混合动力汽车和电动汽车的市场发展

发表于 2023-4-28 12:32:27
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为响应节能趋势,汽车行业开发了混合动力电动汽车和电动汽车。混合动力汽车和纯电动汽车属于当前Green Car发展的两大趋势。根据设计理念和结构的不同,HEV和EV其实都可以细分为不同的类型。

油电混合动力系统有哪些分类?
HEV-Hybrid电动车的基本结构是发动机+电动机(两套动力系统)加上控制模块、电池组等,从动力系统的匹配方式来看,可以分为三种类型:串联、并联和串并联。

油电混合动力系统分类方法一:系列
串联式混合动力-车辆主要由电动机驱动,发动机仅用于发电和充电。

串联混合动力设计主要由电动机驱动,发动机的工作效率通常低于电动机。电机仅用于驱动发电机发电,为电池组供电。电池组提供电机运行所需的电力。这样的设计更接近于EV电动车的基础,只不过比EV电动车搭载的发电机组(发动机)多。

该系列混合动力汽车仅由电动机驱动,因此其电动机规格越来越大。这种设计的优点是控制驱动力的方式比较简单。就像电动汽车一样,只需要控制电流即可,不需要像传统发动机汽车那样配备变速箱。另一个好处是发动机只负责稳定运行和发电,因此更容易控制其污染程度,发动机配置位置也更灵活。

至于串联混动设计的缺点,发动机仅用于发电和充电,能量利用效率低,对整车性能没有贡献。并联式混合动力设计目前主要用于大型车辆,例如混合动力客车。

油电混合动力系统分类方法二:并联
并联混合动力-发动机直接连接到电动机。发动机是主要驱动力,电动机是辅助。

并联式混合动力设计的特点是发动机和电机直接连接,动力输出在同一根轴上。在本设计中,发动机是驱动车辆的主要动力系统,电动机是辅助性的。由于电机只是辅助位置,多为小功率、小型化的电机,电机也是发电机。

并联式混合动力设计基于传统发动机的动力系统。优点是在发动机和变速箱之间只增加了一个圆盘形电机。机械结构与传统发动机车相比变化不大,更易于实施。增加电动机可以提高一些舒适性(例如安静性),但缺点是电动机提供的功率只占所需总功率的一小部分,因此对提高性能的好处有限。它属于 Mild Hybrid 的设计。

油电混合动力系统分类方法三:串联与并联
串并联混合动力-THS(丰田混合动力系统)采用行星齿轮机构连接三个动力源:发动机、1 号电动机和发电机(MG1)和2 号电动机和发电机(MG2)。三个动力系统由精密的PCU控制系统协调,以更高效地驱动车辆。

由于组成该混合动力系统的电源多达三个,并且电机必须在驱动车辆的电机或为电池组充电的发电机这两个角色之间频繁切换。视情况而定,最大的挑战在于PCU控制系统。如果 PCU 不称职,则会导致其他问题。

电动汽车的分类有哪些?
EV电动车分类: 纯电动车

顾名思义,电动汽车是以电池为能源,由电动机驱动的车辆。英文名称为Electric car,或Electric vehicle,简称EV。然而,实际上,所谓的由电动机驱动的电动车有以下几大类:

纯电动汽车仅配备电池,电池是驱动车辆的唯一能源。此类车辆也称为纯电动汽车,简称BEV。(电池组仍需通过数据线连接外接电源进行充电。)

电动汽车EV分类: Plug-in Electric Vehicles
Plug-in Hybrid Electric Vehicle,简称PHEV,应该属于HEV混合动力电动汽车的范畴。它也有两个动力系统,一个发动机,一个电动机,但它比HEV混合动力汽车多了一套动力系统。充电插头可以使用专用充电器、充电站,甚至是家用插座,为车上的电池组充电。在大都市地区通勤短途使用时,可以纯电动模式驱动。在中长途,发动机是主要的动力来源,电动机为辅,就像HEV混合动力汽车的运行方式。其电池组容量小于纯电动汽车,但大于HEV。

