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“透过上海车展,看汽车新技术”系列报道之一

发布时间:2021-07-08 08:54:45 浏览数:

在以“创新·未来”为主题的第14届上海国际汽车工业展览会中,来自全球20个国家和地区的2000家中外厂商共展出了1100种车型,全球首发车型75辆,其中跨国公司19辆,国内56辆,德系、美系、日系、韩系、法系以及国内自主品牌的新车汇聚一堂,目不暇接。全球著名的汽车零部件供应厂商也悉数到场,与整车交相辉映,共奏“节能减排”的主旋律。不仅为爱车族奉献上了一场车市盛宴,更为汽车业内人士提供了一次难得的交流机会和观察窗口。

本刊特邀业内知名专家,推出“透过上海车展,看汽车新技术”系列报道,内容包括柴油发动机、汽油发动机、新能源汽车、自动变速器及汽车底盘新技术。力争让读者借助专家的视角,准确把握汽车技术发展的最新动态及趋势。

目前,能源安全、全球变暖和大气污染等问题日益严峻,越来越多地获得世界范围内关注。许多汽车制造商选取面向未来的长远视角,针对这些环境、能源问题,积极地采取措施,加以应对。在诸多环境问题中,有两点需要重点应对,一是控制石油的使用,另一则是摆脱对石油能源的依赖(即开发多种能源)。在多种能源的开发中,混合动力技术应用最广泛。混合动力技术包括PHV(外插充电式混合动力车)、EV(电动车)和FCHV(燃料电池混合动力车)等多种能源动力技术的总称。下面对各参展商的新能源汽车进行盘点。

1 长城汽车

长城展出增程式电动汽车,增程式电动汽车技术是解决汽车环境污染、石油资源匮乏等问题的重要技术。长城增程式电动汽车技术在长城轿车、SUV等多款车型上实现了应用,是长城汽车新能源汽车产业化的重要产品。增程式电动汽车兼顾混合动力汽车和纯电动汽车的技术特点,又具有独特的两点技术优势。一是增程器提供辅助功率与能量,电池包寿命增加,成本减少;二是即便在增程器启动状态下,仍具有比其他类型汽车更优越的燃油经济性。其结构如图1所示。其部件主要特点如下:

(1)横向布置前驱驱动的标准动力模块包括三个核心部件:增程器、高效率主驱动电机和自动变速器。如图2所示。

(2)长城增程式电动汽车可供选装后轮辅助驱动模块,辅助驱动模块的加入,实现了增程式电动汽车动力系统平台电力全轮驱动特性,使整车动力性能大大增强。如图3所示。

(3)电力电子控制模块是动力系统的“心脏”,动力系统所有电力器件控制模块均集成于此。高度的集成化有效的减少了体积和成本,使系统更简单、效率更高。如图4所示。

(4)采用高性能复合材料电池包壳体,专用导热介质液冷系统,灵活的模块化设计使电池包整体性能更优越、布置更灵活。如图5所示。

2 比亚迪汽车

比亚迪展出DM双模电动车,DM双模电动采用电动车系统和混合动力系统,是一种将控制发电机和电动机两种混合力量相结合的先进技术,不仅降低了油耗和排放,更极大地提高了动力和操纵性能,实现了既可充电、又可加油的多种能量补充方式。如图6所示。其中,F3DM动力系统由BYD371QA汽油机(50kW)及功率为25kW、50kW的两部电机构成,电机由比亚迪自主研发生产的铁电池驱动(F3DM、e6和K9纯电动客车已搭载自主铁电池),综合排放优先于国IV,纯电动模式百公里耗电只有16kWh。

DM双模电动车的铁电池无污染、无安全隐患,还可以回收。使用方便,可以用家用电源进行充电,7h完成充电。一次充满油和电,纯电动模式和混合动力模式的最大行驶里程达到580km。DM双模系统工作过程如图7所示。

