电动汽车发展现状研究

电动汽车发展现状研究（精选12篇）

电动汽车发展现状研究 篇1

当前,我国城市环境的空气污染问题较为严重,为了改善空气质量,电动汽车作为零排放、超低排放的交通工具得到了广泛的关注。在21世纪,电动汽车作为绿色交通工具,其市场需求是广阔的,主要是由于其开发与推广,缓解了石化能源紧缺的局面,减少了交通工具环境污染的问题。为了全面加快我国电动汽车行业的发展,本文分析了其发展环境,旨在全面提高其竞争力。

1电动汽车行业发展的概况

电动汽车作为交通工具,其发展有着悠久的历史,但与内燃机汽车相比,前者的续驶里程较短,因此,其发展一度停滞。内燃机汽车的发展造成了严重的环境污染,随着人们环保意识的增强,石油资源的日益紧缺,汽车的排放被控制,而电动汽车的零污染与超低排放得到了广泛的关注。在21世纪,电动汽车成为最广泛的交通工具,各个国家均对其进行了研究,在此基础上,使其安全性、科学性与可靠性等均大幅度提升。

电动汽车拥有一系列的优点,主要体现在无污染、低噪声、高效率,以及便捷的操作与简单的结构; 但其缺点体现在较短的续驶里程与较高的动力能源使用成本。

2电动汽车行业发展的效益分析

电动汽车行业的发展获得了广大消费者的认可,主要是由于电动汽车的性价比较高、使用十分便捷。但目前, 电动汽车对充电站的依赖性较强,续驶里程较短,因而制约其进一步发展。

关于电动汽车经济效益的研究,主要体现在其成本与税费两方面。汽车成本构成主要包括产品研发、原材料采购、设备与厂房折旧、生产与流通环节、人员费用及各种税费等,电动汽车的成本构成中占有较大比重的为开发成本,主要是由于电动汽车的技术含量较高,相关的技术水平较低,制约着电动汽车的批量化与专业化生产,因此, 其研发成本偏高。

同时,电动汽车的成本下调空间有限,主要是由于电池成本偏高,而电池成本的居高不下,导致电动汽车的成本也不能下降。电动汽车的其他零部件、原材料价格等均偏高,因此,降价空间不足。为了控制对电动汽车的购买成本,通常情况下,需要牺牲经销商与制造商的利润,在此情况下,导致电动汽车的生产与销售缺少主动性与积极性。

现阶段,在税费政策方面,为了促进电动汽车行业的发展,政府制定了一系列的优惠政策,但减免税费的手段仍不能满足消费者的需求。目前,电动汽车的保有量较少,通过征收燃油税,使消费者的购买倾向逐渐转变,同时为电动汽车的发展提供了可靠的资金保障,进而推动了电动汽车行业的发展。

3电动汽车行业发展的战略分析

3.1发展阶段

电动汽车的发展将经历初期阶段、成长阶段、成熟阶段与衰退阶段,但目前,我国汽车工业处于成长阶段,电动汽车作为汽车工业的一部分,在成长时期,为了保证自身的高效、有序与健康发展,要采取相应的发展战略。

根据调查可知,我国汽车的普及程度较高,随着城镇居民生活水平的提升,私人车辆在不断增多。但我国的能源与环境问题十分严重,各个城市均提出了环境保护的发展战略,在此背景下,电动汽车的零排放使其成为城市公共交通的重要工具,在大中型城市中,电动汽车在诸多场所均有着广泛的应用。同时,人们对电动汽车的要求在不断提高,要求其具有创新性与多样性,中国电动汽车的市场是广阔的。

3.2发展探索

在21世纪,节能与环保成为社会发展的关注焦点, 主要是由于石油资源在日益减少,环境污染问题日益严峻。因此,在世界范围内,各个国家均对电动汽车的推广与应用展开了研究,与发达国家相比,我国对其研究的时间较短,因此,产业化的程度较低。在20世纪90年代后期,在政府、研究机构与汽车行业等多方的共同努力下, 我国电动汽车才得到研发与应用。

我国为了推动电动汽车的可持续发展,制定了相应的发展战略,主要表现在以下几方面。

其一,明确了电动汽车可持续发展的含义。随着城市交通需求的不断增多,及城市环境污染问题的日益严重, 电动汽车行业的发展拥有着广阔的市场; 同时,能源储量的有限性及能源结构的多样性,使电动汽车的发展也具有了多元化的特点,对产品结构、能源结构等均进行了调整,从而满足了可持续发展的需求,符合社会经济发展的需要。电动汽车的零排放与低污染,使城市空气质量得到了改善,在此基础上,电动汽车行业的发展和社会经济的发展,二者具有了一致性。

其二,提出了电动汽车可持续发展的目标与内容。电动汽车行业的发展主要是为了改善城市的空气质量,解决大气污染的问题,电动汽车的能源具有清洁性,其推广与应用,符合我国能源安全的需求,因此,电动汽车的发展具有积极的意义。电动汽车可持续发展的内容主要有: 第一,改进了油品质量,促进了汽车环保技术的开发,推进了燃油汽车的清洁化; 第二,为电动汽车行业的发展营造了良好的氛围,如技术研发、市场培育、政策引导与基础设施建设等,使电动汽车的研发与应用周期不断缩短; 第三,电动汽车的发展目标为实现产业化与规模化,同时, 要不断创新,使我国电动汽车的发展与国际发展趋势保持一致。

其三,提出了电动汽车可持续发展的任务。电动汽车发展的短期任务是提高燃油的经济性与燃油的品质,推动汽车的清洁化与产业化,攻破电动汽车的关键技术; 其中期任务是扩大其产业化的规模,并对相关的技术进行深入的研究,同时还要探索新能源的应用; 其长期任务是扩大电动汽车的应用,使其能源效益、环保效益与经济效益均逐渐增多。

3.3运作机制

电动汽车的可持续发展具有复杂性与系统性,在此项工程中涉及着诸多的内容,如环保、资源、汽车、规划、 财税与运输等,对于各个部门来说,为了推动电动汽车的发展,要保持有效的配合,因此,需要建立健全运作机制。

政府要积极发挥宏观调控的作用,可以利用在经济扶持、政策优惠与法律规范等手段,从而为电动汽车的发展提供可靠的环境。在市场经济环境下,要积极发挥市场机制的作用,各个产业与部门要对资源进行合理的配置,在此基础上,经济资源的利用将更加高效,市场发育的水平也将不断提升。汽车工业要注重技术的研发与创新,随着技术水平的提升,电动汽车工业的竞争力也将进一步增强。

电动汽车的发展对于城市环境的改善有着积极的作用,同时也利于能源资源的合理利用,在此基础上,中国交通将实现可持续发展,进而社会效益与经济效益将不断增多。

4结论

综上所述,在社会主义市场经济的环境下,我国的发展面临着一系列的问题,最为突出的便是能源紧缺与环保问题,在此背景下,电动汽车作为高效节能的交通工具得到了全面的研发与广泛的应用。随着我国社会经济的稳定发展,汽车保有量在不断增长,能源与环保问题更加严峻,直接关乎国家的能源安全与经济发展。因此,本文研究了电动汽车行业发展的环境,在其发展过程中,其研发成本与制造成本偏高,同时其推广应用不足,但为了实现我国电动汽车的市场化、产业化与规模化发展,要采取发展策略、完善运行机制。

电动汽车发展现状研究 篇2

报告形式：PDF文档，55页，30000字

报告价格：￥15,000元（中文电子PDF版）

研究领域：充电站运营、充电模式、充电设备、充电桩、电动汽车、动力电池等涉及厂商：中石油、中石化、中海油、南方电网、国家电网、奥特迅、许继电气等

报告推荐

新能源汽车的快速发展和电动汽车在全球范围内的推广有力的带动了电动汽车充电站的发展步伐。另一方面，电动汽车充电站的普及将是新能源汽车快速产业化的基本保障。充电站作为电动汽车产业链重要的一环，其与电动汽车之间相辅相成，为电动汽车市场的迅速崛起起到了积极的推动作用。

中国电动汽车充电站的市场前景点燃了众多企业的投资激情，以国家电网、南方电网、中石油、中石化和中海油为代表的大型央企纷纷采取行动在全国范围内跑马圈地，而民营资本和国外资本也不甘示弱，争先恐后地加入到了争建电动汽车充电站的队伍中，以期能在充电站这块大蛋糕中能分上一块。从地方政府来看，深圳、上海和北京等一线城市走在了充电站建设的前列，各大示范工程相继落地，而二、三线城市也不甘落后，先后出台充电站建设中长期规划方案，并积极研究制定相关配套措施，以加强在新能源汽车等节能环保领域的优势，以期能以完善的基础设施吸引动力电池及新能源汽车企业在本地落地生根，从而更好的带动当地经济发展。一时间，整个国内充电站市场呈现出“百家争鸣，百花齐放”的局面。但是，充电站标准的缺失、充电技术的滞后、充电站的重复建设以及电动汽车在短期内难以产业化发展等问题是充电站产业链各相关实体不得不考虑的现实问题。“遍地开花”的充电站市场背后亟需冷静的思考！

面对机遇与挑战并存的充电站市场，赛迪顾问发布的《2010-2011年中国电动汽车充电站产业发展研究年度报告》，用翔实、丰富的数据描述中国充电站的发展现状、布局、建设、运营及未来发展趋势，使客户全面了解市场现状和发展趋势。

更加深入、翔实的市场数据研究。从全球发展概况、技术现状、下游需求分析等多个角度市场变化的生动描绘，明晰发展方向。

更加全面、深刻的竞争格局分析。赛迪顾问从区域和企业两个维度对充电站产业进行竞争格局的分析。对重点厂商的市场格局、竞争策略、SWOT分析等多个维度总结企业成败得失，评点市场领先要素。对主要城市的现状、中长期规划等进行综合比较分析，评价区域发展潜力。

更加科学、完整的未来发展预测。建立在各重点细分市场上的建模回归与专家校验，并与相关产业环节进行关联分析，确保给出有价值的趋势分析与定量预测结果。

报告框架

目录

研究对象

主要结论

重要发现

一、电动汽车充电站基本属性

(一)电动汽车充电站简介

(二)电动汽车充电站工作原理

(三)电动汽车充电站工作方式

二、2010年电动汽车充电站发展现状分析

(一)2010年国外电动汽车充电站发展现状

1、日本

2、美国

3、其他

(二)2010年中国电动汽车充电站发展现状

(三)电动汽车充电站产业发展环境分析

(四)电动汽车充电站标准化分析

三、电动汽车充电站建设及运营分析

(一)电动汽车充电站对充电技术的要求

(二)电动汽车充电站充电模式比较

1、普通充电

2、快速充电

3、更换电池

(三)电动汽车充电站选址及布局

(四)电动汽车充电站建设

(五)电动汽车充电站运营

四、2010年中国电动汽车充电站产业竞争格局分析

(一)区域竞争格局分析

1、深圳

2、上海

3、北京

4、其他

(二)企业竞争格局分析

1、国家电网

2、南方电网

3、中石油

4、中石化

5、中海油

6、奥特迅

7、许继电气

8、其他

五、2011-2013年中国电动汽车充电站产业发展趋势预测

(一)技术发展趋势预测

(二)应用领域预测

(三)市场需求预测

六、中国电动汽车充电站产业投资机会与投资风险分析

(一)投资机会分析

(二)投资风险分析

七、赛迪建议

(一)政府建议

(二)企业建议

表目录

主要城市充电站规划及建设情况

主要企业充电站规划及建设情况

主要电动汽车充电站标准及制定单位

电动汽车充电站充电模式比较

2011-2013年中国电动汽车充电站市场规模预测2011-2013年中国电动汽车充电站市场结构预测2011-2013年中国电动汽车充电站设备规模预测„„

图目录

主要城市充电站规划及建设情况

主要企业充电站规划及建设情况

主要电动汽车充电站标准及制定单位

电动汽车充电站充电模式比较

汽车前灯发展趋势研究 篇3

关键词：汽车 前灯 造型设计 发展趋势

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2015）10-0124-02

1 概述

汽车从19世纪末诞生以来，其外观不断地发生着变化，外观设计在汽车设计中占据着举足轻重的作用，而前灯在外饰中起着画龙点睛的作用，可见，前灯的设计是汽车外观地设计的重要决定性因素。各大车厂也逐渐认识到这个问题，在车灯的设计开发上投入了大量的时间和精力。

前灯作为汽车前脸的重要组成部分，对汽车整体的设计品质有着重要影响，它的作用不仅仅是照明，更是家族品牌语言的直接体现者，对于车灯的设计主要集中在造型、功能和技术上，只有将三者有机地结合在一起，才能做出优质的前灯设计。但目前，对于前灯的设计研究的文献资料相对较少，设计师只能通過对现有的车灯进行研究再设计，缺乏理论的指导。车灯同时与汽车道路安全和驾驶员的舒适程度紧密相联，因此，对前灯的设计进行理论性的研究极具实践意义。

汽车灯具设计是汽车造型设计的重要组成部分，灯具设计不仅仅是外部轮廓造型决定的，而是靠外部造型与内部发光部件相互配合，共同营造出灯具的设计美感。本文在造型和技术上回顾了其发展历程，并由此做出了未来发展趋势的预判。

2车灯造型设计研究与发展趋势

2.1车灯造型回顾

早期，汽车的前灯主要是外置投射式，车灯单独的安装在车体之外。到20世纪40年代，这种外置投射的前灯设计逐渐发生变化，最终与车体衔接在一起，使车灯与车体融为一体。而转向灯、雾灯与前灯由初期的分离，到后期，为了节能而进行改良，将其在形态和功能上整合，最终形成一个整体，现在的前灯就是在此基础上演变而来的。而这种组合式的设计，各大品牌也不尽相同，方形、圆形及不规则的异形灯的组合，让车灯在内部结构上各不相同，从而形成了不同的视觉特征。

最初车灯的外部轮廓几乎都是圆形，这主要是因为当时美国安全标准的规定，而这也变成了当时世界的流行趋势，后期，欧洲出现了矩形灯，也逐渐在全球推广开来。直到20世纪末期，美国法规的开放，不受约束的大灯形状才开始普及，之后，大灯设计进入自由时代，各大品牌开始寻找自己的风格。例如，宝马的天使之眼、奥迪的泪眼等。

2.2车灯造型发展现状

家族化是当前汽车造型设计的主要思想，也是产品具有识别性的最直接的方法。家族化设计犹如生物学中的“遗传”，让各个个体之间存在着相似性，让他人能清楚知道他们是一家人。当前，家族化设计已经渗透到了各大品牌，一线大牌在较早的时间意识到了品牌识别的重要性，而国内自主品牌也开始了家族化的探索。家族化的设计语言是以品牌文化为背景，是品牌精神的外在表现形式，家族化设计不仅仅具有深厚的文化底蕴，增强品牌效应，还可以降低开发成本。由于采用相似的家族特征，降低了模具开发的费用，也可以减少投入在设计上的精力和时间，从而达到事半功倍的效果。家族化设计主要是通过前脸的设计体现出来。前灯作为前脸的主要构成部分，各大车厂都有着不同的形态设计。

例如宝马前脸的点睛之笔便是其极具特点的天使之眼，灵动的车灯犹如天使的眼睛坠落凡间，让消费者能清晰地辨别出BMW的特点。

2.3车灯造型发展趋势

2.3.1车灯造型的仿生化与情感化

仿生设计具有独特的艺术表现力，目前仿生设计主要运用在整车造型设计上，而整体性是汽车设计的原则，车灯造型的仿生化能使整个车体更加和谐与融会贯通。仿生的设计使人感到亲切，仿生化的设计不仅可以运用在造型上，在色彩的选择上也可以提出参考，“一堆冰冷的钢铁”是无法满足现代人精神和文明需要的，仿生化的设计让汽车更具有灵际性。车灯作为一种特殊的产品，以人为本是其设计的根本原则，车灯的设计要适应人的各种生理和心理要求，从而提高工作效率、保障安全。未来的车灯造型设计应在外观设计、人机工程等方面更加注意人性化和情感化。

2.3.2车灯造型家族化与多样化

（1）车灯造型的家族化

家族化设计是当前汽车设计的主流设计思想，统一的设计造型和风格，极大减少了资金和精力的投入，必定是未来车灯造型发展的趋势。统一的视觉造型特征，体现着品牌的形象和实力，使各个品牌的车型更具识别性和归属感。

家族化设计必定是未来汽车设计的趋势，但存在着一定的风险。家族化设计是汽车设计的双刃剑，虽然在时间和精力上能减少很大的投入，但这种“套娃”的设计却有一定的风险，企业推出属于自己的设计语言，一旦难以被客户认可和接受的话，企业所有的车型都将受到影响，企业必须具备极快的反应能力，在最短的时间内做出最合适的决策，因此，设计的水准在家族化设计中起到了决定性的作用。

