电动汽车技术的现状及前景

摘要：本文对电动汽车技术的发展趋势和前景作了概略介绍，并从技术-经济的角度出发，对混合动力汽车的B-ISG装置结构、特点做了分析评述。

关键词：汽车工程；B-ISG装置；轻度混合；混合动力汽车；节能；减排

1 引言

随着全球能源危机的不断加深，石油资源的日趋枯竭以及大气污染、全球气温上升的危害加剧，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，发展电动汽车将是解决这两个技术难点的最佳途径.各跨国汽车公司已先后开始研发各种类型的电动汽车。丰田计划到2010年初使混合动力车年销量达到100万辆;奥迪公司CEO鲁珀特·斯泰德勒认为，在生产零排放汽车的目标中，电动汽车有很大机会，并期望柴油发动机技术和车用电池技术能在未来5到10年内成为主流。2008北京国际车展上，有多达12款的全新混合动力车集体亮相。

2 电动汽车的类别

现代电动汽车一般可分为三类：纯电动汽车（PEV）、混合动力汽车（HEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）。

纯电动汽车是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车，虽然它已有134年的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用，市场较小。主要原因是由于各种类别的蓄电池，普遍存在寿命短、充电时间长、行驶里程短等严重缺点。

燃料电池电动汽车是一种可以将燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置，它的优点是能量转化效率高，不污染环境，缺点是造价太高，目前仅燃料电池的价格就要2.5万美元，各种提供电能技术的价格比为：柴油机供电：铅酸电池供电∶镍氢电池供电∶锂离子电池供电：燃料电池供电=1∶1∶3.2∶3.4∶13.3。[1]

因此在诸多新能源汽车解决方案中，成功实现了产业化的只有混合动力汽车。发动机和电机驱动相结合已经成为混合动力车的主流。

混合动力电动汽车是指具备两个以上动力源、而其中有一个可以释放电能的汽车。混合动力汽车按混合度（电机功率与内燃机功率之比）的不同，又可分为微混合、轻度混合和全混合三种。其中微混合动力汽车的典型结构是外挂式皮带驱动起动/发电（BSG）式，其电机功率一般仅2～3kW，依赖发动机的停车断油功能，可节燃油5～7％; 轻度混合动力汽车的典型结构是在发动机曲轴后端加装一个电动/发电型盘式电机（ISG）；由于全混合动力汽车对动力电池容量的要求很高，因此混合动力汽车仍将是近期实现产业化的主要电动汽车种类。

在三类混合动力车型之中,尽管轻度混合动力汽车在降低油耗和改善排放方面的能力有限,但由于其对现有内燃机汽车的改造成本最低,整车有较为接近市场的性/价比，效果明显，适合推向市场。皮带驱动的起动/发电机一体化B-ISG(Belt-driven Integrated Started Generator)是在ISG(Integrated Started Generator)轻度混合动力汽车技术的基础上用皮带驱动技术，拥有其独特的工作特性与优点。

3 B-ISG与ISG系统结构对比

ISG技术是基于起动机/发电机一体化的轻度混合动力汽车。它将盘式一体化起动机/发电机直接安装在内燃机曲轴输出端(ISG转子与曲轴联结),取代了飞轮以及原有的起动机和发电机,作为汽车的辅助动力源。

而B-ISG(Belt-driven Integrated Started Generator)系统是在发动机前端用一个皮带传动的机构，将交流发电机和发动机联结起来，并把起动机同样连接在交流发电机的机构中，节省了内部空间。同时，皮带具有质量轻的特点，与齿轮传动比较，大大降低了整个动力总成结构的质量。这样的结构布置相比ISG系统，发动机和其他的动力总成结构没有改变，可以沿用传统车辆的飞轮、离合器和变速器等机构，可以在现有传统的动力总成结构上进行很小的改动获得，大大减小了机构的复杂程度。[2]

B-ISG系统的各种能量流传递：B-ISG由动力电子设备控制，42V蓄电池一方面为电子设备控制系统提供电力，另一方面，通过DC/DC转换器，变换成12V，为车辆其他电子系统提供电力。

4 B-ISG系统特点

B-ISG系统兼有ISG系统的很多优点，如支持42V电源系统，满足目前正在日益提高的汽车电器负荷，车辆上的辅助设备都可以改成直接用电来控制，提高设备效率。可以实现发动机自动起停、电动助力、高效大功率电能输出和制动能量回收等功能,既可改善整车的燃油效率和排放性能,又可提高整车的动力性。与ISG相比B-ISG又有其自身的特点：

ISG系统技术需要在现有内燃机汽车的动力总成上进行很大的改动，而B-ISG系统结构较之ISG结构更加简单，特别是对原有发动机的动力总成的改装相对比较容易，对于汽车厂商来说更加适合推向市场，适合大规模的生产。

B-ISG采用皮带驱动作为中间挠性件来传递动力, 相对于采用齿轮传动装置，皮带驱动平稳、无噪声,而且结构简单，方便维修。皮带具有轻质，易拆卸更换、相对造价较低的特点。但是皮带驱动需要增加一定的附件，如张紧装置。同时，皮带的滑动以及其迟滞效应，会出现功率损失，皮带的发热、磨损损坏等问题，皮带的寿命也是一个比较重要的因素。

B-ISG系统能够改善汽车在起步时候的工作状况，使油耗在城市工况下下降15%～25%，降低CO2的排放。但B-ISG汽车在加速时，电机并不助力，所以只适合在城市工况下使用。

在起动能力方面，传统的起动机在冷起动时的表现要优于B-ISG系统，而B-ISG系统则更适合在已经起动的发动机的起动。

5 混合动力汽车应用前景

鉴于我国国情，在未来十年中，当其他种类的电动汽车因成本太高、不易整合等因素而难以进入市场的时候，仍应大力推广使用混合动力汽车，进一步降低制造成本，减少油耗和排放。而B-ISG混合动力汽车将是实现产业化的主要混合动力汽车种类之一。

参考文献

[1]汽车节油技术陈礼番人民交通出版社ISBN711405467X

[2]混合动力汽车结构、原理与维修张金柱化学工业出版社ISBN7122012484

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