(1)纯电动模式:车辆仅靠电动机驱动,不会产生油耗。

(2)加速模式:在需要较高动力输出的加速模式下,发动机和电动机一起驱动车辆,提供更高的输出功率。

(3)减速模式:电机工作,将汽车需要降低的动能转化为电能储存在动力电池组中,适用于在频繁加、减速的市区行驶。

3 奇瑞汽车

奇瑞首款纯电动汽车瑞麒M1-REEV正式亮相本届车展。瑞麒M1增程式电动车搭载了15kW的里程增加器,使该车最大续航里程可达350km以上。

瑞麒M1-RE EV采用的是转子发动机的增程系统。该系统采用高度集成化设计、智能化控制等技术。由于采用转子发动机作为增程器的动力源,使得整车在行驶中具备低噪音、低振动、低油耗、高效率、多燃料等优势。

自今年3月开始,奇瑞新能源纯电动车实现了批量生产,在售车型包括瑞麒M1、QQ两款纯电动汽车,以及BSG、ISG两款混合动力汽车。

4 长安汽车

本届车展,长安汽车所展示的整车均为混合动力或纯电动驱动。在传统动力领域,长安汽车以打造节能环保低碳动力为目标。此次亮相的奔奔love纯电动、奔奔mini纯电动、金牛星纯电动车,均实现零排放。

长安奔奔mini纯电动轿车是以长安自主研发的奔奔mini小型车为平台,集成整合以高效能永磁同步电机系统、高性能锂离子动力电池系统、高效率充电系统、全功能整车控制系统所组成的纯电动驱动系统。百公里能耗为15kWh,最高车速可达120km/h,最大行驶里程可达到105km。其结构和工作原理如图8和图9所示。

5 海马汽车

本届上海车展,海马汽车携海口基地普力马电动车、丘比特电动车,郑州基地海马王子电动车三款新能源车型,亮相本届上海车展,彰显了海马在新能源领域的集团化发展优势。至此,在海马“蓝色引擎”战略的指引下,海马汽车新能源产品已覆盖普力马、海马3、丘比特、海马王子等多款不同级别车型。

普力马纯电动车及丘比特纯电动车均为在原有传统燃油车基础上搭载纯电力驱动系统,完全零排放的新能源轿车,具有环保、无污染、低噪声以及节能、经济、实惠等众多优点。纯电动车用电池采用磷酸锂铁电池,充电简便快速,慢充为220V家用电源,快充大电流2h能充满电,续驶里程大于160km,能满足城镇居民的需要。普力马纯电动车百公里耗电小于16kWh,还不到目前传统汽车消费价格的1/4,而丘比特纯电动车百公里耗电小于13kWh,更是经济实惠。

6 中国一汽汽车

车展期间,中国一汽展出22款乘用车、11款商用车,以及4款动力总成,其中包括5款新车及9款新能源车。其中,091FEV采用纯电动动力系统,以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,行驶过程实现“零排放”。奔腾B50 BSG采用混合动力系统,如图10所示。

BSG技术简单,成本增加较少。但效果显著。在等待红灯或者堵车等情况下实现发动机暂停工作,当车辆识别到驾驶员有起步意图时,通过BSG系统快速启动发动机。在保持动力性的情况下,奔腾B50BSG可实现城市工况节油大于12%、工况

油耗节油5%、-25℃以上可顺利启动。奔腾B70 FCV以氢气为能源,真正实现“零排放”的燃料电池汽车。奔腾B50 PHEV是插电式混合动力轿车,它兼具有纯电动车和混合动力汽车的所有功能。当在市区行驶工况时,如同纯电动汽车一样进行纯电动行驶。而当汽车在高速或长途工况行驶时,整车功能和性能如同混合动力汽车。奔腾B70 HEV混合动力轿车具有当今混合动力轿车的全部功能,包括低速纯电动行驶、发动机单独驱动、串联驱动、并联驱动、发动机怠速停机、发动机经济区发电及制动能量回收等工作模式。

7 上汽汽车

在此次参展中,上汽展出了自主开发的荣威550插电式混合动力轿车、荣威350纯电动车、E1纯电动概念车、上海牌Plug-in燃料电池轿车。荣威550插电式混合动力轿车搭载1.5VCT发动机,应用了全新自主研发的混合动力系统(包括动力电池系统、电子箱、电驱变速器)、整车电转向系统、电空调系统和热管理系统。该车配备的储能系统(动力电池包)采用磷酸铁锂电池。如图11所示。