（2）车灯造型的多样化

随着汽车造型的多样化，人们对于车灯提出了更高的要求，不仅仅要满足功能上的需求，还要满足美观和个性的追求。纵观汽车市场，车灯的外部轮廓由最初的圆形逐渐变为狭长型，随着光源亮度的提高，车灯所占的面积也可适当减小，为车灯造型的设计提供了更多的可能。随着LED和激光大灯的普及，较小的元件体积，使设计师能够更加自由的设计，通过不同的摆放位置与形状，产生不同的视觉效果。无论是圆形的复古风，还是不规则带来的运动和科技感，都迎合着消费者不同的需求。

3车灯技术发展研究与发展趋势

3.1车灯光源技术发展回顾

汽车灯具的演变，汽车光源技术的发展也是其中重要的一个方面。最早期的光源是靠燃料，通过燃烧煤油和乙炔来实现，并为了提高亮度，在光源处安装反光镜，这是最早的前灯雏形。

由于燃料光线弱、易消耗、经常更换等弊端，逐渐被爱迪生发明的白炽灯所替代。初期，碳丝白炽灯的强度低，在车震动时易断，很难运用到车灯上，直到螺旋钨丝的出现，其强度是碳丝的1.5倍，从此车灯正南基入电气时代。

但由于普通白炽灯发光效率低，研究人员发现加入卤族元素能够提高亮度，并且延长寿命，便出现了白炽灯的升级版一卤素灯。但相比汽车，卤素灯的寿命还是很短，能源消耗大，夜间能见度低，车灯制造商又研制出了氙气灯，在灯管内注入惰性气体和金属，使用高电压刺激发光，这使得车灯亮度提高，能源消耗降低，同时寿命也得到了极大的延长。由于制造成本低廉、维护成本也较低，当前汽车市场上主要都是采用卤素大灯和氙气大灯。

3.2光源发展现状

LED，半导体发光二极管是第四代汽车光源，是当下前灯光源的主流技术。2008年，奥迪首先在A4上使用LED示寬灯，开启了LED大灯的时代，但由于技术、成本、法规等问题，LED灯并未普及，只用于一部分高端车和概念车上。而在安全、环保和造型等方面，LED等能更好满足这些需求，如今，LED大灯的成本已经低于氙气灯，据预测，从2013-2019年，LED前灯的市场占有率将由1%提升到10%，氙气灯未来必将彻底退出市场。

比如奔驰2015款CLS就配备了多光束LED头灯，该技术使用了多个LED发光单元，使汽车远光灯能实现高精度照明，从而避免对会车司机造成干扰。再以奔驰S级的LED大灯为例，它的LED大灯由56个LED组成，具备了转弯辅助和遮光功能。

而当代，激光大灯也逐渐映入人们的眼帘，被人们所熟知。激光大灯组的最大优势是照射性能强。在外观上，激光大灯与LED相似，但在体积上，激光大灯的元件只有LED的百分之一，这使得车灯造型有了更多变化。激光大灯的另一大好处是光束极度精准，想照那儿就那儿，这一点也有别于其他光源。配合精准的行车摄像头技术和车灯运动托架，能进行精确的照明，这为未来的无人驾驶提供了更多可能。但如此强大的激光大灯技术距离量产还有些障碍，在法规和温度适应性上面都存在着问题。

3.3车灯技术发展趋势

3.3.1新型光源的普及

从氙气大灯到LED，再到如今的激光大灯，每一次技术的革命无疑不带来造型的创新。当前，大部分车企依然将LED作为未来发展的方向，高端车企则开始研究激光大灯的应用。随着技术和法规的进步，LED将取代氙气大灯，成为市场的主流，而激光大灯则会引导未来车灯的潮流。

3.3.2人文交互友好性

交互设计充斥在当前所有产品设计中，在车灯中加入交互元素，实现车灯与车体、司机、路人的有效交流，也是未来车灯的发展前景之一。车灯不仅仅要给我们照明，同时还应该带来互动，通过光柱将大量的信息传递出来，这是科技发展方向，也是车灯未来发展方向。

苹果公司重新定义了手机行业，通过借鉴和发展，也可以推广到汽车行业，从而实现人机互动。驾驶者可以通过语言、动作甚至眼神来控制车灯，灯光也可以通过感应，感知前方的行人和迎面而来的车灯，自动调节亮度，使车灯的功能得到最大程度的利用，并最大限度地提高可见度，在转弯时，提高对死角的辨识度，将死角降为零，降低事故的发生，营造更好的交互体验。

3.3.3科技智能性

智慧城市建设是当前城市建设的发展目标。车联网作为其中一环也不断推动着智慧城市的建设。在车联网的环境中，汽车通过网络实现相互之间的交流与沟通，而前灯作为其子集，也应优化设计，更好地体现智慧城市的命题。随着汽车工业的蓬勃发展，给人们带来便利的同时也带来了诸多“城市病”，阻碍了智慧城市的发展。在未来，汽车产业应该从性能、排放、安全、功能等方面给消费者带来更好的体验。通过网络获取最精确的数据，合理调节亮度，减少能源损耗，通过车灯，获取周围环境数据，寻找最优路线，优化驾驶体验等，必将是未来发展趋势。

3.3.4无人驾驶掀起车灯设计新革命

目前部分车厂和科技公司都在研究无人驾驶，也有部分的产品面世，无人驾驶是未来汽车的终极目标。无人驾驶一般是利用前视雷达和激光测距仪来“观察”前面的路面情况，挡风玻璃上安装的摄像头则负责监视车道分界线，后置雷达会探测左右两边超上来的车辆，使前后车辆保持合适的距离。纯计算机式的分析，使车灯的功能逐渐减弱，未来车灯可以完全作为装饰部件出现在车体上，因此在造型、材料等的选择上为设计师提供了更多的空间。

4总结

电动汽车发展现状研究 篇4

1 制约电动汽车发展的关键问题

电池技术的落后是妨碍电动车普及的最主要因素, 它严重制约着电动车的发展。首先蓄电池的比能量较低, 即便当前最好的蓄电池的比能量也远远低于汽油;其次蓄电池的比功率不够, 在汽车汽油中蕴藏的能量是起步、加速、超车及爬坡时不能提供足够的功率, 降低了汽车的性能;还有蓄电池的质量在电动车自身质量中占了很大比例, 增加了不少能量消耗;最后为了使电动车在舒适性、操作性上达到燃油车的水平, 还需要增加一系列耗电的设备。目前技术相对成熟的、使用最广泛的各类蓄电池电源, 都存在一定缺陷:铅酸蓄电池技术成熟、成本较低, 而且能够高倍率放电, 但是其能量密度和功率密度都很低, 无法提供满意的车速和续航里程;镍镉电池和镍氢电池虽然性能要好于铅酸电池, 但含有重金属, 而且价格昂贵, 使用后的废旧电池会造成严重的环境污染;钠硫电池的能量相对密度高, 可以提供较长的续驶里程, 但是其对工作环境温度等要求苛刻, 并易爆炸具有强腐化性;锂离子电池相对镍氢电池的各项性能更好些, 如体积更小、质量更轻、能量密度更高同时无污染, 但是成本更加高昂, 无法承受过度充放电。燃料电池采用以质子交换膜的技术, 但需要贵金属作催化剂, 采用纯氢作为燃料, 这样不仅使成本大幅提高, 系统更加复杂, 同时还对制氢、加氢等基础设施提出了诸多要求。各类电源技术与实用要求均还有相当距离, 性能与成本方面都无法满足电动车大规模产业化发展需要。就目前而言, 铅酸蓄电池技术仍然是最为成熟, 其具有性能可靠, 生产工艺成熟, 价格低廉的优点, 但也有单位体积下电池容量较小的局限, 使之只能装配较小的电机, 所能提供的功率较低, 转矩也较小因此整车整备质量不能太大, 体积也相应较小, 仅适合自重小的微型电动汽车使用。

2 基于市场细分的微型电动汽车设计定位

市场细分是美国著名市场学家温德尔·史密斯于20世纪50年代中期提出来的, 这个概念的提出是市场营销思想和战略的重大突破。为企业经营开拓了新视野, 使其通过市场调研, 根据消费者的需求欲望、购买行为和购买习惯等方面的差异, 把某一产品的整体市场划分为若干个细小的消费者市场的过程[1]。每一个消费者群都是一个细分市场, 每一个细分市场都有类似需求倾向的消费者构成的群体。在私人用车领域, 妇女、中老年人、拿到驾照从没开过车者、时尚的年轻人等是一个很大的消费群体, 其主要应用于家用休闲与社区服务, 往返于家庭和超市之间的, 这类目标人群对车速要求不高, 而由于最高车速低, 他们会感到安全, 满足交通运输的基本功能即可, 同时对车价十分敏感。在以铅酸蓄电池为动力源的电动汽车设计可以向满足该类消费群体的需求为目标。欧盟、日本等地区对低速电动汽车非常重视并进行单独管理:使用特殊的汽车牌照, 对购低速电动汽车进行补贴、免去年检费用等优惠政策。在欧洲的一些国家已经为低速电动汽车专门划分了行驶道路。欧盟规定:在不含电池的前提下, 小型低速电动汽车的重量不能超过400kg;微型低速电动汽车则不能超过350kg。日本规定:低速电动汽车的最高时速应不超过50km;且车身长度不超过2500mm, 车身宽度不超过1300mm。低速电动汽车在欧洲不必参加碰撞测试, 不必安装气囊, 只需要满足对轮胎、后视镜、灯具、喇叭、安全带等部件的要求即可。我国目前也将低速电动汽车的发展作为重要研究方向, 在工业和信息化部牵头起草的《节能与新能源汽车产业发展规划 (征求意见稿) 》中提出组织开展小型低速纯电动汽车示范运行开展相关政策法规研究。全国汽标委也成立了低速电动汽车标准起草组, 考虑制订低速电动汽车相应的技术规范和标准法规。因此如何结合市场细分, 在对服务于特定人群进行特定活动的汽车设计上要一定要有所取舍, 有所侧重。

3 微型电动汽车总体参数的选定

影响电动汽车发展的主要问题是续驶里程和动力性能, 在定位服务老年人和妇女在日常生活使用的微型电动汽车时, 前者更为重要。式 (1) 为在等速行驶时, 续驶里程。

式中W为蓄电池总能量, v为行驶速度, P为车辆功率消耗, η为机械系统和电气系统总效率。由式 (1) 可见, 在蓄电池总能量一定的情况下, 要提高续驶里程, 主要靠降低车辆行驶的功率消耗P。式 (2) 为在水平路面等速行速时, 车辆所耗功率。

式中G为汽车总重量, f为车轮滚动阻力系数, CD为空气阻力系数, A为汽车迎风面积, 由式 (2) 可见, 降低汽车功率消耗的方法主要是减轻汽车总重量和降低行驶速度, 通过分析可以看出, 当行驶速度在20~30km/h范围时, 可使电动汽车消耗的功率降至最低, 而续驶里程达到最大;此时汽车的迎风阻力小至可忽略不计;对汽车结构件的强度与刚度要求也有所降低;其他技术性能如操纵稳定性、行驶平顺性和制动性能等比较容易达到要求[2]。

由此可见, 减轻自重和降低行驶速度的方法来降低功耗和增加续驶里程是服务老年人和妇女这类特定人群日常生活的微型电动汽车总体设计原则, 因此用于电动汽车的外廓尺寸应该介于小汽车和自行车之间, 结合参考车型的数据, 确定整车外廓尺寸为2000×1000左右, 考虑到电动社区车部件较内燃机车型的部件少、结构简单且不准备安装过多的辅助设备, 故确定为200kg左右, 以此整备质量, 争取装载质量达到500kg左右。而试验样车则可以进一步把整备质量降到400~500kg。初步确定微型电动汽车的最高车速为40km/h, 平均时速在20~40km/h左右。在这种参数选择的情况下提供了必要的剩余机动能力, 可以大大提高运输的效率, 而且这样的性能在电池总功率一定的情况下, 大大提高了电动汽车的续驶里程, 同时满足使用情况的条件下, 达到了较大的环保节能标准[3]。微型电动汽车主要应用于家用休闲与社区服务, 因此其实现的基本功能为前进、倒退和无级变速, 从而简化了许多结构, 在质量上使得电动车更加轻量化, 进一步降低了整备质量。并采用电机后置后轮驱动, 前轮为转向轮的布置使得微型电动车外观小巧, 质量轻便, 适用于低速短途等特点。

4 结论

在电动汽车关键技术如电池技术尚为解决的情况下, 可以运用市场细分的方法, 找到符合现阶段技术条件下微型电动汽车特定运用范围和人群, 既可服务大众又可以为电动汽车的发展积累技术经验, 具有广阔的市场前景。

摘要：电动汽车的发展一直受到了世界各国政府的大力支持, 但是因为关键车用电池技术的落后使得电动汽车在各项性能指标上无法与传统的内燃机汽车相媲美, 从而制约着电动汽车的发展。文中结合市场细分方法, 提出了在现有电池技术下设计为特定人群老年人和妇女在日常生活及社区休闲活动提供服务的微型电动汽车, 结合设计定位, 对微型电动车总体参数进行选定, 能很好的促进电动汽车的技术累积与市场发展。

关键词：市场细分,电动汽车,设计定位

参考文献

[1]徐向阳.汽车市场营销学[M].北京:机械工业出版社, 2009:69-73.

[2]陈震邦.微型电动汽车总体设计原则的探讨[J].江苏大学学报 (自然科学版) , 2003, (5) :32-35.

汽车自动空调控制系统的研究现状 篇5

汽车自动空调控制系统的控制原理

KIMI KANG（南京农业大学工学院，车辆工程）

摘要：由于电子技术的发展，现代汽车空调已经由计算机控制。完善的汽车计算机控制的空调系统不仅可以对车内空气的温度、湿度、清洁度、风量和风向等进行自动调节，给乘客提供一个良好的乘车环境，保证在各种外界气候和条件下使乘客都处于一个舒适的空气环境中，而且还能进行故障检测。

关键词：汽车空调；自动空调；电子控制

0引言

电子技术的快速发展使得汽车的控制系统更加智能化。自动空调在汽车上的应用就是一个简单的例子。自动空调同手动空调一样，也是由五大系统组成。其中制冷系统、取暖系统、通风系统、空气净化系统与手动空调基本相同，它们的差异就在于控制系统。此论文主要讲述电控自动空调的控制系统，尤其是电控自动空调，对其他四种系统并未详细叙述。电控自动空调控制的内容主要有温度控制、风量控制、出风口控制、吸入口控制、压缩机控制和自诊断功能。这些控制是从改变各风门位置（内外循环风门、空气混合风门、出风口风门）、热水阀开度、风机转速、压缩机状况来实现。电控自动空调操作简便，控制精细，舒适节能。采用CAN总线控制是汽车自动空调发展的趋势。

1自动空调的组成

汽车自动空调系统由制冷系统，取暖系统、通风（配气）系统、自动控制系统、空气净化系统五部分组成。1）制冷系统

制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等元件组成。制冷方式采用蒸气压缩式，利用制冷剂蒸发时吸收的热量来实现车内温度的降低。作为冷源的蒸发器，其温度低于空气的露点温度（空气中的水蒸气变为露珠时候的温度），因此，制冷系统还具有除湿和空气净化作用，使车内空气变得凉爽。2）取暖系统

取暖系统多采用冷却液加热式，将发动机出水口的冷却液通入暖风水箱，用鼓风机将水箱周围的热空气吹入车内。暖风还可以对前挡风玻璃进行除霜和除雾。3）通风系统

通风系统是能吸入新鲜空气，将冷风、暖风、新鲜空气进行混合，并把混合气分配到车厢不同位置的装置。主要有送风道、风门等部件。目前采用最多的通风系统是全空调方式，即把车外空气和车内空气经风门调节后，通过蒸发器冷却除湿，部分进入加热器，出来的冷、暖风再混合，然后按照要求送入车内。

汽车自动空调系统控制原理

4）自动控制系统

自动控制系统一方面对制冷和加热的温度进行控制，另一方面，对车内空气的温度、风量和流向进行测量控制。由传感器、控制中枢、执行器三部分组成。其中传感器包括温度选择器、日照强度传感器、风门位置传感器等。控制中枢有电子放大器、电桥比较计算器、ECU三种。电磁阀、真空转换器、真空驱动器、伺服电机等属于执行部件。5）空气净化系统一般由空气过滤器、电子集尘器、阴离子发生器等组成，对流入车内的空气过滤、净化，不断排出车内的污浊气体。在普通轿车中空气净化的任务由蒸发器完成。