EV电动车分类:增程式发动机EV电动车。增程式发动机EV的代表是奥迪A1 e-Tron。虽然车辆完全由电动机驱动,但它还配备了小排量转子发动机,旨在为电池组充电。由于其设计可以增加行驶里程,因此被称为增程式发动机电动车。

EV电动车分类:氢燃料电池电动车
氢燃料电池电动汽车,也称为燃料电池电动汽车(FCEV),使用电动机作为动力源。氢燃料电池利用氢气或含氢物质与空气中的氧气发电,驱动电动机为车辆提供动力。燃料电池普及的门槛在于氢气的储存和补充。氢气的生产还需要消耗能源并产生碳排放。

太阳能电动汽车使用太阳能电池板发电,并为电机提供动力来驱动车辆。看似全天然的获取能量的方式完全受制于天气条件。

终极绿色汽车-纯电动汽车
纯电动汽车具有零油耗、零污染、低噪音等优点,被视为后石油时代的交通工具。然而,电池技术,包括体积减小、容量最大化、快速充电技术等仍需要更关键的突破。否则,他们将永远受到重量和体积过大、耐力低的障碍的限制。实现普及还需要能量补充速度和技术突破。

混合动力汽车发展趋势
混合动力汽车已成为国际趋势,中国电动汽车发展优势也呈现多元化。

受益于中国新版新能源汽车积分制的出台以及欧美日市场的拓展,油电混合动力汽车的市场商机备受关注。

中国政府在 6 月宣布了新的积分系统,积分对油电混合动力汽车的重要性大大提高。本来,油电混合动力汽车在中国被视为传统汽车,不符合积分条件。但是,在新的系统下,他们开始有了积分的市场价值。此外,大众汽车还宣布,2020年其主流车型将开始引入混合动力系统,这将使电池产业的触角从中高端车向大众车扩展。在电动汽车仍需克服充电环境基础设施问题的同时,传统汽油车开始掀起混合动力平价浪潮。

混合动力市场目前分为两大主流,即欧洲为主的Mild/Micro Hybrid和日本车厂为主的Strong Hybrid。从各国的发展来看,混合动力市场的主要推动力仍然来自于逐年出台的更严格的排放法规。在48V微混系统方面,欧洲有望在2020-2021年全面实施二氧化碳排放不超过95g/km的严格限制,这将尤其影响到市场占有率较大的中型主流车市场.

欧洲油电混合动力系统的引进进展缓慢,专利和成本都不占优势。汽油车,以及改装较少的微混/轻混车,能够满足最基本的排放标准要求,并有效控制成本是生产的主要车辆。目前,油电混合动力系统的使用已经逐步推广到主流车型。

至于日本,主要是以全混合动力为主。日本将形成以混合动力甚至插电式混合动力电动汽车(PHEV)为主的市场。主要原因是开发较早,整体研发投入较低,维持整车成本在中档价位。随着电池价格的下降,日本汽车制造商也逐渐从镍氢电池转向锂电池。随着充电环境的改善,他们最近积极从以混合动力为主转向插电式混合动力系统。

近年来,我国也开始关注汽油车的节油率。中国政府计划从2015年到2020年将平均油耗从6.9升/百公里降低到5升/百公里,新能源汽车将成为满足油耗和排放要求的关键。中国长期以来一直在发展新能源汽车,但受补贴数量的引导,大多数是纯电动汽车。混合动力将成为欧美日市场的主要车型,其增长速度将超过纯电动汽车。在新积分制的带动下,中国能否跟上混合动力的潮流,也将是未来关注的焦点。

混合动力汽车整体电池消耗增长近50%,车企将优先考虑锂电池
在电池系统方面,虽然一些汽车制造商开发了12V或48V微混系统,但48V设计可以支持轻度混合动力。整体电池设计仍会保留12V电池,只有在负载较重时才会切换,例如转入48V驱动空调压缩机。对于电压系统在12V以上的混合动力车,可选用铅酸电池和锂电池。铅酸电池成本低,但占用空间较大。为了实现轻量化设计,大多数汽车制造商会优先考虑电压在12V以上的系统使用锂电池。在12V以上油电混合动力汽车持续增长的推动下,油电混合动力汽车整体电池消耗(锂和镍氢电池,

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