上海牌Plug-in燃料电池轿车是国内采用大容量的动力蓄电池和小型加压燃料电池系统并具备Plug-in(插电式)技术的燃料电池轿车,不仅提高整车经济性。海保持了动力性能。该车短途运行可采用纯电动模式,对于长里程或当电池电能耗尽时,改用混合动力驱动模式,此时燃料电池将会发电,产生电能驱动整车行驶并同时为动力蓄电池充电。

8 吉利汽车

在此次参展中,吉利推出了熊猫、全球鹰纯电动车。另外,曾在2009年上海车展上引起关注的吉利高端豪华车卓越GE,本次展出时,已做了深度开发。采用吉利特有的Plug-in四轮驱动混合动力系统,搭载吉利自主研发的4G20发动机以及双轮毂电机,其混合动力系统的驱动能力相当于5L传统发动机的动力,但油耗仅仅是2.0L排量发动机的水平。

9 丰田汽车

丰田此次的混合动力车阵容也非常强大,雷克萨斯在车展现场设立了油电混合动力展示区,展出包括全新发布的RX450h在内的全部油电混合动力车型。除此之外,丰田采用氢燃料电池的混合动力车型FCHV-adv和插电混合动力车型EV两款概念车也成为新能源车中的焦点。

PRIUS PLUG-IN HYBRID Concept是以锂离子电池作为驱动电池,以第3代PRIUS普锐斯为原型。可使用家用电源进行外部充电的外插充电式混合动力车。该车可以选择纯电动模式或混合动力模式行驶,能够更加充分地使用电能而且不受电池剩余量和充电设施完善情况的限制,通过减少不可再生资源消耗和二氧化碳排放来防止大气污染。它的目标是1L汽油可行驶55km以上(二氧化碳排放量42g/km以下),并在充满电的情况下作为纯电动车的行驶距离为20km以上。充电时,该车在100V电源下约180min,200V电源下约100min即可充满。

10 本田汽车

本次上海车展,本田汽车携带多款新能源车亮相,其中包括了混合动力版飞度、电动版飞度概念车、Insight和CR-Z等。这三款车型都搭载的是本田的IMA系统,所谓的IMA系统就是i-VTEC发动机作为主动力,以高效电机作为辅助动力的混合动力系统。

11 福特汽车

福特展出了电动版福克斯、福特C-MAX Energi、Fusion混合动力车三款新能源汽车。C-MAX Energi采用插电式混合动力系统,在纯电动因为这样那样的原因还很难实现的今天,插电式的油电混合动力车型可以说是一个很好的过渡。C-MAX Energi搭载的动力系统可以在纯电动、纯汽油机、电机与汽油机共同作用这三种情况下进行切换,在完全依靠电力驱动时车速可以达到75km/h。具体的动力组合方面,福特C-MAX Energi将高电压锂离子电池、电动牵引电机和高能效的阿特金森循环汽油发动机组合使用,这套系统先使用电动模式行驶,在电量低或负载过高的情况下才会启动汽油发动机。C-MAXEnergi组合使用电池和发动机的总行驶里程可达800km以上,而使用230V电源对车辆充电,只需一个晚上就能充满电量。

Fusion混合动力车搭载的动力系统包括一个汽油发动机和一组电池驱动的电动机,其中DOHC 2.5L汽油发动机最大功率116kW、最大扭矩184N·m,而永磁同步电机的最大功率为78kW、最大电压275V;变速器采用电子控制持续可变变速器。官方宣称在纯电动驱动模式下,Fusion的最高车速可达75km/h,而在城市道路与高速公路行驶时的百公里油耗分别为5.74L和6.53L。

12 奔驰汽车

奔驰展出一款B级F-Cell燃料电池车,由氢燃料提供动力来源。技术的核心是燃料电池系统,它能让气态氢在70MPa的压力下与空气中的氧发生反应,为装载在车头的电动机提供持续的电流输出,从而带来足够的动力。

该车的最大功率为96kW,最大扭矩为290N·m,最高车速可达170km/h,续航里程达到380km,同时F-CELL燃料电池汽车装配了一块最大输出功率35kW、最大容量1.4kWh的锂离子电池,以提高动力和实现制动能量回收。