2电控自动空调控制原理

电控自动空调的控制功能包括温度控制、鼓风机转速控制、进气控制、气流方式控制和压缩机控制。电控自动空调的控制逻辑框图如图1所示。

图1电控自动空调的控制逻辑框

1）计算所需送风温度

空调ECU根据驾驶员设定温度及车内温度、车外环境温度、光照传感器输送数据等传感器输送的数据，按下式计算所需送风温度TAO：

TAOaTSbTRcTAdTBe（1）

式中：TAO——所需送风温度；

TS——驾驶员设定温度； TR——车内温度； TA——车外温度；

汽车自动空调系统控制原理

TB——光照传感器输送数据； a、b、c、d、e——系数。

空调ECU根据TAO值，向伺服电机等执行元件发出控制信号，实现各种控制功能。但是当驾驶员将温度设置在最冷或最热时，空调ECU将用固定值取代上述计算值进行控制，以加快响应速度。2）车内温度控制

空调ECU根据计算出的送风温度及蒸发器温度信号，确定是否向空气混合伺服电动机通电，控制空气混合风门的位置，实现车内温度控制。空调ECU根据下式计算空气混合挡风板开度值SW：

SWTAOf(TEg)100%（2）

h(TEg)式中：TE——蒸发器温度；f、g、h——系数。

当SW值近似为零时，表示TAO与TE接近，空调ECU即截止输入空气混合伺服电机的控制电流，空气混合挡风板居于原位置。若SW值小于零，表示TAO小于TE，空调ECU控制空气混合挡风板向冷的方向转动，降低出风温度。与此同时，电机内的电位计将挡风板的转动位置信息反馈给，当温度降低使SW近似为零时，ECU切断电流，伺服电机停止转动。若SW大于零，表示TAO大于TE，于是空调ECU控制空气混合挡风板向热的方向转动，提高出风温度，直至SW重新接近于零。

3）风机转速控制

AUTO开关位于暖风装置控制板上，按下AUTO开关，空调ECU根据送风温度TAO值与鼓风机转速之间的关系如图2所示。

图2 TAO值与鼓风机转速之间的关系

4）进风方式控制

当按下进风方式键时，空调ECU控制进风控制伺服电动机转动，将进风风门固定在“车外新鲜空气导入”或“车内空气循环”位置上。当按下“AUTO”键时，-3-

汽车自动空调系统控制原理

空调ECU根据计算值，在上述两种方式之间交替自动改变进风方式。5）送风方式控制

当按下送风方式控制键时，空调ECU控制送风方式伺服电机动作，将送风方式固定在相应状态上。当进行自动控制时，空调ECU根据求得的TAO值，自动调节送风方式。当TAO值非常小时，最冷控制挡风板完全开启，增加送风风力（图3）。

图3 送风方式与送风温度关系曲线

6）压缩机控制

同时按下空调“A/C”键和“鼓风机”键，或按下“自动控制”键，空调ECU使电磁离合器接合，压缩机开始工作。压缩机控制电路如图12-5所示，空调ECU的MGC端首先向发动机ECU发出压缩机工作信号，发动机ECU的A/C MG端随即搭铁，使磁吸继电器吸合，电流流入磁吸，使压缩机运转。与此同时，电流也加到空调ECU的A/C一端，向空调ECU反馈磁吸工作信号。

进行自动控制时，若环境温度或蒸发器温度降到一定值以下，空调ECU将控制压缩机间歇工作，即磁吸交替导通与断开，以节省能源。

空调装置工作时，空调ECU同时从发动机点火器及压缩机转速传感器采集发动机转速与压缩机转速信号，并进行比较。若两种转速信号的偏差率连续 3s 超过80％，ECU则判定压缩机锁死，同时与电磁离合器脱开，防止空调装置进一步损坏；并使操纵面板上的A/C指示灯闪烁，以提示驾驶员。

汽车自动空调系统控制原理

7）故障自诊断功能

当空调ECU检测到某些传感器或执行元件控制电路故障时，其故障自诊断系统将故障以代码的形式存储起来，检修时只要按下操纵面板上的指定键，即可读取故障代码。

图4压缩机控制电路

3自动空调技术发展

目前电控自动空调的控制逐渐趋于成熟化，但关键的信号处理仍存在很大的提高空间，需要进一步的加快控制的效率，第一时间感知环境，以更快的速度去调节车内空间温度，来进一步加强汽车的舒适性。在 CAN 总线技术基础上构建了基于 CAN 总线的汽车空调控制系统，并制定了空调系统的CAN 通讯协议，最后引入 PID 控制算法完成了汽车空调系统的自动控制。将汽车空调控制系统CAN 网络化，使得分散在不同位置的空调系统各节点可以共享信息，更好的配合。基于 CAN 总线的汽车空调控制系统的开发不仅提高了汽车空调的舒适性，而且还使得汽车空调能与其它车载CAN 网络进行互连，从而加速了车身一体化的进程。

参考文献

我国汽车信贷现状及对策研究 篇6

[关键词] 汽车消费信贷 汽车金融公司

一、存在的问题及其成因

1.外部环境的不健全

(1)国家政策不完善

其具体表现为：首先是融资渠道的限制，目前我国只允许汽车金融公司接受境内股东单位3个月以上期限的存款、转让出售汽车贷款应收款业务、同业拆借和向商业银行贷款，同业拆借最高期限仅为7天。并规定必须以10%的资本充足率为最低保证，这样随着贷款业务的增加，汽車金融公司的资金将十分匮乏；其次是租赁及其他业务的限制，汽车租赁业务是汽车金融公司的重要利润来源，由于我国新车价格的不稳定，直接影响了汽车金融公司以租代售最后再把汽车卖给客户这项业务的开展。同时，目前的《汽车金融公司管理办法》和《细则》对于旧车变现、汽车抵押融资等诸多问题未作详细的规定，这也都影响了汽车租赁业务的发展。

(2)信用体制的缺失

由于我国的信用立法和个人信用征信体系的不完备，银行难以了解客户真实信用信息，无法对借款人的还款能力作出客观与准确地判断。同时，社会对失信行为缺乏必要的惩戒机制，失信成本低，这在一定程度上助长了随意拖欠贷款本息甚至赖帐不还的行为。

(3)汽车市场价格体系的不稳定及二手车市场不发达

由于我国承诺加入世贸组织5年后汽车进口关税将由80%～100%降至25%，所以近几年来，我国的汽车价格一跌再跌，这促成了我国汽车市场产销量的迅猛增加，但同时也是汽车信贷市场迅速萎缩的一个原因。在国外，借款人卖二手车的钱可以作为买下一辆车的首付款。而在我国，由于二手车市场的不发达，这一价值转移的过程无法完成，从而在一定程度上制约了汽车金融服务机构针对汽车销售的融资、担保、抵押与租赁业务的开展。

(4)利率尚未完全市场化，消费信贷缺乏相应的风险补偿机制

根据有关规定，汽车金融公司发放汽车消费信贷的利率可在央行规定的法定利率基础上浮动10%～30%。由于我国目前尚未完全开放利率管制，这些规定使得汽车金融公司在与商业银行竞争时毫无优势可言。同时，相对固定的利率使得汽车金融公司和商业银行无法对于信用水平低的顾客征收较高的利息作为风险补偿，从而增加了其风险。

2.“保险公司+商业银行+汽车销售商”模式的不合理性

(1)保险公司缺乏内部控制

主要表现在:一是放松承保条件;二是抵押权设定混乱，对抵押物核实不严;三是核保程序不严，缺乏详细而严谨的业务流程和规程而草率承保。我国现阶段保证保险业务刚刚起步，处于探索阶段，该业务所涉及的各方均处于实验的磨合期，各方在业务的流程和关键环节的把握控制难以达成共识，无疑制约了该业务的发展。

(2)商业银行对借款人资信审查不严

商业银行作为被保险人应承担调查购车人资信的义务，这是其在车贷险合同中应当履行的责任。但目前的情况是商业银行只顾放贷，销售商只顾卖车，保险只是顺手代办的业务，为购车方提供按揭服务的风险全部转嫁到保险公司。由于保险公司承担了最终的风险，客户资信如何与银行和汽车经销商没有多大利害关系，因而商业银行缺乏对借款人资信进行核查的动力。

(3)汽车销售商违规操作

由于我国社会信用奖罚机制的不健全，一些汽车经销商为谋取私利而损害了银行和消费者的利益。一方面，一些汽车经销商与借款人勾结向银行提供虚假资料套取贷款，还有些经销商虚抬车价，为借款人骗取银行的“零首付”贷款等。另一方面，一些经销商经常利用贷款手续以及计算方式的复杂，赚取不义之财。当商品出现质量问题，消费者要求经销商更换或者退车时常常得不到解决，这也在一定程度上导致了消费者由于不满而不归还贷款。

二、解决方案与对策

1.加快推进设立汽车金融公司的进程

对汽车金融公司而言，汽车金融服务创的利润正逐年增加，占整个汽车公司利润的比例也在逐年提高，对于巨大的由汽车金融服务创造的利润，由专门的汽车金融公司承担较为科学。新的《汽车贷款管理办法》允许国外汽车金融公司开展车贷业务，为汽车金融公司的经营提供了法律依据。同时，外资汽车金融公司的涌入和我国对外资汽车金融公司法律限制的逐步取消，使得我国汽车厂商和金融公司能够学习到外资汽车金融公司先进的管理、成熟的风险控制机制与充足的人才资源，这必将极大地促进我国汽车产业和汽车消费信贷产业的发展。

2.加快个人信用体系的建立

尽快建立个人资信评估机构和登记制度,建立科学有效的个人信用体系,是促进个人汽车金融业务发展的前提保证。目前,西方发达国家的征信有两种模式：一是欧洲模式,即由央行与政府携手深度介入,征信机构多以银行同业工会、协会或政府部门的背景出现,服务于公共利益和政府政策目标,市场化程度相对较低,大多局限于同业征信范围内；二是美国模式,即征信体系的运作充分体现高度市场化的原则。我国的个人信用信息基础数据库已经于2006年初开始在全国范围内开通。但目前这一数据库数据所提供的信用报告信息仅有简单的借款人还款纪录, 而且借款人基本信息数据失真现象严重, 无法为个人信用风险评估提供充足与有效的个人信息。鉴于目前的情况，应先由政府推动，建立欧洲模式个人信用体系，再随着市场化的逐步深入，建立和完善美国模式的个人信用体系。

3.建立健全相关政策法规、逐步消除政策瓶颈

为了避免车贷险市场再度出现恶性竞争, 推动车贷险市场健康与协调发展, 保监部门应进一步加强对车贷险市场的事后监管, 对违规经营、扰乱市场正常运行的保险公司和直接责任人员加大处罚力度, 为车贷险业务的发展营造一个良好的市场环境。同时，相关管理部门还要改革政策，扩大汽车消费信贷利率浮动范围，延长还款期限，以增强银行开办消费信贷业务的积极性。

4.逐步实现消费信贷证券化，分散消费信贷风险

消费信贷一般流动性较长，容易造成商业银行资金流动性差和短缺等问题。实行资产证券化可以分散风险使这一问题得到解决。在我国证券化过程中，商业银行将其持有的消费信贷资产按照不同地域、利率和期限等方式形成证券组合,出售给政府成立的专门机构或信托公司(SPV),由其将购买的贷款组合经担保和信用增级后,以抵押担保证券的形式出售给投资者,通过SPV对证券组合采取担保、保险和评级等信用手段,既可保护投资人的利益,也降低了发行人的融资成本。

参考文献:

[1]李晓明肖利秋周荃:汽车金融服务发展的现实约束与路经分析[J].广州市经济管理干部学院学报,2005(2)

[2]李智:汽车消费信贷面临的问题与对策解析[J].中国科技产业，2006(10)

[3]安彩娟:我国发展个人消费信贷的障碍与对策[J].经济论坛，2006(15)

[4]梁平 郭曦:论汽车消费信贷保证保险中共赢关系的构建[J].特区经济，2005(7)

[5]魏世奇李伟正郭木愚:我国现阶段金融市场调查研究[J].集团经济研究,2005(8)

电动汽车发展现状研究 篇7

湖北是个石油、天然气、煤炭资源极度贫乏的省份, 人均占有储量分别为全国的9.4%、3.4%、1.5%。省内煤炭资质低、储量少, 人均仅10吨多, 总储量居全国第25位, 耗煤80%以上要从外省调入 (见图1) 。随着能源消费的不断增长, 我省煤炭消费将越来越多地依赖从省外调入。由于远距离运输, 不仅给交通运力增加负荷, 而且漏损容易给环境带来极大危害, 这是我省能源发展中诸多难题之一。石油剩余可开采量仅占全国的0.8%, 2005年至2008年自产石油分别为78、80、86、84万吨, 85%以上的石油都需进口 (见图1) 。天然气地质储量只占全国的1.2%, 每年的天然气产量不到1亿立方米。2008年, 全省能源消费总量达到12603吨标煤, 预计到2010年, 全省能源消费总量将达到13500万吨标煤。届时, 能源供应形势将更为严峻, 保持能源总量平衡和优质能源需求快速增长的双重压力将更为沉重。

改革开放以来, 湖北经济取得较快发展, 无论是从经济增长贡献率还是产业驱动力看, 主要还是以工业的贡献和推动为主。随着工业化进程的加快, 过去以资源型工业及原材料型工业为主, 依靠生产要素投入、低成本劳动力的工业结构重型化趋势的增长模式与资源、环境的矛盾也日益突出。工业能耗占能耗总量的比重呈逐年增长的趋势, 2007年则上升到70.2%, 工业万元增加值能耗高达3.02吨标准煤, 湖北万元GDP能耗不仅高于江苏、浙江、广东等发达省份, 也明显高于同期全国平均水平。然而湖北除水电资源较丰富外, 是一个能源相对贫乏的省份, 煤、油产量谈不上自给自足, 对外部能源的依赖性随着经济的发展逐年提高, 2005—2008年从外部购入能源量分别为7885、8882、10137、9650万吨标煤, 分别占能源消耗总量的80%、82%、85%、77% (见图2) 。

经济的发展尤其是工业化的加快推进与资源、环境的冲突也越来越明显。一方面, 能源供应日趋紧张, 煤荒、油荒和拉闸限电等时有发生;另一方面, 能源消费成本不断攀升, 煤炭价格2007年比2005年上涨32.7%, 汽油与柴油上涨68.6%, 电为0.68元/千瓦时, 湖北吨煤实现增加值仅203元, 比周边的山西、河南低100—200元。仅煤、汽油、柴油、电4项, 湖北工业的生产成本就比上年增加近百亿元。事实证明, 依靠过度消耗资源、破坏环境、外部负效应明显的经济增长, 付出的代价太大。不转变经济发展方式, 其经济增长也将是不合理和难以持续的。

二、汽车行业耗能状况

汽车是工业能耗大户, 我国每年新增石油需求的2/3用于交通运输业。汽车产业的迅猛发展使我国的石油战略面临的压力日渐增加。在过去15年里, 我国成为世界石油消费增长最快的国家, 而汽车的能耗占总能耗的前列。由于石油是不可再生资源, 在未来将面临枯竭的危险;同时, 能源价格不断上涨, 在2008年7月11日攻上147.27美元的历史新高。尽管后来由于国际金融危机的影响, 油价连续下跌, 但随着世界经济的逐渐复苏, 油价也将会逐渐回升。在工业体系中, 汽车工业总产值接近我国工业总产值的5%, 这在一定程度上影响了全国单位GDP能耗的数值。因此, 研究汽车行业的能耗分析与节能技术对于全社会的节能影响较大。

湖北是汽车工业大省, 汽车产业是湖北的支柱和优势产业, 在全省国民经济发展中具有举足轻重的地位, 2009年汽车产量首次突破100万辆大关, 创我省汽车产量历史纪录, 预计2010年全省整车生产能力超过130万辆。然而在能耗方面汽车产业对湖北的影响也不容忽视, 汽车产业的转型意义深远。发展新能源汽车是汽车产业未来发展的方向。新能源汽车的特点就是二氧化碳减排效果大。以电动汽车为例:据发电公司推算, 电厂的CO2排放系数为1度电0.38千克, 汽油CO2排放系数为1升2.32千克。以每年行驶3万公里计算, 电动汽车行驶100公里需要14.1度电, 故其一年的二氧化碳排放量就是300×14.1×0.38=1607.4千克。而汽油车烧1升油大致能跑15.8公里, 其一年的二氧化碳排放量将达到3000÷15.8×2.32=4405.1千克。由此可以看出, 湖北发展新能源汽车对减排的意义非同一般。

