
混合动力技术方面,据环保汽车市场的市调公司Pike Research透露,2017年,路面上行驶的混合动力轿车的数量将从目前的87万辆倍增至150万辆,但是这个数字仍仅占全球所有轿车数量的1.6%。

微混混合动力技术的两种主要类型
相比之下,最近在美国引起各界注意的,采用怠速启停技术的环保轿车(star-stop car)未来几年的增长幅度则要快得多。这种微混混合技术并不使用混合动力技术中常见的驱动电机,而是代之以更有效的起动机/发电机/铅酸电池组合体系,在车辆怠速运行时可以自动停机,并在需要的时候快速重新启动车辆。今年,欧洲地区将有300万台这样的轿车售出,据Pike Research预计,到2020年全球将有3700万台这样的轿车产品售出。
据市调结果显示,无论情况怎样变化,到2017年,传统全汽油驱动轿车仍将占所有乘用车总和的90%比例。
环保车技术的百花齐放局面:
IHS市调公司汽车分部的经理Philip Gott则表示,汽车制造商正在想尽办法来开发环保型技术,但插电式可充电混合动力技术(plug--in hybrid,有时又称为PHEV,PHV,即备有可充电电池或类似的能量存储装置,在车辆闲置时可以通过插头外接电源进行充电的技术)则是能满足苛刻排放标准和燃油经济性标准要求的优秀方案。
福特汽车公司参与混合动力/燃料电池轿车标准制定的一位电气系统工程师Rich Scholer则认为:“我想混合动力技术的种类将继续保持百花齐放的态势;不同用户对混合动力车的需求各有不同,我们很难预测用户对哪一种技术最有兴趣。”
混合动力系统的不同设计方案:
他接着介绍说:“福特的方案仍然是首先设计常规发动机,然后再以此常规系统为基础,根据客户的需要将这些发动机与合适的混合动力驱动桥技术,或可充电式混合动力技术匹配在一起提供给用户。”而相比之下,雪佛莱Chevy Volt,尼桑Leaf以及丰田的Prius车型则采用了全面重新设计的方法。“但是这种方法实现的成本很高,相比之下以现有常规平台为基础研发环保型车辆才是费效比更好的方案。”与此同时,一些新兴汽车制造商如Coda和Tesla等则正准备推出包括全电驱动5座配置的三厢型车在内的几款新车。“不过至少要再等3-5年环保型汽车的市场才会成熟。”
据Pike公司的高级分析师John Gartner表示,最大的问题在于电池部分,电池部分的存在通常会至少令车辆的价格提升1万美元左右。目前最好的技术即车用锂离子电池的费用水平折算后大约在每千瓦时1000美元左右,而美国能源部的目标则是要把这一费用水平降低到每千瓦时250美元。
据IHS公司的Gott表示,要达到这个水平,可能要等到2020年或更迟才能实现,目前看来,已经有四种在研究中的锂离子电池变体技术,以及多种采用其它化学技术的电池是有望达到这个目标的。不过,“现在就要判断出哪一种技术会笑到最后是不太可能的,因为情况几乎每天都会发生新的变化,所以,包括传统的铅酸电池在内,我不会轻易说哪项技术肯定不行。”
车用充电技术的发展现状:
据福特的工程师Scholer介绍,目前所用的车载充电器(On-board charger)技术其充电速度慢,需要数小时才能充满电,而且充电器的输出功率也较低,仅在3.3-6.6千瓦水平范围内.更大输出功率如15-20千瓦的产品虽然充电速度更快,但体积太大,很难安放在车辆上,只能外置安装在家中或车库内使用(即所谓的off-board charger)。
为了防止过热和着火隐患,需要对锂离子电池组中每一个电池单元的充放电状况进行监控。飞思卡尔半导体公司的混合动力车辆部件市场部经理Cherif Assad称:“我们正在研究具备这种功能的芯片产品,但是目前这类产品还没有投入生产。”
今年早些时候,飞思卡尔公司对外公布了一款低压电池控制器产品,这款产品适用的目标是微混混合动力车辆,以及制动能回收系统(即利用制动过程产生的能量来对电池或大容量电容进行充电的技术)。不过目前为止,大部分插电式可充电车所用的充电电路都是取自其它现有产品的设计,并将其稍作修改,以适合汽车使用。
另外,混合动力车辆应用要求每个驱动/控制电路必须具备驱动30-120千瓦功率电动机的输出能力。飞思卡尔已经与富士电机公司开始合作开发可以安装在车辆机械模块中的小体积逆变器部件,这种部件适用的冷却系统也已经在开发中。新逆变器的效率必须从目前的35%水平增长到超过90%的较高水平。
飞思卡尔的高管表示:“过去人们还没有考虑过要如何提升逆变器的性能,优化其外形尺寸和重量设计这些问题。所以我们研发的初期会仍然在现有工业用半导体器件的基础上展开,不过我们很快就会研制出专门面向逆变器和充电单元应用的半导体器件。”
另外一方面,今年早些时候,传动系统的专业厂家采埃孚有限公司和宝马公司则牵头发起了一项研究项目,该项目的目标是为混合动力车用部件创建一套整体式整体式的控制和功率电子系统,以简化混合动力用车部件的生产和售服。英飞凌和主动元件厂商Kemet已经加入了这个项目的研究中。这套整体式解决方案需要研发新的散热技术,以解决传动系统内部的高温给电子元件带来的影响问题。该项目还可简化系统结构界面,减小线缆数量等作用。
混合动力以及全电驱动车辆的电器系统结构与传统车辆完全不同,这些新系统中需要使用650V幅度水平的电压信号,开关的容量则高达400A,因此需要进行电磁兼容性设计,这意味着需要为逆变器,转换器等部件研发新型高电压接口技术,并需要研发新型信号监控用控制器。
此外,还需要制定新的充电器产品标准并努力推行该标准,这已经成为福特公司的工程师Scholer目前的一项主要工作。“我们20年前便制定了第一个电驱动车辆标准,目前我们正在为该标准增补插电式混合动力车辆有关的部分,同时我们也已经开始制定燃料电池用标准。我们已经与SAE组织合作了三年,目前部分标准已经进入了实施阶段,不过要将所有标准付诸实施则还需要3至5年左右的时间。”不仅如此,许多其他的标准制订组织也在推进类似的工作。
需要处理的标准项目包括有支持Smart Energy Profile 2.0标准的直流快充标准协议制定,以及快充系统的标准规格指标制定等等。
另外,混合动力车辆充电产品的专业厂商ECOtality据称也正在与美国能源部洽谈在加州,俄勒冈,田纳西,华盛顿等多个州安装1300个公用充电站的项目,这1300个充电站中有350个是支持快充技术的。
”虽然汽车制造商对车载式充电器已经胸有成竹,但是在外置充电器方面还需要各界的努力研究和推广。“目前适用于快充系统的标准草案已经拟好并已进入投票表决初期阶段,不过一旦有关的标准开始部署,工程师们会很快熟悉系统的运作。”开始部署有关的系统时,系统的细节将相比标准草案的内容会有所更改。“
CNBeta编译
原文:eetimes