书城科普读物低碳汽车
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第14章 低碳汽车的靓丽身影(5)

其实,建设充电桩和充电站并不矛盾,在城市中心,以快充为主的充电站也是对充电模式的丰富,能够满足对充电速度有要求的消费者。未来,充电桩和充电站将共同发展,充电桩的数量会多些。据了解,日本东京目前有87个充电站,超市、住宅附近的充电桩则随处可见。电动机的演变,介于同步电动机和感应电动机之间的一种不用永磁体的同步式开关磁阻电动机,被戴姆勒—奔驰公司的电动汽车所采用,专家认为,这种开关磁阻电动机在电动汽车上的应用很有发展潜力。

3.驱动装置

纯电动汽车采用的驱动装置目前主要有三种类型:交流感应电机、永磁电机、交流无刷电机。交流感;应电机成本低、可靠性高,但效率较低;永磁电机结构紧凑、效率高,其缺点是永磁材料成本高;交流无刷电机扭矩和功率在较大转速范围内稳定,控制简单,但同样存在有成本高的问题。综合各种电机的优劣势来看,永磁电机略有优势,广泛应用于绝大多数OEM企业。

(4)电控系统

电控系统主要包括电控单元、变频器、逆变器、能源管理系统等。这一领域现在被国外零部件厂商如博世、大陆、日立等供应商所垄断,目前国内尽管有很多电器企业,但对于应用在电动汽车上的电控系统都缺乏技术和经验。尤其是能源管理系统更是电动汽车研发的短板。

车载能源管理系统或称电池管理系统(BMS)是集电池信息采集、电量估计、报警、通信、热管理以及均衡功能的电子系统。

由于车载能源系统是一个巨大的电池组,由几十只甚至几百只电池组成,因此,电池的一致性、均衡性至关重要,它关系到电池的寿命和安全。能源管理系统的功能就是监测每一只电池的状态和电池组的电量,进行健康度及高压漏电检测,要保证这几百只电池的均衡性,其重要性显而易见。近年来,锂离子电池由于性能优越,已成为动力电池的主流,国内外对锂离子电池技术研发的投入也非常大。由于锂电池的特性,能量管理系统的作用就更加重要。

目前,业界对能源管理系统的认识已经达成共识。产学研结合从事能源管理系统研究的越来越多,同济大学是国内较早涉足这项研究的高校。2005年10月,同济大学与来自北美的芯片开发商凹凸科技建立了汽车电子应用技术联合实验室,将凹凸科技的芯片应用于为超越系列燃料电池汽车研发的燃料电池和储能电池管理系统。如今,该实验室与上汽集团等联合开发的电池管理系统已成功应用在上海世博会的燃料电池汽车上。2009年7月,中科院电工所也与凹凸科技成立了联合实验室,从事能源管理系统的研发与推广。据介绍,该实验室一直在做锂电池的BMS,目前使用凹凸科技芯片的车用锂电池管理系统已经完成台架试验,正在准备做装车试验。

尽管车载能源管理系统作为电动汽车的一项关键技术,已引起业界高度重视,目前产学研结合从事相关研究的机构也很多,但仍存在很多问题。

首先,从研发现状看,截至目前,国内外还没有成熟的解决方案,处于摸索与试验阶段,虽然也有不少装车试用的案例,但从业界专家介绍的情况看,国内外都还没有达到产业化水平。

其次,因为电动汽车整体没有达到产业化程度,没有批量上市,因而缺少实车试用数据,也制约了该项技术的进一步完善与成熟。

2.国外电动汽车发展现状

(1)美国成为电动汽车热土

在不久的将来,大批纯电动汽车有望驶上美国街头。受一系列税收政策的影响,充电式纯电动汽车批量进入美国市场的时间将比人们预期的更早。按照政策规定,2010年之前,美国消费者购买一辆纯电动汽车可享受2500~7500美元的购置税优惠,在很大程度上,这会改变消费者认为电动车价格太高的心理,推动汽车企业生产更多的电动汽车,从而依靠规模的扩大进一步降低电动汽车价格。

(2)日本普及电动汽车动真格

如果用一句话来形容现在日本市场电动汽车的状况,那就是:现在日本正在切实推广电动汽车的普及。虽然受现阶段技术、价格以及使用环境等多方面的限制,电动汽车的真正普及仍然困难重重,但是无论出于对能源以及环保方面的考虑,还是希望在被认为是下一代汽车主流车型的电动汽车上继续维持日本在汽车产业的竞争力这一目的,日本政府、汽车厂家、关联企业以及社会舆论,都在大力推动电动汽车的发展和普及。

(3)欧洲电动车蹒跚起步

近来随着电动车热开始在美日兴起,欧洲一些国家也开始尝试大规模使用电动车。

欧盟在日前出台的《欧洲2020年发展纲要》(下文简称《发展纲要》)中,提出《鼓励清洁能源和高效节能汽车发展》战略(下文简称《发展战略》),其中“绿色汽车行动计划”(下文简称《行动计划》)是该战略的重要组成部分。

《发展纲要》承认:欧洲在发展电动汽车方面存在短板;而《发展战略》的提出旨在促进欧盟成员国的汽车电气化。

根据《行动计划》,目前欧盟各国都已推出电动汽车发展规划。

据悉,德国政府计划在2020年前,使在德国使用的电动汽车总数达到100万辆。

法国政府的目标是在2020年前生产200万辆电动汽车。

英国的先导计划是到2015年,推广使用24万辆各种类型的电动汽车。

七、未来动力——氢能汽车

混合动力车在今天得到了普遍认可,但这并不是汽车动力系统的最终解决方案,只是过渡产品。未来能源的发展还是利用可再生的清洁能源,其中之一就包括对氢能的利用。氢像汽油一样是能源载体,在地球上的氢主要以其化合物,如水、甲烷、氨等形式存在,只要有太阳能、核能的存在,就可以通过电能将氢从其化合物中提取出来,而氢气本身不具毒性及放射性,是环保、安全的无碳能源,因此成为人类向往的能源之一。

1.氢能与传统发动机结合

氢能作为可循环利用的非常洁净的环保型能源,今天将成为取代终究会枯竭的传统燃料石油的途径之一。最直接的方法是将氢能与传统发动机结合。

(l)宝马氢动力汽车

宝马早在1978年就已开始着手对氢动力的研究,在此后的30年里,通过几代的氢动力汽车使这项技术得到不断的发展和改进。宝马推出的氢动力轿车BMW Hydrogen7将清洁能源与豪华和高性能结合在一起。在车辆结构变动不大的情况下为新能源汽车开辟了一条途径。

氢燃料发动机基于汽油动力单元,宝马按照双模驱动的要求对发动机进行了改进。在汽油模式下燃油通过直接喷射供应,同时在发动机进气系统中集成了氢供应管路。关键技术是喷射阀需要提供相应的燃料/空气混合气,在几毫秒内将正确量的氢气喷入进气系统中,氢的燃烧速度比普通燃油快10倍,实现了更高的效率。

在氢动力不断发展的同时BMW集团与Total联合建立了几家加氢站,以满足客户的需求。

(2)马自达氢转子发动机汽车

在地球另一端的马自达也是对氢能源开发较早的公司,2006年它就已经开始在日本国内进行RX8氢转子发动机汽车的租赁销售业务。

氢转子发动机的特点是:在不损失内燃机特有的扭矩感、加速感及排气气声的前提下,成功降低了石油资源的消耗,并实现了CO2零排放,几乎不产生NOx等废气,还带有内燃机所特有的自然舒畅行驶性能。