三、湖北发展电动汽车现状与问题

通过近几年的发展, 湖北省的电动汽车已具备一定的产业基础, 在电动汽车的研发和产业化方面均实现了较大进展, 电动汽车推广应用工作也正式推进到商业化运营阶段, 初步形成了集电动汽车研发、产业化、示范运营三位一体的电动汽车产业链, 并逐步走上了发展的快车道。在省政府的大力支持下, 湖北基本形成了以武汉、襄樊为主的两大电动汽车产业基地及武汉电动汽车运营示范区。2004年, 武汉经济技术开发区依托东风电动车辆股份有限公司建成了集研发、试制、生产于一体的电动汽车产业园。2005年, 省政府设立了“湖北省电动汽车发展专项资金”, 专项支持燃料电池电动汽车的研发和产业化, 专项资金年投入1000万元。同时, 省科技部门积极开发区依托东风电动车辆股份有限公司建成了集研发、试制、生产于一体的电动汽车产业园。2005年, 省政府设立了“湖北省电动汽车发展专项资金”, 专项支持燃料电池电动汽车的研发和产业化, 专项资金年投入1000万元。同时, 省科技部门积极组织相关企业申报科技部“863”节能与新能源汽车重大科技专项, 先后承担了“电动汽车规模化考核试验研究”、“EQ6110HEV混合动力城市公交车开发”、“EQ7200HEV混合动力轿车开发”等从整车开发、产业化到示范运营的多个项目, 取得了一大批科技成果, 研究开发了多项电动汽车关键核心技术, 并在核心部件———燃料电池研发领域取得了较大进展。虽然取得了一些进展, 但湖北发展电动汽车的不足之处依然很多, 比如电动汽车产业中只有镍动力蓄电池、铅酸蓄电池混合动力乘用车与铅酸蓄电池纯电动汽车发展相对成熟, 其他均处于发展初期, 许多核心技术还未实现完全突破, 如在纯电动汽车蓄电池的性能方面仍未能根本解决电池使用寿命短、成本高、适应性差、能量回收困难等技术瓶颈, 另外政府扶持电动汽车发展的政策还有待加强。

四、大力发展电动汽车, 加快湖北汽车产业转型

湖北汽车行业占石油消费量的1/3以上, 面对石油供应紧张与节能减排的双重压力, 发展电动汽车迫在眉睫。湖北又是缺油大省, 每年都要从外大量购入石油, 随着汽车需求的不断增大, 石油供给缺口将更加突出。而气候变暖与环境变差将逐渐成为湖北经济发展的沉重负担, 严重制约了湖北省的经济发展。可见, 发展电动汽车将成为湖北省能源安全和节能减排战略重要支撑。

湖北省应抓住国家政策的导向, 以发展电动汽车为契机, 加快汽车产业的转型步伐, 为湖北省发展低碳经济作出榜样。

1、加大对新能源汽车产业消费市场的财税扶持

只要新能源汽车有市场需求、有利润, 生产厂家的资源就会向新能源汽车这个领域集聚, 在新能源汽车生产技术基本成熟的情况下, 财税扶持的重心应该向消费市场转移。一直以来, 新能源汽车因售价高而未能普及。电动汽车发展的关键是如何快速启动新能源汽车的消费市场。在国家已出台的政策外, 湖北应以武汉城市圈建设为契机, 加大财政补贴力度, 扶持新能源汽车发展。一般而言, 一辆新能源汽车的价格与普通汽车的价格相差近10万元。即便以一辆家庭用车每年行驶约2万公里计算, 电动车每年可节省5000元油费, 10年时间才可节省费用5万元, 如果没有购置补贴, 对消费者没有任何吸引力。所以补贴政策要扩大到个人消费者身上。如果财政拿出资金用于购置新能源汽车补贴, 每购买一辆车平均补助5万元, 新能源汽车产业就有可能跨过盈亏平衡点, 可以通过大规模生产全面降低成本, 即使不再补贴, 与传统汽车相比也同样会具有竞争优势了。

其次, 通过购置税减免, 引导消费者选择购买和使用新能源汽车。免征或减征购置税、消费税、车船使用税以及养路费等税费奖励, 以迅速启动消费市场, 体现省政府向环保节能车型倾斜的政策。同时还可以对传统汽车征收环境税, 并提取一定比例作为新能源汽车产业发展基金, 用于支持新能源汽车企业起步阶段的发展。

2、加大支持电动汽车产业科研力度

湖北省在电动汽车的相关领域已经具有一定的研究实力, 例如拥有武汉理工大学“材料复合新技术国家重点实验室”与“燃料电池湖北省重点实验室”、东风电动车辆股份有限公司“国家级电动汽车试验室”、东风汽车公司国家企业技术中心等一批专业从事电动汽车产业研发的科研机构与企业研究中心, 仅仅如此还是远不能满足电动汽车发展的需要。由于新能源汽车领域分工较细, 单打独斗很难完成完整车辆的研发, 企业之间建立同盟关系非常重要。国外很多汽车企业都是通过整车厂与零部件厂合作共同开发关键零部件来推进产业化进程的, 如日产和NEC, 丰田与松下能源等。关键零部件技术是新能源汽车的核心, 我们可以通过对外项目招标, 与先进的新能源汽车零部件企业加强合作。这方面做得较好的是一汽集团, 一汽集团已经掌握了新能源汽车关键零部件的集成技术, 但具体产品研发优势尚未形成, 而新能源零部件企业将借助一汽集团丰富的资源优势得以产业化, 进而实现合作共赢。湖北省要紧紧抓住新能源汽车产业化进程的脉搏, 以新能源汽车产业化的关键性应用技术为科技研发课题立项的主轴, 加大资助力度。支持以企业为主导, 联合科研机构开展课题研究工作, 提升课题研究效率、效果和效益, 对取得重大技术突破和技术成果的企业或研究机构进行重奖, 激励企业自主创新。

3、借助市场机制, 建立完善的电动汽车配套服务体系

让电动汽车被市场接受, 不仅要让消费者购买时感觉不贵, 还要让其在使用时感到便利。目前充电技术越来越成熟, 充电网络的建设技术已经不成问题, 只要有相应的政策, 构建电动汽车充电服务领域建设与运营的商业化平台, 就会吸引大量社会资本投向电动汽车配套充电服务这个新兴产业领域。充电网络的建设不差钱、不差技术, 差的就是政策。推动电动汽车充电网络建设与运营等领域特许经营模式, 并尽快完善相关政府规制, 加快向社会资本开放充电网络的建设与运营的市场化进程。只要政府开放充电网络的建设与运营, 并给予特殊的电价政策和财税扶持政策, 就会搭建起电动汽车充电服务领域的商业平台, 促进电动汽车充电服务领域的产业快速发展。

参考文献

[1]湖北省统计局:湖北统计年鉴2009[Z].北京:中国统计出版社, 2009.

[2]柯晓阳:略论湖北能源发展的战略选择[J].湖北社会科学, 2009 (9) .

[3]胡淙洋:低碳经济与中国发展[J].科学对社会的影响, 2008 (1) .

[4]国联证券:新能源汽车深度研究报告[R].2009-05-22.

新能源汽车发展现状研究 篇8

1 国际新能源汽车的发展现状

新能源汽车的明确定义是:采用非常规的车用燃料作为动力来源 (或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置) , 综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术, 形成技术原理先进, 具有新技术、新结构的汽车。其分类包括:混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、太阳能汽车, 以及其他新能源汽车。

相对于国内来讲, 国际各大知名生产厂商在新能源汽车核心技术方面已经取得了长足的进步, 并且相应的研究工作仍在持续不断地进行。就日本来讲, 由于受到地域限制, 日本对于新能源汽车发展方向的研究着重于氢燃料电池、蓄电池, 以及清洁柴油三个方面。众所周知, 普锐斯作为技术领域和市场的领军车辆, 代表着日本在新能源汽车发展方面已经处于领先地位。其弱混合动力车相对于传统汽车节能性可达38%。日本率先将混合动力汽车实现商业化, 同时日本也非常重视纯电动汽车的发展, 将小型车作为纯电动汽车市场的主要车型。

美国则更加注重电动汽车的发展, 其研究投入重点为插电式混合动力汽车技术, 在这一方面, 美国也实现了商业化。由于其投入资金多、投入力度大、研究开始更早, 美国在当今新能源汽车技术领域里处于技术实力强、综合技术领先的地位。同时由于美国盛产玉米, 所以美国也倾向于发展醇类汽车以及蓄电池汽车。在政策方面, 美国于2009年提出在2015年实现插电式电动汽车达到100万辆的目标, 并将拨款24亿美元用于相关电池、零部件的研究开发。

欧洲各国家在新能源汽车政策方面给予了大力支持:英国政府投资3亿英镑用于支持“低碳汽车项目”发展;2007年修改汽车保有税税制, 按单位距离二氧化碳排放量进行有区别征税, 低公害车辆税率为零, 高公害车辆可达30%。德国也高度重视新能源汽车产业化发展, 2009年颁布的《国家电动汽车发展计划》旨在实现2020年拥有电动汽车100万辆的核心目标。同时德国在税收法中对汽车替代燃料实施了大力的优惠政策。

2 我国新能源汽车的发展现状

汽车工业的发展取得了辉煌瞩目的成就, 在获得成就的同时, 我们更需要坚持可持续发展。中国汽车工业蓬勃发展, 产销连年位居世界首位, 已成为名副其实的汽车产销大国。但是中国的能源问题、突出的环境问题等, 已经越来越严重地制约我国汽车工业的可持续发展。所以, 新能源汽车的发展对于我国汽车工业的可持续发展来说有着更为重要的意义。

就发展现状来讲, 我国新能源汽车产业刚刚起步, 因此没有具备明显优势的技术方向, 同时国家在选择具体的新能源发展道路时, 也采取了多方面并行的策略, 如混合动力关键零部件的开发、燃料电池汽车开发、混合动力汽车开发、电动车开发、代用燃料及发动机开发等。但是, 这不意味着我国在新能源汽车开发上没有侧重点。2008年11月, 科技部部长万钢、国家863节能与新能源汽车重大项目总体组组长欧阳明高、国家发改委产业协调司副司长陈建国先后表示混合动力是比较合适的过渡方案, 所以针对于混合动力汽车的开发和研究是我国新能源汽车开发的重点。而插电式混合动力车将成为混合动力汽车的重点。在成果方面, 在奥运会以及2010年的世博会上, 我们的示范运行取得了可喜的成绩, 并且在广东亚运会上也取得了很好的表现。通过示范性推广, 不但进一步宣传了新能源汽车所取得的成绩, 同时也验证了新能源汽车的产品成熟性, 进一步推进了整个产业链的成熟性。虽然示范推广取得了一些可喜成绩, 但是在推广面和推广力度方面, 我们能做的还有很多, 预计推广效果与预期目标的偏移、参差不齐的综合评价, 无一不向我们证明, 在新能源汽车的发展道路上, 我们要做的工作还有很多。

3 总结

经过有关科研人员的不断研究, 新能源汽车已经取得了良好的客观成果, 在不久的将来, 新能源汽车发展只会越来越好, 虽然还不能在很短的时间内就把所有的传统燃料代替掉, 但是经过不断的努力和研究发展, 一定可以逐步替换对环境有影响的燃料。

通过一些市场调查发现, 现在已经有很多企业投入到了对新能源汽车的研究中来, 由此可见, 现在中国对新能源汽车研究的力度还是相当大的。笔者相信在不久的将来, 价值低、产生污染小的能源绝对会成为传统燃料的有力候补, 并且成为汽车行业的主流发展形式。此外, 国家也应该多推出一些有关汽车新能源的政策, 不断健全其法律制度。

摘要：随着科学技术的高速发展, 现在拥有私家车的人也越来越多了, 这些车的尾气导致空气环境严重恶化。当今社会人人都提倡绿色环保的生活理念, 为了能在保护环境的基础上, 不影响人们对车的依赖性, 人们对新能源汽车的研究将不断完善, 因此, 深入分析能真正被大众所接受的新能源汽车具有非常重要的意义和价值。

关键词：新能源汽车,现状,研究,未来的发展形势

参考文献

[1]马春梅.从国外的经验看我国新能源汽车的产业化发展[J].学术交流, 2011, (12) :95-97.

[2]杨萍, 易克传.后危机时代我国发展新能源汽车SWOT分析[J].经济问题探索, 2011, (03) :22-27.

电动汽车发展现状研究 篇9

专利是发明创新过程的成果,专利数量的改变能够反映社会对新技术的兴趣关注程度,因此可以通过专利去分析新技术的发展情况,作为政策研究和创新水平衡量的依据［3 － 4］。一些学者利用专利分析方法对新能源汽车领域中的技术进行了分析和研究。兰凤崇等对新能源汽车产业全球专利信息进行了分析和综述［5］,胡神松则分析了我国新能源汽车产业的专利情况［6］。蒋海龙和魏瑞斌从电池、电机、 电控 “三横”关键技术出发,对我国国内的相关专利进行了分析［7］。于晓勇等利用专利分析方法对电动汽车相关的多种主要技术进行了研究［2］。乐思诗和唐健辉利用专利计量指标和专利地图方法对汽车的节能技术进行了研究［8］。刘景明和文风利用专利分析方法对我国汽车电子控制系统关键技术的创新路线进行了研究［9］。慎金花和温娇娇分析了我国混合动力汽车技术领域的竞争态势［10］。李伟和刘红光对混合动力技术的专利引证状况进行了研究［11］。抄佩佩,万鑫铭,吴胜男等利用 “世界七国两组织” 相关数据,对新能源汽车动力系统的相关专利进行了分析［12］。栾明利用专利分析技术对天津市新能源汽车产业的发展进行了对策分析［13］。

在本文中,重点针对电动汽车中的核心部件 ———电池技术进行分析,在收集电动汽车电池专利的相关数据的基础上,明确目前国内电动汽车电池核心技术的发展情况,并为下一步的发展提供策略建议。在本文的第2部分,首先提出了本文专利分析的框架,明确了数据的采集方法。在第3部分中, 对车用电池技术的专利数量进行分析。在第4部分中,对电池技术专利数量与国家相关政策进行关联性分析。最后,给出本文的结论与建议。

1分析框架与数据采集

在本部分中,首先简单介绍一下电动汽车中使用的主要电池技术类型及性能比较,然后设计专利分析的框架,并详细介绍本研究所用专利数据的采集方法。

1. 1电动汽车的电池技术

用于电动汽车的电池需要满足 “一低两高”, 即车用动力电池的低成本要求、高容量要求以及高安全性要求［14］。目前真正在安全性、效率、性价比上都能满足电动汽车需要的,除了少部分汽车使用的燃料电池与飞轮电池外,使用的最多的是电池。 电池能够多次充电、放电循环,反复使用的特点促使成为电动汽车动力源的基础,最为常用的铅酸蓄电池、镍氢电池以及锂离子电池。目前各种车用电池的性能比较如表1所示。

1. 2分析框架

通过建立电动汽车电池技术专利分析体系,针对电动汽车电池技术的专利统计数据进行客观、科学的分析,主要实现以下目标: 一是从专利所有地、专利类型、专利所有者等角度对专利的总体数量进行分析; 二是将电动汽车的电池技术进行分类,明确主流的电池技术以及主要发展趋势; 三是梳理我国近年来推出的新能源汽车政策,结合专利的申请情况,分析相应政策的出台对于电池技术的推动是否具有期望的实际影响。具体的分析框架如图1所示。

1. 3数据采集

本文确定的研究对象为电动汽车电池及相关技术,根据技术性质的相关了解确定了主分类号H01M［12，15］。在专利数据的收集过程中采用国际专利分类号IPC的方法进行索引。

本文中的专利数据来源于中华人民共和国国家知识产权局的数据库,检索专利的类型包括发明专利、实用新型专利和外观设计专利,专利申请时间为1991 - 2013年。

为了能够准确地搜索和鉴定电动汽车电池技术相关专利,通过查阅资料整理得到动力电池技术的基本构成: 动力电池( 铅酸蓄电池、锂离子电池、 镍氢电池、燃料电池等) ; 电池管理系统( 电池管理、充电控制、ECU控制、SOC检测等) ; 动力电池回收处理和其他一些配套设施。涉及到的专利检索字段如表2所示。

本文从这些基本技术组成中提取出一些词组作为检索的关键字,通过不断试验最终确定的检索式为: 申请日 = 19910101: 20131231 AND发明名称 = ( 铅酸蓄电池镍镉电池镍氢电池锂离子电池 燃料电池飞轮电池动力电池 电池管理剩余容量热管理CAN安全管理 均衡充电 ) AND IPC分类号 = ( H01M) AND摘要 = ( 车) ,对主分类号、专利名称、专利文本的摘要和申请时间进行查询和筛选。

