(tǒng)兼有ISG系統(tǒng)的很多優(yōu)點(diǎn)，如支持42V電源系統(tǒng)，滿足目前正在日益提高的汽車電器負(fù)荷，車輛上的輔助設(shè)備都可以改成直接用電來(lái)控制，提高設(shè)備效率?？梢詫?shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)起停、電動(dòng)助力、高效大功率電能輸出和制動(dòng)能量回收等功能，既可改善整車的燃油效率和排放性能，又可提高整車的動(dòng)力性。與ISG相比B-ISG又有其自身的特點(diǎn)：

ISG系統(tǒng)技術(shù)需要在現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)汽車的動(dòng)力總成上進(jìn)行很大的改動(dòng)，而B(niǎo)-ISG系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較之ISG結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，特別是對(duì)原有發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力總成的改裝相對(duì)比較容易，對(duì)于汽車廠商來(lái)說(shuō)更加適合推向市場(chǎng)，適合大規(guī)模的生產(chǎn)。

B-ISG采用皮帶驅(qū)動(dòng)作為中間撓性件來(lái)傳遞動(dòng)力， 相對(duì)于采用齒輪傳動(dòng)裝置，皮帶驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)噪聲，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便維修。皮帶具有輕質(zhì)，易拆卸更換、相對(duì)造價(jià)較低的特點(diǎn)。但是皮帶驅(qū)動(dòng)需要增加一定的附件，如張緊裝置。同時(shí)，皮帶的滑動(dòng)以及其遲滯效應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)功率損失，皮帶的發(fā)熱、磨損損壞等問(wèn)題，皮帶的壽命也是一個(gè)比較重要的因素。

B-ISG系統(tǒng)能夠改善汽車在起步時(shí)候的工作狀況，使油耗在城市工況下下降15%～25%，降低CO2的排放。但B-ISG汽車在加速時(shí)，電機(jī)并不助力，所以只適合在城市工況下使用。

在起動(dòng)能力方面，傳統(tǒng)的起動(dòng)機(jī)在冷起動(dòng)時(shí)的表現(xiàn)要優(yōu)于B-ISG系統(tǒng)，而B(niǎo)-ISG系統(tǒng)則更適合在已經(jīng)起動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。

5 混合動(dòng)力汽車應(yīng)用前景

鑒于我國(guó)國(guó)情，在未來(lái)十年中，當(dāng)其他種類的電動(dòng)汽車因成本太高、不易整合等因素而難以進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)候，仍應(yīng)大力推廣使用混合動(dòng)力汽車，進(jìn)一步降低制造成本，減少油耗和排放。而B(niǎo)-ISG混合動(dòng)力汽車將是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的主要混合動(dòng)力汽車種類之一。

參考文獻(xiàn)

[1]汽車節(jié)油技術(shù)陳禮番人民交通出版社ISBN711405467X

[2]混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)、原理與維修張金柱化學(xué)工業(yè)出版社ISBN7122012484