13 宝马汽车

宝马展出两款新能源汽车,分别是宝马5系长轴距插电式混合动力轿车和宝马1系Active E汽车。宝马5系长轴距插电式混合动力原型轿车采用插电式混合动力技术,是在新宝马5系Li车型基础上研发的。这款新能源车采用插电式混合动力驱动设计,结合了宝马特有的单涡轮双涡管增压发动机技术和电能驱动技术,其高压电池可以通过普通电源进行充电。其中一台最大功率160kW的BMW单涡轮双涡管增压发动机和一台最大功率70kW的电动机构成了并联式混合动力,在电驱动下最大行驶里程达到了75km,这让在城市交通中零排放变成了现实。而汽油发动机行驶里程不低于400km。

ActiveE基于宝马1系Coupe打造而成,采用纯电力系统驱动,这款车是宝马继MINI E之后第二款即将开展用户试用的车型。动力方面,ActiveE电动机的最大功率124kW,最大扭矩250N·m,0-100km/h的加速时间为9s,最高车速被限制在144km/h。为电动机供电的是3个锂电池。由于采用电动机驱动,所以空出了变速器位置、油箱和发动机位置,3个锂电池分别安置在这3个位置。这样的电池分布保证了ActiveE依然可以保持较低的重心和50:50的前后配重比。据悉,ActiveE最快可以在5h内充满电,满电状态下ActiveE的续航里程将达到160km。

14 奥迪汽车

奥迪展出了Q5 Hybrid quattro和奥迪A3 e-tron两款新能源汽车。奥迪Q5混合动力版搭载的是一台2.0TFSI的发动机和一台电动机,配备8速自动变速器,最大总功率为180kW,峰值扭矩480N·m,与现款奥迪Q5普通版2.0TSI车型相比,新混合动力车的最大功率提高了25kW,最大扭矩高出了130N·m。

奥迪A3 e-tron配备了一个较为简单的电驱动系统,只是由一台驱动前轮的电动机组成。这台电动机的最大动力输出为100kW,峰值扭矩输出为270N·m,0-100km/h的加速时间为11.2s,最高车速为144km/h。

15 雪铁龙

雪铁龙C-Zero是一款纯电动汽车,采用的是一个永久磁铁同步电动机。转速处于3000~6000r/min之间时可输出47kW的最大功率;转速处于0~2000r/min时,输出峰值扭矩为180N·m。

一个由88个50Ah电池(电能为16kWh)组成的330V锂离子电池为电动机供电。整个系统与一个将动力传输给后轮的单速减速器共同发挥作用。0-100km/h的加速时间为15s,而续航里程预期能达到130km左右。

16 BOSCH公司

博世向公众展示其围绕清洁与经济、安全与舒适主题的一体化汽车技术解决方案。其中,契合今年车展“创新未来”的主题,博世针对混合动力与电动车的整体解决方案亮相车展,包括动力总成部件、锂离子电池以及制动系统。

基于“源于博世的一体化解决方案”理念,博世参展的技术与产品涵盖了八大汽车技术业务部门,包括汽油系统、柴油系统、底盘控制系统、底盘制动系统、起动机与发电机、汽车电子、汽车多媒体及汽车售后服务。此外,博世与三星的合资公司SB Limotive研发的锂离子电池产品,以及博世工程技术提供的个性化电子系统解决方案也首次在车展亮相。

混合动力与电动车的动力总成系统:博世展示其针对混合动力与电动车的整体技术解决方案,如图12所示,包括了适用于混合动力及纯电动车的一系列核心零部件:同轴式电机(如图13所示)、分离式电机、电力电子控制器、锂离子电池以及制动系统等。

“HAS hey”再生制动系统:作为专门为混合动力与电动车设计的再生制动系统,“HAS hev”能够尽可能地将车辆制动释放出的能量回收到高容量电池组中,并用于车辆的起动及加速过程中,从而在增加车辆续航里程的同时,显著降低二氧化碳排放量。

在迈向真正“新能源”时代之前,我们不可避免地要经过一段过渡时期。这其中,目前最具潜力的毫无疑问是对传统内燃机技术的改进,通过直喷、涡轮增压、制动能量回收、更高效的变速器等手段,可以在很大程度上降低油耗,而不改变太多使用习惯。油电混合动力技术也正在被越来越多地推向量产,本届车展上亮相的多款混合动力车型都将在我们以后生活中见到。

新能源车是一个缓慢过渡的阶段,我们需要更多耐心让技术完善、成本下降、安全得到保障。

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