2电动汽车电池专利数量分析

通过在2. 3中得到的专利检索式在中华人民共和国国家知识产权局 ( SIPO) 的数据库中进行检索,查询得到1437项中国专利。在这些专利中,根据专利的所有地,可以分为国内 ( 未包含港澳台地区) 与国外两类。专利类型方面,主要包括: 发明专利、使用新型专利和外形设计专利。专利的申请人中,包括企业和研究机构,也包括个人。主要专利申请人的比较如表3所示。

2. 1总体数量分析

( 1) 国内外专利申请比较在查到的1437项中国专利数据中,中国申请人( 未包含港澳台地区) 的专利数量为1085项,占比为75. 5% ,远超过国外申请人的数量。这主要是因为在专利申请方面,往往存在 “本国优势”效应,即任何一个国家在本国专利申请的数量往往比其在国外的专利申请量要大得多。

相关领域专利申请量最大的申请企业是来自日本的丰田自动车株式会社,有95项。我国企业中, 申请量最大的是奇瑞汽车股份有限公司,共获得相关技术专利共46项,与丰田公司之间存在一定差距。

( 2) 国内专利区域分布

为了分析我国不同地区在新能源汽车电池技术相关专利申请方面的差异,对国内的专利数据根据省份进行了细分。共有25个省( 直辖市) 申请了相关专利,其中,经济发达的上海、浙江、北京、江苏的申请量超过100,位于第一梯队; 安徽、广东、 重庆、天津、湖北、辽宁、河南申请量大于等于40,位于第二梯队; 山东、湖南、河北、吉林、四川、黑龙江申请量大于等于10,属于第三梯队; 其他地区申请量在10以下,位于第四梯队。

图2展示了国内主要省份人均GDP与专利申请量之间的散点分布图。从整体上来看,人均GDP水平与专利的申请量水平具有一定相关性。对数据进行了回归分析,相关系数为0. 7,两变量之间存在显著线性相关关系。

( 3) 专利类型分布

根据专利的类型特征进行分类,得到发明专利848项,占比59% ,使用新型589项,占比41% , 无外观设计专利。由此可见发明专利比重很大,中国企业在国际电动汽车行业中具备一定的核心竞争力,符合国家大力发展电动汽车的政策。

( 4) 专利申请人类别

在检索得到的所有专利中,企业和研究机构申请人的专利数量占比74. 4% ,个人申请人的专利占比25. 6% 。相对应地查找了同时期所有中国专利, 申请人中企业和研究机构类专利占比58. 4% ,个人申请者的专利占比41. 6% 。这表明在新能源汽车电池技术方面,个人申请者的数量比例相对来说比较偏低,主要原因在于新能源汽车电池在技术和资金方面的门槛高。因此,在整个电动汽车电池产业的发展的过程中,企业和研究机构是刺激技术创新的中坚力量。

2. 2分类数量分析

对于检索到的电池专利数据,根据电池类型进行了分类,结果如表4所示。专利数量从一定程度上代表了社会对该项电池技术的关注程度,因此目前的电动汽车电池研究活动主要侧重于铅酸蓄电池、 锂离子电池和燃料电池。从时间序列角度来看,铅酸蓄电池、锂离子电池和燃料电池专利申请量的年度数据如图3所示。

从图3中可以看出: ( 1) 铅酸蓄电池是最早用于电动汽车的电池,也是最为成熟的电池技术,在近十年中维持较为稳定的年专利申请量; ( 2) 燃料电池在前期的发展较快,在2000 - 2005年的增长非常迅猛, 到2005年,燃料电池相关专利总量已经超过了铅酸蓄电池总量; ( 3) 锂离子电池前期的发展趋势相对较为缓慢,在2000 -2006年间基本上维持了较低水平的年申请量,2008年以后的发展非常迅速。

因此,从分类电池专利数目以及增长趋势上看, 锂离子是现阶段电动汽车主要发展的电池技术,这从另一方面表明目前我国大力发展锂离子电池作为新能源汽车产业化的主要方向。

3电动汽车电池技术专利发展与国家政策研究

我国电动汽车行业的发展大致经历了三个阶段:

( 1) 20世纪60年代到2001年前后的萌芽阶段, “八五”期间国家将电动汽车列入国家科技攻关计划, “九五”期间,列入国家重大的科技产业工程项目, 为电动汽车的进一步研发奠定了良好的基础;

( 2) 2001 - 2007年的研发培育阶段,电动汽车专项正式启动, 《新能源汽车生产准入管理规则》 正式实施,带动电动汽车行业缺的重要研发进展, 为形成电动汽车产业打下了坚实基础;

( 3) 2007年11月以后电动汽车的产业培育阶段,一批自主穿行混合动力轿车相继上市销售,实现了小规模电动汽车的集中、高强度商业化示范运行,已经形成了电动汽车产业化的基本实力。

根据检索到的电动汽车电池专利申请时间信息, 可以发现电池专利是从2000年开始逐步申请,至2007年专利稳步上升,之后一段时间经历了快速的申请高峰期,每年申请量不断增加。基本的发展趋势和国家的新能源汽车政策出台时间相协调( 如图4所示) ,因此政策在推动新能源汽车电池技术的发展方面具有重要作用。

在电动汽车车用电池的应用方面,锂离子电池已经完全占据了主导的地位。如国内比亚迪推出的电动汽车车型F6DM,选用的动力电池就是锂离子动力电池。除了一些场馆车仍然在使用铅酸蓄电池或者中轻度混合动汽车使用镍氢电池作为车载动力电源外,无论是插电混合动力汽车还是纯电动汽车一般都是选择锂离子电池作为主要的车载动力电源。

当然锂离子电池作为电动汽车的储能装置,在实现产业化方面还是存在着一定的瓶颈。如储能密度达到和汽油相当,达到100 ~ 1000W. h /kg,功率密度达到300 ~ 1500W/kg,寿命必须与车相同,工作温度范围要足够宽,工艺成本必须足够低另外具备较高的安全性与可靠性,只有这样才能实现真正意义上的产业化。

目前的锂离子电池是无法达到以上的标准,未来的发展目标是需要改进锂离子电池的正极、负极、 电解材料选择与制造工艺,提升锂离子电池的性能和核心竞争力。

4结论与建议

中国电动汽车电池技术在近十年中取得了较快的发展,在专利的申请数量方面有较大较快的增加。 通过本文的研究,得到以下主要结论:

( 1) 锂离子电池是目前电动汽车主流的电池技术,也是未来主要的发展方向。通过对各类车用电池相关专利申请的数据分析发现: 由于锂离子电池独特优良的性能成为专利活动的重点,并且发展非常地快速,已经成为中国乃至全球车用电池的主要产业发展方向。

( 2) 目前国内的电池技术还处于基础创新初期。在新能源汽车电池相关的中国专利中,国外的一些企业的专利申请量超过国内的企业,并且在活动年期,发明人数,平均年期各项指标上都处于领先地位,可见国内的发展同国际上还是具有较大的差距,而且国内企业应该充分意识到丰田新能源汽车产业的全球化发展战略。

( 3) 通过对比我国新能源汽车政策的出台以及专利申请数量时间序列,发现激励政策的出台对技术创新的推动有很大的影响。因此,在新能源汽车电池技术的发展过程中,政府具有重要作用,重要政策的出台能够有效促进技术的进步。

目前,电动汽车离产业化生产还有一段距离。 制约纯电动汽车发展的关键因素是动力电池不理想, 主要表现在: 电池的比能量、比功率不够大,造成连续行驶里程不够长; 充电时间长,使用不方便; 使用寿命短,成本高。但是随着科学技术的发展, 随着制作工艺以及新材料的不断被发现,电动汽车的产业化路线终能实现。

摘要：以电动汽车电池技术专利的申请数据为基础,从专利所有地、专利类型、专利所有者等方面进行了分析。研究结果表明,(1)目前国内的电池技术还处于基础创新初期;(2)锂离子电池性能优良,是目前电动汽车主流的电池技术,也是未来主要的发展方向;(3)结合国内的新能源汽车政策以及专利的申请数量时间序列,发现政策出台对技术创新的推动有很大的作用。

LNG汽车发展现状与前景研究 篇10

1.1 燃气汽车产业发展历程

十年时间,中国燃气汽车走出了一条引进、消化吸收、再创造之路,基本掌握关键技术,具备自主开发与制造能力。

1999年之前,中国燃气汽车以改装为主体,处于从国外进口的时期;2003年之前,中国燃气汽车处于推广应用期;2006年科技部批准依托中汽院成立了国家燃气汽车工程技术研究中心,重点安排项目开展天然气汽车关键技术及关键零部件的研究开发,搭建天然气汽车公共技术支持平台。燃气汽车处于改装与整车生产并存局面。在此阶段,形成了较完善的燃气汽车产业链,突破了关键零件部位等核心技术,基本满足国内发展需求。

现在燃气汽车产业进入企业流程化开发产品、主流企业积极研发产品的快速发展期。

1.2 燃气汽车产业发展现状

目前,国内有60余家企业生产整车,360余个车型获得新产品公告(含底盘),发动机功率覆盖40~250KW;OEM原产车超过6万辆/年。

我国自主产业已拥有全系列气瓶实际与制造能力,产能超过80万只/年;自主减压器、发动机ECU、燃气喷嘴等专用装置开始批量进入市场。

加气站净化装置、储蓄装置、压缩机和加气机等加气站设备全部实现国产化,国产份额达90%以上,部分产品达到100%。

据不完全统计,目前从事燃气汽车生产、维修、燃气供应等企业超过800家,年产值超过200亿。

1.3 NGV产业发展预测

(1)发展格局:多气源供气和基础设施日益完善,推动形成中心城市辐射周边地区、区域辐射全国的发展格局。(2)规模预测:2015年燃气汽车保有量150~200万辆,消耗天然气100~140亿立方米;2020年500~700万辆,消耗天然气350~500亿立方米。(3)市场预测:近期内在用车改装和OEM市场都将继续快速发展,但OEM市场份额将逐渐增大,预计2015年OEM新车将占新增的70%以上,2020年将达90%以上。(4)燃料应用:目前CNG使用居多,但LNG应用日益增多,将成为新的方向。

2 LNG汽车发展优势

LNG更加适用大型货车或长途大巴。由于这些车辆功率大,现有开发LNG气瓶610L,加一次可行驶600~800KM。

LNG储存密度大,是CNG的3倍。气瓶占用空间小,也更轻便。充加速度快、存储压力低、液态形式更安全。CH4含量高,不含硫、水和机油、低碳、排放更好、无碳烟和SOX排放,有利于发动机可靠性,热值和辛烷值高,燃烧柔和,噪声和振动小。低温特性使发动机充气效率高;冷能可利用,如冷藏运输车。液态储运,无需专用管道。

中短期投资成本低、管理和维护简单。LNG加气站投入少,投资成本较CNG低,撬装站占地仅为一般GNG站的1/3;能耗和噪音也较CNG低,运行费较CNG低约50%,为未来液氢燃料应用奠定基础。

2.1 更加洁净、环保、高效

液化天然气在液化工厂的工艺流程是将气态灌输天然气经过深度净化,除去杂质,再经过低温液化而成。

2.2 更加安全

LNG的出厂和储存可做到常压下-162摄氏度,低温低压、安全性能好。

2.3 更加经济

2.3.1 LNG运输、储存成本低。由于LNG能量容度大,是CNG的3倍左右,其运输、储存成本是CNG的1/3。

2.3.2车载燃料瓶重量轻,提高了汽车装载利用率,由于CNG能量密度小,CNG大型车辆气瓶数量多,自重大,有效载重(载客)量下降。而LNG车装载利用率大。

2.3.3在同等热值条件下,天然气比汽油、柴油价格便宜20%-30%,使用天然气作为汽车燃料,将大大降低汽车的运行成本。天然气热值31.4MJ/Nm3,柴油热值为35.78MJ/L。随着世界燃油价格一再飙升及国内油价的不断上涨,以天然气为燃料的清洁能源重型卡车必将成为长途运输行业主流产品。

2.4技术支撑

“十五”和“十一五”期间,我国科技部将从加气站设备到汽车发动机及整车技术等多个项目列入国家863科技攻关计划。经过短短的十年时间从无到有,整个LNG产业链取得了长足的进步主要表现在:

2.4.1 LNG加气站技术日趋成熟,加气站设备基本国产化目前储罐、低温浸润式离心泵、加气机、低温阀门、低温真空管等现已基本国产化。只有加气机中的质量流量计仍采用国外。

2.4.2 LNG汽车技术不断进步,整车已商品化以上柴、玉材、淮柴等发动机厂家为代表的LNG发动机的研发;以宇通、黄海、恒通客车厂家为代表的大型客车的研发;以陕重、东风重卡厂家为代表的重型卡车的研发,目前已全部商品化并投入运营。整车性能不断提高。以贵阳公交为代表的国内企业,不断探索研发柴油车改燃LNG,技术基本过关。

3 LNG汽车发展前景

3.1 国外应用

20世纪60年代开发研究,90年代末期开始小规模推广使用,近年来发展速度快。全球LNG汽车保有量超过4万辆,LNG汽车加气站超过150座。美国在LNG汽车的推广上处于领先水平地位,拥有全球半数以上的LNG加气站和LNG汽车。2001年,美国开始LNG卡车长途示范运行,积累了超过900万公里的运行数据;目前,仅加州就有4000辆LNG卡车。2005年,加拿大在401号高速公路进行搭载县境内的直喷LNG发动机的卡车示范运行。全球最大的LNG/GNG加气站在美国加州,有2个25000加仑的LNG储罐。日本和澳大利亚等国也发展LNG汽车。

3.2 国内应用

国内第一座国产化LNG汽车加气站在新疆建成;北京50辆LNG公交在奥运期间运行;贵阳已有800辆LNG公交车,规模将不断扩大;湛江50辆LNG公交已投入运营;海南、广州的LNG公交车也开始使用。

3.3 资源保障

中海油分别在沿海建造9个LNG接收站,现阶段除深圳、福建和上海的已投产外,还有5家分别位于广东揭阳、珠海高栏岛、浙江宁波北仑港、秦皇岛、海南洋浦的接收站正在建设中;中石化已拟定在广西北海建设的LNG接收站,另两个是已投入运营的澳门黄茅岛LNG接收站,以及在建的青岛胶南董家口LNG接收站。中石油已在着手在江苏如东、辽宁大连、深圳大铲湾、河北唐山曹妃甸港建设接收站。近年内沿海近22座LNG接受站建成后接受处理LNG能力近七千万吨。

我国现已建成LNG液化工厂30余座,年液化500万吨,可供20多万辆汽车使用。我国现已建成的LNG码头接收有广东深圳、福建蒲田、上海三座。年接收量约1500万吨左右。

在西气东输一线、二线,中石化上海线相继将成的情况下,管输天然气不断发展,天然气供需矛盾有一定的化解,使LNG有富余资源量用到发展LNG汽车。全国LNG进口量和国内产量2013年预计可达4000万吨左右。为发展LNG汽车奠定了良好的资源基础。

3.4 产业支撑

LNG气瓶采用高真空多层绝热技术,可控制日蒸发率不大于0.2%,保证7~14天不排气,美国CHART公司的气瓶国际领先,市场占有率超过80%;国内富瑞、圣达因,空分等掌握了关键制造技术,实现国产化,且自主小气瓶技术和自增压技术也逐渐成熟。移动式小型液化装置、LNG撬装站、LNG加气机等已实现国产化。

3.5 法规、标准

3.5.1国外LNG汽车在90年代末趋于成熟,实现了商业化,遵循的主要标准规范有:NFPA 59A,LNG生产、储存及装卸技术规范;NFPA 57,汽车用液化天然气(LNG)供气系统标准;SAEJ 2343,LNG载重卡车推荐规范。

3.5.2我国相关的标准体系也在制定和完善中,目前主要有:GB/T 20368液化天然气生产、储存及装卸;GB/T 20734液化天然气专用装置安装要求;GB/T755液化天然气专用装置技术条件。

标准规范是行业发展的法律依据,行动指南,代表了整个国家行业发展水平,前几年由于规范的空缺,给LNG加气站的发展带来了一定的困难,制约了行业的发展。目前可喜的情况是国家住建部、国家能源局、各省、自治区已认识到规范的重要性,加速了标准规范的制定。

4 总结与展望

NGV具有技术成熟、产业链完整、替代效果好、排放低等优势,大力发展NGV是促进能源安全和环境、资源协调发展的有效途径。国家规划到2020年生产新能源汽车比例达到20%,预计其保有量约占汽车总保有量的5%-10%,而2020年天然气供应量将达3500亿立方米,按10%-15%车用,则NGV保有量可达500-700万辆,这将对我国实现新能源汽车发展战略具有举足轻重的作用;LNG因燃料更清洁、储能密度大、燃料运输和加气站建站便捷等优势被认为是NGV重要的发展方向。

我国石油对外依存度已超过50%,在世界即将进入后石油时代的严重局势下,发展LNG汽车是实现车用能源多元化及能源安全的重要战略举措。发展电动汽车引领的新能源汽车的同时,必须意识到电动汽车任重道远,发展LNG汽车快捷方便,目前LNG整车价格偏高,建议政府像给电动汽车补贴一样给LNG车辆一定的补贴。我国大气环境污染已从煤烟型转化为石油燃烧排放型,其中机动车辆对大气污染贡献率超过60%。发展LNG汽车,事关我国发展发展低碳经济,绿色经济,建设环境友好型国家基本国策的落实,事关我国向全世界庄严宣告减少碳排量承诺的落实。

摘要：日益严重的环境问题与能源危机促使人们不断加大对车用发动机替代燃料的研究力度,燃气汽车因其经济性与环保性在替代燃料汽车中备受关注。本文通过对我国LNG汽车产业发展现状分析及发展前景预测,总结了LNG汽车在经济、安全、适用性等方面的发展优势,并最终针对其发展前景提出了自己的看法及建议。

关键词：LNG汽车,加气站,燃气汽车

参考文献

[1]张抗.调整方向、促进我国天然气工业的持续发展[J].天然气地球科学,2003,14(05):327.

[2]蔡文娟,罗东晓.广州市燃气汽车的发展方向[J].煤气与热力,2006,26(6).

[3]王彦超,魏广荣等.液化天然气汽车技术及存在问题探讨[J].能源工程,2003,(01).

汽车油门误操作保护装置研究现状 篇11

关键词：汽车　误踩油门　保护装置　现状及发展趋势

中图分类号：U466　文献标识码：A　文献编号：1674-098X(2012)01(e)-0061-61

引言

随着人们生活水平的不断提高，汽车的保有量快速增长，与之相伴，交通事故量也在上升，其中与驾驶员有关的因素占了很大的比重。目前为止，现有汽车加速踏板遇到误操作时，没有紧急避险的安全保障功能，这说明现有的研究设计还存在一些问题和缺陷，至少在市场有需求的情况下未得到推广。因此十分有必要对汽车油门误操作保护装置的研究现状进行分析，以便进一步研制一种简单、实用、高效、可靠的汽车油门误操作保护装置。

1　误踩加速踏板现象原因分析

日前的汽车刹车和油门是分别由两个脚踏板控制，并且不管手动变速器和自动变速器都是用右脚控制，在紧急情况下由于紧张，特别是新手慌乱中容易将加速踏板误踩成制动踏板，导致车辆不但没有停止前进，反而会以更快的速度冲向前方，导致汽车失控，从而造成严重的事故。驾驶员在驾驶汽车过程中发生加速踏板误操作的原因是多方面的，概括起来有以下几种：

(1)新手上路，对突发情况不能迅速正确应对，慌乱中误把加速踏板当作制动踏板。

(2)驾驶员身体素质欠佳，心神不专，误将加速踏板当制动踏板；

(3)驾驶员酒后驾车，由于酒精对人中枢神经起抑制作用，导致驾驶员判断能力和操作能力降低，遇到突发情况时处置不当，发生误操作；

(4)麻痹心理，尤其是晴天路况好，驾驶员易思想松懈，注意力不集中，突遇险情，措手不及，发生误操作；

(5)疲劳驾驶，由于思维反应不敏捷，容易发生误操作。2汽车油门误操作保护装置研究现状及其分析

目前，汽车油门误操作保护装置一般来说有两种形式，一种是纯机械式，如机械联动装置、自动刹车驱动装置；第二种机械与电子结合式，如基于单片机的控制装置等。

2.1　机械联动装置装置

从实际操作和经验可知，驾驶员正常操作加速踏板的速度明显慢于紧急制动时的操作动作。当两个动作同时作用于加速踏板时，是可以从速度上加以区分的，以此来判断此次油门踩下是否为误踩。在正常踩加速踏板和误踩时预设一个作用力，在行车过程中当踩踏力大于这个值时，判定此次为误踩油门，装置将控制加速踏板踩下无效，与此同时还实现一个联动，能把误踩油门的力转化为踩刹车的力，使汽车达到制动的效果。

装置的主体部分由外箱体和内箱体组成，并在内、外箱体之间设有复位弹簧，在内箱体上的连接带分别连接刹车连接带和加速踏板连接带，在内箱体的中部安放转轴，转轴上安装带槽棘轮和齿轮，加速踏板连接带装在带槽棘轮上，带槽齿轮安装在上轴上，油门连接带套在带槽齿轮上；在内箱体两侧内壁设竖向导轨，滑块的底部连接附加弹簧上端，附加弹簧的下端顶在竖向导轨的底，内箱体棘轮齿位于带槽棘轮的正下方。

此装置以纯机械的角度为出发点，设计了油门防误踩装置，相对电控方式的装置来说制作成本低，结构简单，易于实现，抗干扰性强。但由于每个人出于体质的不同，对踏板的作用力也将不一样，故如果同一辆车在不同的人使用时，需对这个作用力的值进行更改，这将增加驾驶员额外的工作量，同时出于汽车内部结构的考虑，本套装置需采用外接的方式，从而影响了整车的外观。

2.2　自动刹车驱动装置分析

这套装置包括了联接加速踏板及发动机节气门转轴的离合装置及与刹车踏板连杆联接的自动刹车装置，其中离合装置是在一壳体的两端分别伸出联接加速踏板的传动轴和联接节气门转轴的输出轴，传动轴在壳体内的一端通过增速传动机构及超越离合器与装有离心块的离心轮连接，离心轮减速传动机构连接，输出轴与传动轴同步转动；自动刹车驱动装置为一气缸，气缸伸缩杆与刹车踏板连杆联接，气缸充气装置的触发开关为设置在离合器装置壳体内的接近开关；超越离合器使离心轮高速转动的同时，离心轮上的离心块在离心力的作用下与减速传动机构脱离，并到达使接近开关发出刹车信号的位置，触发充气装置使气缸内瞬间充气，气缸伸缩杆驱动刹车踏板连杆刹车。

这套装置的设计在油门操作杆与节气门之间加上一套“超越——离心离合”传动机构。在低速运动使“超越——离心离合”传动系统作为一个运动整体运动，此时，加速踏板的转速就等于节气门的转速；但是如果猛踩加速踏板，则“超越——离心离合”传动系统内部动作，离心轮上得离心块在离心力的作用下与输出轴脱离，并到达时接近开关发出刹车信号的位置，此刻，自动刹车驱动装置气缸内瞬间充气，气缸伸缩杆驱动刹车踏板连杆迅速刹车。

2.3　基于单片机的电子控制系统装置分析

为了区分正常踩加速踏板和误踩加速踏板，系统分别预设了一套对应的临界值，临界值彼此相互独立。系统采用节气门开启的角度、角速度和角加速度这3个参数同时超过各自的临界值作为判断误踩加速踏板的信号。系统包括了传感器信号收集、电子控制和机械执行三个部分。主要由电子控制器、节气门位置传感器、信号调理电路、电源、电磁阀、LED显示器、键盘、加速踏板和制动踏板等组成。

装置中节气门传感器的作用是收集角度、角速度和角加速度的参数信号，角速信号直接收集，角速度和角加速度信号分别用差分的方法计算得出，再将这些信号传送给控制器，控制器将信号的瞬时模拟量转换成数字量，并将瞬时数字量与各自设定的临界值相比较，若同时超过各自的临界值，则控制器判断此动作为误踩加速踏板，立即向电磁阀发出指示命令信号，让正常工作电磁阀关闭，放风电磁阀打开，让真空助力器前而腔接通大气，前面后腔间产生较大压差进行紧急制动。

这套系统不需要改变车辆原有的驾驶界面，装置成本低，安装容易，响应速度快，在误蹂加速踏板时消除了驾驶员的反应时间，使汽车能在最短的时间内停车。

3　汽车油门误操作保护装置发展趋势

汽车制造技术发展研究(一) 篇12

中国是当今世界上最大的铸件生产国家, 2004年总产量2 242万t, 连续5年世界第一, 约占世界总产量的28.1%。这几年汽车行业对铸造业的要求越来越高, 即高的机械性能、薄的壁厚、轻的质量、小的体积、精的尺寸、美的外观、优良的切削性能, 因此铸造业的发展很快。

(1) 静压造型技术

静压造型技术有以下优点:铸型轮廓清晰, 表面硬度高且均匀, 拔模斜度小, 型板利用率高, 工艺装备磨损小, 铸型表面粗糙度低, 铸型型废率低。因此, 这种技术是目前最新、最先进的造型工艺, 并已成为当今的主流紧实工艺。我国几大汽车厂都己采用此技术代替冲击造型技术。

(2) 制芯技术的发展趋势

汽车铸造有3种制芯工艺:热芯盒制芯、壳芯制芯、冷芯盒制芯。冷芯盒制芯有2个特点:一是硬化速度快, 初始强度高, 生产率高;二是砂芯尺寸精度高, 可满足生产薄壁高强度铸件的砂芯。制芯技术有以冷芯盒技术为主的发展趋势。目前, 我国几大汽车厂这三种制芯工艺并存, 壳芯制芯、冷芯盒制芯发展较快, 热芯盒制芯在减少。

(3) 铸铁熔炼技术

铸铁熔炼技术有2种主要方式:一是采用大型热风除尘冲天炉与工频保温炉双联熔炼工艺;二是采用中频感应电炉熔炼工艺技术。美国因达公司和彼乐公司生产的中频炉技术开始越来越受到重视, 该技术日益成熟, 其清洁、环保、节能、高效、安全的优势突出, 是今后发展的方向。见图1。

铸铁孕育多用带光电控制的随流孕育机。新开发出的喂丝球化方法及其与现代化检测技术相结合的SINTER CAST工艺是铸铁球化及蠕化处理的一种很有优势的工艺, 应用者日益增多。

国外金属炉料经过破碎、净化、称量后使用, 大大提高熔化效率和铁水质量。国内的天津丰田、天津勤美达、苏州勤美达等铸造厂已采用此工艺。

(4) 铝合金气缸体、气缸盖压铸成形技术

铝合金气缸体、气缸盖压铸成形的核心技术是提高净化、精炼、细化、变质等材质质量控制, 使得铝铸件质量达到一致性和稳定性。丰田汽车希望在近2年将铝制气缸体由现在的35%提高到50%。日产汽车计划在2010年前, 70%的汽油机轿车的气缸体采用铝制材料, 近100%的气缸盖及变速器壳体采用铝制材料。东风本田发动机公司、东风日产发动机分公司铝压铸车间, 采用2 500 t压铸机生产铝气缸体, 实现了国产化。

铝气缸盖成形工艺主要有2种:一是以欧美为代表的重力铸造成型工艺, 上海皮尔博格、南京泰克西等公司, 选用意大利法塔公司重力铸造机生产铝气缸盖;二是以日韩为代表的低压铸造成型工艺, 东风日产发动机分公司铝压铸车间、广东肇庆铸造公司、天津丰田铸造公司, 选用日本新东等公司低压铸造机生产铝气缸盖。

(5) 镁合金成型技术

镁合金是汽车减轻质量的理想材料, 镁合金压铸件可以代替一些复杂的结构件。如仪表板骨架由几十个件经冲压、焊接而成, 质量约10 kg, 若改为镁合金压铸件, 质量仅为4 kg。欧、美国家镁合金压铸件产量以每年25%的速度增长。东风汽车和一汽铸造公司正在开发承担国家科技部的重点科技攻关项目, 如变速器壳、齿轮室罩盖、气门室罩盖、转向盘骨架等已是镁合金压铸件。上海乾通汽车附件有限公司已生产出轿车镁合金变速器外壳压铸件。

(6) 半固态压铸成型技术

半固态技术发源于美国, 因此在美国这一技术已经基本成熟, 处于全球领先地位, 被称之为21世纪最有前途的材料成形加工工艺。我国半固态金属加工技术起步较晚, 始于20世纪70年代后期。目前, 半固态金属成型技术主要应用于铝、镁、铅等低熔点金属的成形, 对高熔点黑色金属的应用较少, 这是今后研究的方向。

(7) 薄壁高强度灰铸铁件技术

大功率柴油机气缸体要求硬度为170～228HBS、气缸盖要求硬度为179～235HBS。灰铸铁的材质牌号还在不断提高, HT300已用于气缸体、气缸盖的生产, 有的产品可能要达到HT350。国内汽车铸造厂在材料工艺、熔炼工艺、造型制芯工艺、模具制造工艺、检测技术等方面作了大量工作, 并将这些技术应用在轿车气缸体和大功率柴油机气缸体、气缸盖等铸件上, 但废品率较高。

(8) 蠕墨铸铁技术

蠕墨铸铁具有球墨铸铁的强度, 和灰铸铁类似的防振、导热能力及铸造性能, 有好的塑性和耐热疲劳性能, 可以解决大功率发动机气缸盖的热疲劳裂纹问题。欧宝公司的研究表明, 同样功率的发动机气缸体如果采用蠕铁, 壁厚可以由原来的7 mm减为3 mm, 铸件质量可减轻25%。蠕墨铸铁的蠕化处理范围很窄, 核心技术是采用合适的生产技术与相应的蠕化剂。东风汽车公司铸造厂, 已批量生产蠕墨铸铁排气管、变速器壳体。一汽的无锡柴油机分公司已大批量生产蠕铁气缸盖。上海圣德曼铸造有限公司为上海大众生产中硅钼蠕铁排气管。

(9) 球墨铸铁技术

由于球墨铸铁具有高强度、高韧性和低价格, 所以在汽车市场上仍有很大发展。球铁主要有四类产品。一是铸态珠光体、高强度 (QT700-2、QT740-3) 的载货车和轿车曲轴;铸态铁素体、高伸长率 (QT400-18、QT440-10) 的汽车排气管和桥壳底盘类铸件。二是保安类铸件, 铸态生产轿车转向节的材质技术条件十分严格, 铸件要求零缺陷, 100%的无损检测。三是耐热球铁件, 高硅钼、中硅钼、高镍球铁, 该材质生产的排气管件, 有很好的抗高温性能。四是奥贝球铁, 该材质特有的性能成为铸造业的焦点, 这是一种很有开发应用潜力的材料, 主要用于生产曲轴、齿轮、拖钩等产品。

(10) 绿色铸造技术

铸造行业要不断开发新的节能、清洁、低排放、低污染的铸造材料。对于树脂, 要降低游离甲醛和游离酚等有害物质的含量;逐步加大冷芯盒技术应用, 以减少树脂砂对环境的影响;降低热芯盒、壳芯砂的固化温度, 制芯工艺由热芯盒法向温芯盒法转变, 以节约能源;我国汽车铸造厂每年消耗新砂近千万吨, 所以旧砂的再生利用技术势在必行。先进工艺国家废砂排放量降到10%以下, 旧砂的再生利用技术在欧洲、日本等地区得到广泛应用。哈尔滨东安汽车发动机公司已引进意大利的热法再生设备。一汽铸造公司已引进日本技术, 热法再生和机械再生结合, 处理芯砂和型、芯砂的混合砂。

(11) 我国汽车铸造业面临的问题和对策

铸造企业规模偏小, 厂点散 (全国2万多个) , 从业人员多 (达120万人) , 效益低下 (厂均铸件500 t/年) , 只相当于美、日、德、法、意等工业发达国家的1/9～1/4。我国已从国外进口自动造型线210多条, 还有国产造型生产线250多条, 这些生产线主要集中在汽车、内燃机件的大批量生产企业中。许多铸造企业还处于20世纪五、六十年代的技术装备水平。我国铸造企业的研发与创新能力和国外比差距较大, 全球有30多项重大的铸造发明中没有一项是中国的。铸造企业工程技术人员和技术工人严重断层, 研发人员匮乏。

铸造企业应向专业化方向发展, 要尽量生产同类大小、同类壁厚、同类材质、同类复杂程度的铸件。

2 压力加工技术

压力加工技术向着高效、自动、减轻汽车质量、降低成本等方向发展, 从而产生了精密锻造技术、内高压成形技术、管类零件成形技术、伺服电机压床等新技术、新设备。

(1) 精密锻造技术

为了降低成本, 节省能源, 近几年汽车零件的精密锻造技术发展很快, 后桥的行星齿轮、半轴齿轮, 变速器的同步环、结合子, 轿车前驱动的滑动套、球笼、行星轮等件国内也已实现了精密锻造生产。但结合子等零件的模具还在进口。

国内已经具有用辗环工艺生产齿坯, 用楔横轧工艺生产变速器的轴, 用摆辗工艺生产齿轮的新技术、新设备。特别是楔横轧设备、技术我国处于国际领先地位。摆辗设备还落后于国外。

(2) 内高压成形技术

内高压成形技术是近年来在国际上迅速发展起来的一种轻量化结构件制造技术, 内高压成形结构件比冲压件减重20%～35%, 成形的空心轴类件比实心轴减重30%～50%。内高压成形技术的关键在于, 一是合模压床, 二是高压源, 三是加载和送料的匹配, 四是管端的密封。合模压床目前普遍采用液压机, 为内高压成形过程提供合模力。

国外在轿车生产上大量使用内高压成形技术。除了管类零件内高压成形外, 发展起来一种板材焊接后形成中间空腔, 再内高压成形的技术, 突破了管料截面变形极限的限制, 为制造复杂空心零件提供了广阔的空间。见图2、图3。

一汽集团公司技术中心开发出了具有自主知识产权专利技术的合模压床, 同时开发出了管内增压系统, 目前正在进行中型载货车桥壳内高压成形技术的开发工作。哈尔滨工业大学开发出了内压400 MPa、合模力10 MN、水平推力1.5 MN可加工长度1 000 mm的内高压成形机, 并开发出轿车副车架、轿车后轴纵臂等零件的内高压成形技术。燕山大学等科研机构也开发出了轻型车后桥壳等内高压成形技术。尽管如此, 国内目前还不具备批量生产内高压成形零件的技术能力。

(3) 管类零件成形

实心零件空心化, 管类零件精密成形是汽车减重节能的一个重要发展方向。国外空心管类件应用量越来越大, 一些变速器轴、拖车车轴、浮桥车轴逐渐采用空心轴。装配式凸轮轴国外已开始大量应用。同时, 管类件也出现了一些新的成形工艺, 如德国的GFU公司开发的旋转镦锻技术, 可以成形许多常规工艺难以实现的零件。一汽技术中心开发的精密成形的转向轴管零件已用于捷达车和其他一些车型。国内要加快轴类零件空心化研究和应用。

(4) 空气弹簧封装技术

空气弹簧由于减振效果好, 弹簧的行程可以控制等优点, 逐渐在客车甚至载货车上应用。原来空气弹簧主要依赖进口, 目前国内已经有多家企业生产空气弹簧。一汽技术中心也开发出了空气弹簧的橡胶配方和独特的封装技术, 加工出的空气弹簧台架试验达到306万次, 已经达到国际行业300万次的标准。

(5) 模具制造

2004年, 我国的模具产值突破530亿元人民币, 2005年达到610亿元人民币, 排名世界第三。目前, 车身模具企业已遍布全国, 形成一定规模的有50多家, 年产值1 000万～5 000万元的企业占一半。

车身模具企业向专业化发展, 有的专门制造整体侧围模具, 有的专门生产四门模具, 有的专门生产地板及结构件模具。模具向多工位自动化和级进模的方向发展。

(6) 冲压设备

目前, 世界上冲压成形的大型压床向两个方向发展。一是大型多工位压力机;二是侧重于柔性生产的大型压力机生产线, 配以自动化上下料机械手。近几年来, 这些压力机经过不断发展包含了以下关键技术:自动换模系统、功能完善的自动监控系统和良好的人机操作界面、高生产效率所必需的高行程次数、高质量冲压件所必需的高精度。美国、日本、德国汽车公司多工位压力机占有较高的比例。国内大汽车厂的走向和世界相同。

目前, 最先进的压床采用伺服电机, 吨位从50 t、250 t、500 t, 现在已发展到1 000 t伺服电机压床, 这种伺服电机控制的压床可以实现压床速度和工作行程的自由数字控制。已经受到多家著名汽车公司的重视, 并进行了批量订货。这种压床的应用可以进一步减少零件的冲压工序, 提高零件的精度。

3 切削加工技术

汽车机械切削加工技术已经由过去传统的专机生产, 流水线生产、自动线生产, 发展到今天的以柔性技术为特点的生产线生产。高效、精密, 柔性化, 自动化是汽车机械切削加工技术变化的趋势。高速加工技术、敏捷制造技术、智能化加工技术、绿色加工技术等都将得到快速发展。切削加工技术进步主要有以下几个方面。

(1) 切削工艺

气缸体、气缸盖等零件的大平面加工采用密齿铣刀进行高速切削。零件孔的加工大多采用了高速切削和铣削螺纹孔工艺。曲轴加工方法采用内铣、车拉、外铣的先进工艺及设备。车拉工艺具有更好的加工柔性, 可加工曲轴主轴颈、连杆轴颈、法兰和皮带轮轴颈。而且还可同时加工轴颈的外圆、轴肩、圆角或沉割槽, 结合曲轴的高速外铣可大大节省加工时间。

我国汽车制造业越来越广泛地采用高速切削技术, 如上海大众汽车厂发动机生产线, 一汽大众轿车发动机、传动器生产线, 东风神龙发动机生产线等汽车制造厂都采用了大量的先进刀具和测量工具。但是由国内提供的先进工具还不足10%。当前, 我们工具行业应该利用“高速切削技术”发展的大好时机, 全面提升工具技术水平, 以适应我国制造业发展的形势。

(2) 刀具技术

目前, 全球工具厂家都在竞相围绕现代汽车制造技术进行全面更新换代, 以此来满足高速加工、柔性加工的要求。机夹可转位刀具朝着多功能、高性能、高效率、高复合性方向快速发展, 高速金刚石面铣刀, 内冷却式孔加工刀具, 枪钻、枪铰、U钻、复合钻、高效加工内螺纹铣刀等已被广泛使用。其刀具材料、刀具结构、冷却方式、刃沟钻尖形式和端齿形式, 柄部结构、切削刃负荷都得到充分改善, 适应了高速切削的要求。

刀具新材料进入了优质、耐磨、高效的实用新阶段。高性能高速钢、钴高速钢、粉未高速钢、细颗粒和超细颗粒硬质合金材料已被普遍采用。超细晶粒硬质合金适合应用于大多数的钻削和铣削加工, 如硬质合金丝攻、立铣刀等。

各种涂层, 硬质合金、陶瓷和金属陶瓷、超硬刀具材料立方碳化硼 (CBN) 、聚晶立方碳化硼 (PCBN) 、聚晶金刚石 (PCD) 、技术的发展是21世纪初刀具材料发展的主流。高速钢刀具及硬质合金刀具均可通过涂层来提高刀具的使用性能。涂层刀具对改善产品加工质量, 提高生产效率和降低刀具使用成本都十分明显。

20世纪80年代, 我国主要工具厂, 如汉中工具厂、成都工具厂、哈尔滨工具厂、东风公司量、刃具厂纷纷从国外引进了阴极电弧等离子沉积 (Cathodic Arc Plasma Deposition) 表面涂层技术。从此, 表面涂层技术在生产中得到迅速推广应用。目前, 汽车轴齿零件加工所用的齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀、切齿刀、圆盘拉刀等全部采用了氮化钛涂层处理。钻头、丝锥、可转位刀片也部分采用了涂层处理。刀具涂层处理后, 与未涂层处理的刀具比较, 其耐用度普遍提高了2～5倍, 切削速度提高了1～2倍, 被加工零件表面粗糙度改善了0.5～1.0级。

世界知名夹具生产厂家和专业化程度较高的切削刀具生产厂家分别推出了高精度液压夹头、热装夹头、三棱变形夹头、内装动平衡机构刀柄、扭矩监控夹头等新型产品, 其夹紧精度高、定位精准、传递扭矩大、结构性能好、外形尺寸小, 且安全可靠。

我国要将夹持技术、数字控制技术、动态控制技术、动平衡技术的研究应用作为重点, 要将开发新型刀柄和夹头作为高效、精密、自动化刀具发展的重要组成部分, 以促进刀具系统技术的发展。

工具行业必须改变传统的服务方式, 建立开发工具“系统供应”、为用户提供“整成解决方案”的新型服务方式。

(3) 汽车齿轮制造技术

齿轮是汽车的核心传动部件, 其加工质量的优劣对总成乃至整车的振动噪声以及可靠性会带来直接影响, 有时会成为制约产品水平提高的关键因素。近几年, 无论是圆柱齿轮还是螺旋锥齿轮其制造技术水平在加工机床、检测手段、计算分析技术等方面都取得了长足进步, 其核心推动力是计算机数字技术的快速发展, 主要表现为装备和工艺两个方面的重大技术创新与应用。国内齿轮行业随着汽车制造业的发展, 通过大量引进高端设备其加工能力接近国际先进水平。

国产齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列, 目前也已开发出技术含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床, 但国产齿轮机床总体制造水平在精度、寿命、稳定性、数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距, 目前国内齿轮加工行业的精加工, 特别是数控齿轮机床仍然以进口设备为主。如德国普发特公司、瑞士莱斯豪尔公司的圆柱齿轮滚齿、磨齿机等, 美国格里森公司、德国克林贝格公司 (含原瑞士奥利康) 的螺旋锥齿轮铣齿、磨齿、研齿机以及齿轮测量中心在国内仍居显著的优势地位。

数控技术的快速发展使齿轮制造设备发生了革命性的变化。传统齿轮特别是螺旋锥齿轮加工机床由于关联运动多且传动链长使得机床结构相当复杂, 多轴数控技术的引入不但简化了机床结构, 也使机床精度和刚度在设计上获得了极大的优化空间, 同时使加工能力拓宽和柔性功能增强。

预先修正补偿是将热处理、使用中齿轮受力等因素造成的变形量, 在加工中预先进行补偿。预先修正补偿量的确定过去全凭试验测量, 现在可以采用计算机数值模似与试验测量相结合, 大大缩短了新产品开发周期。预先修正补偿包括热处理变形预先修正补偿、结构和装配误差的预先修正补偿、噪声和寿命的预先修正补偿、工况载荷的预先修正补偿。不管齿轮加工设备进步到什么程度, 针对齿轮在加工、使用中造成的变形进行预先修正补偿是齿轮工作者永恒的研究课题。

4 焊接技术

焊接是现代机械制造业中一种必要的工艺方法, 在汽车制造中得到广泛应用。汽车的发动机、变速器、车桥、车架、车身、车厢六大总成都离不开焊接技术的应用。在汽车零部件的制造中, 点焊、凸焊、缝焊、滚点 (凸) 焊、焊条电弧焊、CO2气体保护焊、氩弧焊、气焊、钎焊、摩擦焊、电子束焊和激光焊等各种焊接方法, 由于点焊、气体保护焊、钎焊具有生产量大, 自动化程度高, 高速、低耗、焊接变形小、易操作的特点, 所以对汽车车身薄板覆盖零部件特别适合, 因此在汽车生产中应用最多。在投资费用中点焊约占75%, 其他焊接方法只占25%。

(1) 电阻点 (凸) 焊技术

电阻点焊工艺是一种高效的焊接方法, 广泛应用于汽车制造中。其应用场合主要有白车身、储气筒、油底壳、减振器等焊接总成。例如, 在一辆Passat车身上有电阻焊焊点5 892个。

目前, 汽车制造厂商所采用的阻焊设备的次级输出主要以工频交流和直流两种, 其额定功率一般在63 kVA以上, 最高的达400 kVA或更高, 电能消耗较大;阻焊控制器大部分为天津陆华科技开发公司生产的WDK或HW系列控制器和少量的KD7和KD9型控制器。在点焊过程中, 如果能保证焊点的100%合格, 每台车身可减少焊点数量约200点, 即可节约成本约80元。点焊质量的可靠性和一致性非常重要, 该项技术受到国内外学者的广泛关注和研究。

点焊和缝焊电极的使用寿命直接影响着汽车制造成本和焊接质量, 在镀层钢板的焊接中尤其严重。点焊电极材料主要包括:铬锆铜、弥散强化铜、铍青铜等。弥散强化铜合金材料, 其常温和高温下硬度、导电率均优于铬锆铜材料。采用弥散强化铜电极其使用寿命是铬锆铜电极的2～4倍。但其成本高于铬锆铜材料。在国内汽车制造厂主要采用铬锆铜电极, 有少部分合资公司采用弥散强化铜电极。但主要依赖进口。为了提高电极的使用寿命, 国内外学者正在研究涂层电极的应用, 据报道其使用寿命与常用的铬锆铜电极相比可提高5～6倍, 并且成本也较低。

目前, 电阻焊机大量使用交流50 Hz的单相交流电源, 容量大、功率因数低。发展三相低频电阻焊机、三相次级整流焊机和IGBT逆变电阻焊机, 可以解决电网不平衡和提高功率因数的问题。同时, 还可进一步节约电能, 利于实现参数的微机控制, 可更好地适用于焊接铝合金、不锈钢及其他难焊金属的焊接。另外, 还可进一步减轻设备质量。

由于国产的逆变点焊机的性能还不能满足使用要求, 现在国内的逆变点焊机主要依赖进口。在载货车车身制造中, 所采用的材料为08Al和镀锌板, 采用常用的点焊机即可。但在轿车车身制造中, 随着铝镁合金的使用量不断增加, 只有采用逆变点焊机才能获得较好的点焊质量。

(2) 弧焊技术

在汽车制造中, 大量采用弧焊工艺, 主要以MIG/MAG焊为主, 焊接电源主要采用晶闸管电源和逆变电源。目前, 焊缝跟踪形式有机械跟踪、电弧跟踪、CCD摄像、激光跟踪等方法。机械跟踪方法较容易实现, 精度相对较低;电弧跟踪、CCD摄像的精度相对较高, 对执行元件的控制精度要求较高。效果比较好的是用激光视觉传感器系统, 它能够自动识别焊缝位置, 在空间中寻找和跟踪焊缝, 寻找焊缝起、终点, 实现焊枪跟随焊缝位置自适应控制。轿车底盘零件的焊接使用焊缝自动跟踪技术, 电弧、电压跟踪传感, 该系统具有寻找焊缝起始点、终点及弧长参考点功能, 焊接过程中根据弧长的变化, 用电弧传感器控制电压自适应控制。对于轿车底盘零件采用大量的薄板搭接焊缝, 因无法寻找弧长参考点而不能应用这种方法。

高效弧焊技术。脉冲GMAW (P-GMAW) 、双丝MIG/MAG焊 (TwinWire, Tandem-Wire) 等代表了当前在汽车制造中应用的高效、高速焊接新工艺。这两种焊接方法与机器人相配合, 能充分体现高效化焊接的特点, 实现了机器人系统在空间的可达性和焊接速度之间的协同及完美组合。在Audi A8全铝合金车身框架结构的管状型材和接合点的焊接中, 均大量地采用了P-GMAW的工艺。双丝MIG/MAG焊有2种基本形式:一种是双丝焊接工艺 (Twin—Wire) , 2个焊丝都是采用同样的焊接参数;另一种是Tandem-Wire, 采用2个独立的喷嘴和2个独立的电源, 每个电弧有自己独立的焊接参数。机器人的铝合金脉冲MIG焊及Tandem的焊速分别为60～80cm/min、180～210 cm/min。由此看来, 大力发展双丝焊接工艺并与焊接机器人配合可大大提高生产效率。

(3) 摩擦焊技术

该焊接工艺为固态焊接, 焊缝热影响区相对较窄, 晶粒细小, 焊缝质量较易控制, 制造成本相对较低。半轴以焊代锻, 以摩擦焊代替CO2气体保护焊, 可以降成本。传动轴、万向转向节叉等零件均为CO2气体保护焊, 其生产效率相对较低, 若采用摩擦焊工艺, 不需填充任何辅助材料, 有利于作业环境的改善且减少污染。

在汽车零部件规模化生产中, 摩擦焊技术占有较重要的地位。据不完全统计, 美国、德国、日本等工业发达国家的一些著名的汽车制造公司, 已有百余种汽车零件采用了摩擦焊技术。国内济南重汽已实现铸钢桥壳和轴头的摩擦焊接。国内推广应用摩擦焊技术势在必行。

(4) 激光焊接

激光焊接的特点是被焊接工件变形极小, 零件的装配间隙很小, 对零件和工装的精度要求较高。由于国内汽车零件的精度较低, 重复精度较差, 对激光焊工艺的推广应用带来了一定的难度。目前, 在国内汽车制造中应用激光焊工艺的只有少数几个合资公司, 如上海大众、一汽大众等。由于激光焊能量密度高, 焊接深度/宽度比高, 其焊接质量比传统焊接方法高。在汽车工业中, 激光技术主要用于车身焊接、坯板拼焊和零件焊接。车身激光焊接工艺主要用于车顶焊, 其应用可以减噪和适应新的车身结构设计。Volvo公司是最早开发车顶激光焊接技术的厂家。如今, 德国大众公司在Audi A6、Golf A4、Passat;宝马公司的5系列;Opel公司的Vectra等车型均采用了此技术。欧洲各大汽车厂的激光器绝大多数用于车顶焊接。车身激光焊可以提高车身强度及动态刚度。

(5) 激光拼焊板

激光拼焊板可减轻车身质量, 降低成本, 减少零件数量, 提高安全性。此项应用最早源于Audi 100的底板拼焊, 目前已推广到几乎各大汽车公司。国内自首家激光拼焊板企业——武汉蒂森克虏伯公司在武汉成立以来, 由一汽集团公司、上海宝钢集团公司、日本住友商社联合投资1.8亿元建设的一汽宝友板加工配送公司于2004年12月16日竣工投产。一汽宝友公司是目前国内最大的激光拼焊板加工中心, 由瑞士引进的激光焊接自动线可为汽车公司提供剪切、落料、激光拼焊板及相关服务。该公司在几年内将形成1 000万件激光拼焊板的生产能力。一汽奥迪A6的前地板、上海大众的POLO轿车中央通道零件、上海通用的前门内板、广州本田ODYSSEY多功能轿车的前门内板等均使用进口拼焊板进行冲压。上海宝钢为了研究激光拼焊板技术, 引进了激光拼焊板生产设备。国内基本上掌握了拼焊板的变形特点和使用规则。

(6) 齿轮及传动部件激光焊

齿轮及传动部件采用激光焊代替电子束焊, 可减少变形、提高生产率。20世纪80年代末, 克莱斯勒公司的Kokomo分公司购进9台6 kW CO2激光器, 用于齿轮激光焊接, 生产能力提高40%。90年代初, 美国三大汽车公司已投入40多台激光器用于传动部件焊接。奔驰公司开始研究利用激光焊接代替电子束焊接。德国军用载货车的轴头和桥壳采用激光焊接。Volvo和大众公司用激光焊接塑料燃料箱;许多厂家利用激光精细焊接发动机上的传感器。

(7) 焊接机器人技术

焊接机器人是本体独立、动作自由度多、程序变更灵活、自动化程度高、柔性程度极高的焊接设备。具有多用途功能、重复精度高、焊接质量高、抓取质量大、运动速度快、动作稳定可靠等特点。焊接机器人是焊接设备柔性化的最佳选择。据2001年的统计, 全国共有各类焊接机器人1 040台, 76%在汽车制造企业。早在20世纪70年代末, 上海电焊机厂与上海电动工具研究所合作研制出4轴直角坐标焊接机械手, 成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接。这几年, 焊接机器人的数量增加很快, 如一汽的“捷达”车身焊装车间, 13条生产线的自动化率达80%以上;上海“汇众”采用焊接机器人143台;东风商用车车身厂总装线采用了6台点焊机器人, 3台自动焊机;一汽商用车车身厂10万辆新品驾驶室主焊线采用了21台点焊机器人, 点焊自动化率达95%;东风车身厂6万辆新品驾驶室总装线采用了10台点焊机器人, 自动化率60%。与发达国家相比差距仍较大, 法国雷诺汽车公司与日本日产汽车公司都采用了全机器人的驾驶室焊装线, 即驾驶室的装配、涂胶、点焊全部由机器人完成。

在国内, 点焊机器人上所配备的焊钳均为气动焊钳, 焊接时冲击力较大, 由于工件的重复精度较差, 电极处于凸缘边缘时, 焊钳易滑出, 严重时会损坏被焊工件。另外, 电极磨损量的监控反馈的精度较差, 影响焊接质量。在国外, 已逐步采用伺服焊钳, 来提高焊接质量。

(8) 铜散热器硬钎焊技术

20世纪90年代以后, 由于新型铜硬钎焊散热器比铝散热器的制造成本更低, 铜硬钎焊散热器具有钎焊速度快、导热性好、强度和刚度大、材料的回收和再生产利用率高等铝制散热器不可替代的优点, 为硬钎焊散热器小型化设计奠定了基础。但是, 铜硬钎焊炉的温升率高, 冷却速度必须严格控制, 对钎焊炉的精确控制要求较严。目前, 东风公司铜散热器的焊接采用了软钎焊工艺, 其焊缝的高温强度较低, 特别是在重型车上, 焊缝的密封性较差。一汽将在新型载货汽车上试用铜硬钎焊散热器。目前, Astro Air公司生产的铜硬钎焊散热器系统已经在公共汽车、载货车和其他工程设备中得到应用;日本NAJICO公司于2000年10月开始全面生产管带式铜硬钎焊散热器。

5 汽车涂装技术

汽车涂装不仅在减少涂装公害方面实现了跨越, 在降低涂装成本、提高涂装质量等方面发展也很快。某些新的技术概念已经开始了工业化应用, 汽车涂装技术多元化的时代已经到来。近几年, 我国汽车产销量已经跃居世界前几位, 国际几大汽车集团在我国的生产规模迅速扩大, 本土汽车产业也呈现跳跃式发展, 在合资汽车生产的拉动下, 主流厂家汽车涂装水平已经跻身国际先进行列。

(1) 新材料应用

以减少有机挥发物含量 (VOC) 和有害重金属为代表的环保型漆前处理材料和环保型涂料不断得到推广应用。在欧美, 新的涂装生产线已经全部普及应用环保型材料。在国内, 国外独资及合资的涂料生产企业在国内具备了加工生产水性中涂和水性面漆的能力。欧、美、日等国的汽车合资企业和我国几大汽车公司新的车身涂装生产线已经考虑应用水性中涂及水性面漆的可能性, 有的已经开始应用水性中涂和水性面漆底色。总体上就车身涂装而言, 前处理及底漆应用各国水平基本相当。中涂和面漆, 北美高固体分涂料、粉末涂料较普及, 水性涂料近几年也开始应用。欧洲水性涂料应用较普遍, 烘干规范和溶剂型完全相同。金属和塑料通用的水性底色开始应用、底色喷涂和罩光漆之间不需要红外烘干和冷却, 可以降低设备和生产运行成本;2K高固体分溶剂型应用比较普及, 适应VOC排放要求的同时, 抗擦伤性能进一步提高;粉末罩光漆应用不断改进, 已经成熟, 将进一步推广。日本水性涂料应用刚刚起步, 高固体分涂料和粉末涂料应用较少。中国涂料应用水平主流与日本相当, 但有些小汽车厂相对落后。目前, 车身涂装降低VOC效果最显著的是水性面漆底色的应用。

为适应减少能源消耗和简化涂装工艺, 降低涂装成本的需求, 在过去的几年中, 低温低渣长寿命前处理药剂、低温固化涂料、UV固化涂料、耐UV电泳涂料、可多涂层湿碰湿喷涂的涂料和将中涂与面漆合一 (Monocoat) 或将中涂与金属底色合一 (Premium Primer) 的涂料也得到发展和应用。例如, 日本对低温低渣长寿命前处理药剂、低温固化涂料等的应用比较普遍, 溶剂型多涂层湿碰湿涂料的应用也比较领先。欧美在水性多涂层湿碰湿涂料、单涂层面漆 (Monocoat) 和高效中涂 (Premium Primer) 、二次电泳涂料、UV固化罩光涂料、耐UV电泳涂料及自泳漆在汽车零部件上的应用开发等方面处于国际领先水平。低温前处理药剂、低温固化电泳漆和溶剂型三喷一烘涂料在我国已有应用, 但大部分仍使用传统的材料。

Henkel公司开发了基于氧化锆的转化膜不含法规限制的重金属和磷酸盐, 不产生残渣, 适用于多种金属处理, 不用加热, 在某些情况下可减少工序。目前, 这种转化膜的性能已经很接近锌盐磷化膜了, 此技术目前可以替代铁盐磷化, 在未来几年内将可替代锌盐磷化及工业化应用。NIPPON PAINT的新色数字化概念, 是基于通用型颜料和色浆, 借助于数字化和网络技术, 不但可以大大缩短新颜色面漆的开发周期, 而且可使新车生产到售后修补整个体系的新颜色在质量一致的前提下实现完全统一, 将使根据汽车用户需要立即供应新色面漆成为可能。PPG和Henkel公司都相继开发了可满足汽车车身要求的卷板前处理和防腐涂料, 使应用预涂钢板制造汽车车身成为可能, 这将大大简化汽车车身制造工艺, 可使汽车车身涂装实现零排放。

(2) 粉末喷涂工艺

粉末喷涂突出的优点是:无VOC排放, 无喷漆废水产生, 材料利用率高 (98%以上) , 喷漆室空调新鲜空气用量低, 运行费用大幅度降低。以前粉末喷涂的换色及回收粉的循环使用是个难题, 现在已经有圆满的解决方案。德国BMW公司自1997年以来, 应用粉末喷涂工艺已经累计生产100万辆, 他们已经陆续在德国和美国的工厂进一步普及。最近, 性能更好的UV固化粉末清漆应用技术也已经趋于成熟, 优良的抗擦伤性能和卓越的流平性, 可使清漆厚度从现用的55～60μm减少到30～35μm, 不但可以克服上一代粉末清漆必须厚涂的问题, 而且UV固化工艺效率比加热固化提高了数十倍。

(3) 二次电泳及耐UV电泳工艺

传统的车身电泳工艺必须在底漆上涂中涂层后才能涂面漆。二次电泳工艺是第二层用电泳替代中涂, 可节省费用48%, 减少漆渣和VOC排放。但在已有的典型工艺涂装线上无法直接应用, 所以没有很快推广。在开发了耐UV厚膜电泳涂料后, 使电泳和中涂合二为一成为可能, 目前耐UV电泳工艺在印度尼西亚已经应用于经济型轿车的涂装。

(4) 一体化及无中涂工艺

一体化涂装 (Integrated Coat) 工艺是采用与面漆同色的功能层替代中涂, 功能层与面漆底色湿碰湿喷涂, 在面漆线上完成, 生产过程简化, 省去了中涂烘干线。在此基础上, 又有无中涂工艺 (Primerless Paint System) 得到应用, 该工艺进一步简化, 将前述的功能层与面漆底色合一, 彻底取消了中涂线, 与耐UV电泳工艺比可以节省电泳漆40%。无中涂工艺涂层厚度最低, 材料消耗最少。DC公司Bremen工厂的一条线于2003年1月转换为无中涂工艺, VW、BMW、AUDI、FIAT等公司也已经开始或准备应用此工艺。我国有的汽车厂也在装饰性要求不高车身上不用中涂, 而没有对使用的底漆或面漆做任何改进, 这是以牺牲质量为代价的降成本, 不能称其为应用了无中涂工艺。

(5) 钢板和塑料制品一体涂装

车身的外饰件及部分覆盖件往往使用高分子材料, 由于传统的塑料涂装和金属涂装差异很大, 一般不在同一条线上进行, 这样经常出现同一辆车不同材质零件的面漆出现色差的问题, 多种控制色差的方法都不能彻底解决。欧美一些汽车公司在某些车型上应用可耐200℃的塑料翼子板可在电泳前或中涂前安装到白车身上完成中涂面漆一体喷涂。我国有的汽车合资企业已经与国外同步应用此技术。另有一种技术路线, 是开发可低温 (80～90℃) 固化的高性能中涂和面漆, 不但可以达到上述目的, 同时可以取消保险杠涂装线, 降低烘干能耗, 减少CO2排放。日本处于探索试验阶段。

(6) 模内复膜 (Insert Film) 技术

采用复膜技术制造的塑料覆盖件可直接装配。戴姆勒-奔驰公司在法国汉巴赫的SMART工厂已经应用这项技术, 车身金属结构可简化到只有底板和框架, 这样大大简化车身涂装工艺, 在降低涂装成本的同时, 使涂装的VOC排放达到7 g/m2左右。该技术在汽车内饰件 (如仪表板等) 装饰方面也可广泛应用。

(7) 新运输机设备

可使被处理车身旋转的新型多功能穿梭机 (Vario-Shuttle) 、滚浸运输机 (Ro-Dip) 和倒挂升降运输机诞生后, 在解决了这些问题的同时兼具传统运输机的所有优点。多功能穿梭机可单独控制升降和翻转轨迹, 可改变处理时间, 具有在一条生产线上实现多品种不同工艺的功能, 完全符合自动化柔性涂装生产的要求, 见图4～图6。

应用新型运输机可以使前处理及电泳装置槽体长度缩短, 容积减少, 这样不仅减少了首次投槽材料量, 同时降低了槽液搅拌和温控能耗, 而且可使装置长度大大缩短, 减少车间面积占用和设备投资, 减少涂装车身在线时间和数量。

(8) 多功能喷涂机器人

随着机器人技术的进步, 多功能喷涂机器人 (Vario-Robot) 得到应用, 显示出其功能方面的突出优点。不仅使标准的自动喷涂段喷杯数量由9支减少到6支, 标准喷漆室宽度由4.6 m减少到3.8 m, 可节能17%。旋转雾化技术已发展形成了3种模式, 即传统型、软喷型和硬喷型。采用软喷型和硬喷型更适合面漆底色喷涂, 可实现完全旋杯底色喷涂, 消除空气雾化喷涂的色斑和涂层不均问题, 同时喷涂传递效率提高30%左右。弹匣式旋杯系统 (VOLTAGE BLOCK SYSTEM) 把涂装机械人和传统的输漆系统彻底分离, 相当于将中转涂料罐和输送管做成独立一体化的涂料罐 (弹匣) 。此系统的突出优点是:水性涂料直接带电进行涂装, 提高了材料的利用率;同时适用于溶剂型涂料和水性涂料;只要增加弹匣即可实现临时的小批量颜色涂装;换色时只要更换弹匣即可, 在短时间内即可完成;因为换色时不需要清洗弹匣, 涂料和溶剂损失为零;换色时只需要清洗喷杯, 与其他系统相比, 清洗溶剂消耗减少93%以上, 更有利于节省资源;机械人手臂不再需要搭载换色阀和涂料泵送系统, 设备简洁易维护。但在安全性、设备维护保养和一次性投资方面与外部接电方式相比没有优势。欧洲大多采用外部接电模式, 弹匣旋杯系统在日本已经得到应用。

(9) 电泳过程参数及烘干室废气浓度控制

美国D u P o n t公司采用S P C (Statistical Process Control) 方法的监视、控制技术, 完美地改进电泳过程, 达到提高质量、降低成本的目的。电泳过程的槽液固体分、槽液温度、槽液pH值、槽液电导率、槽液液位、槽液颜基比、去离子水电导率、阳极液电导率、UF渗透率、冲洗液固体分、排放液固体分、膜厚等都可以采取这种方法精确控制。PPG公司开发了烘干炉NOx测量方法, 试验发现电泳烘干炉中NOx含量影响电泳漆膜的性能、颜色和表面张力, 随着NOx含量增高, 漆膜颜色趋于变绿和黄色且表面张力增大, 影响中涂或面漆对底漆的附着力。

(10) 对我国涂装技术发展建议

中国汽车涂装车间设计及制造水平近10年进步很快, 涌现出一批专业的涂装设备及机械化运输设备厂家。尽管综合能力还有较大的差距, 但可设计和承建大型涂装车间的专业公司已经可以与国外专业涂装公司同台竟标, 并显示出相当的竞争优势, 国产的自动涂装机已经开始实际应用。在自动化技术应用方面基本与世界先进水平保持同步。滚浸运输机、多功能穿梭机、多功能喷涂机器人等都已经得到应用。

要推广专业化分包管理。专业化分包管理是汽车厂的涂装车间由汽车厂、涂料厂、涂装设备厂或专门的管理公司共同管理。最近几年, 我国各大汽车厂纷纷以各自的方式进行简化管理的尝试, 其收效显著, 相信“专业化分包管理”会进一步得到推广。

涂装材料不但要在涂装过程中少、无三废排放, 而且在施工性能和涂膜性能上都有很大的提高, 使涂装工艺进一步简化, 能耗进一步降低。某些精确的工艺控制技术和节能环保技术开始应用, 并将进一步普及。完全可按工艺要求设计动作程序的运输设备和多功能涂装机械人的推广应用, 使车身涂装彻底告别了涂装设备对工艺的制约。中国汽车涂装技术的应用与国际水平的差距在不断缩小。几大汽车公司新的涂装线已经或接近达到国际水平。汽车涂料生产以国外技术国内生产为主, 汽车涂装生产线关键配套装备主要依赖进口。所以, 中国汽车涂装及涂装相关行业自主水平要与国际接轨还有较长的路要走。

(未完待续)