Resumen: La preocupación de la sociedad por el medio ambiente y la conservación de energía ha impulsado fuertemente el desarrollo de vehículos eléctricos híbridos. Este artículo primero resume el estado de desarrollo de los vehículos eléctricos híbridos en Japón y Estados Unidos, presenta su desarrollo en Japón y Estados Unidos y luego selecciona los principales vehículos híbridos comerciales y conceptuales, a saber, Honda Insight, Toyota Prius, Ford Prodigy, Daimler. Chrysler ESX3 y GM Precept, y se centró en comparar sus parámetros técnicos. Finalmente, se prospectan las perspectivas de comercialización y las tendencias de desarrollo de los vehículos eléctricos híbridos.
Palabras clave: Comparativa de vehículos híbridos
1 Introducción
Los vehículos híbridos combinan un motor de combustión interna, un motor eléctrico y una batería de una determinada capacidad mediante un control sistema. El motor eléctrico puede complementar el par requerido cuando el vehículo arranca y acelera, y también puede almacenar y absorber la potencia restante del motor de combustión interna y la energía de frenado del vehículo, reduciendo así en gran medida el consumo de combustible y las emisiones contaminantes. Aunque los vehículos híbridos no alcanzan cero emisiones, sus indicadores integrales, como potencia, economía y emisiones, pueden cumplir con los estrictos requisitos actuales y aliviar la contradicción entre la demanda de vehículos, la contaminación ambiental y la escasez de petróleo. Por lo tanto, a partir de la década de 1990, se desató en todo el mundo una tormenta de investigación sobre la energía híbrida. La japonesa Toyota tomó la delantera en la comercialización de vehículos híbridos y lanzó el Prius en 1997. Posteriormente, muchas empresas automovilísticas japonesas comercializaron varios vehículos híbridos. En Estados Unidos, poco después de la llegada al poder de la administración Clinton, con el fin de desarrollar una nueva generación de vehículos, el 29 de septiembre se lanzó el Programa de Asociación de Vehículos de Nueva Generación PNGV con el objetivo de desarrollar vehículos híbridos de bajo consumo de combustible. Sin embargo, el plan finalmente fue descartado y no logró su objetivo de lanzar un vehículo híbrido comercial alrededor de 2005.
2 Desarrollo de vehículos eléctricos híbridos en Japón
2.1 Plan de desarrollo gubernamental
La propiedad de automóviles en Japón ocupa el segundo lugar en el mundo. Debido a su densa población y su pequeño territorio, depende del petróleo importado para sus 65.438.000 habitantes. Por lo tanto, Japón concede gran importancia a la investigación y el desarrollo de EV/HEV. Ya en 1992, el gobierno japonés anunció que permitiría la comercialización de 200.000 vehículos eléctricos, pero esto no se materializó. En julio de 2001, Japón lanzó la "Acción de Popularización y Desarrollo de Vehículos de Baja Contaminación", incluyendo los EV/HEV como uno de los vehículos clave de baja contaminación y formulando políticas especiales para promover la promoción y aplicación de los EV/HEV. En 2002, se propuso limitar significativamente las emisiones de gases de cola a partir de 2005, y se formuló una norma de "nuevo límite de emisiones a largo plazo" que sirviera como regulación de emisiones para los automóviles nuevos vendidos después de 2005. El 26 de febrero de 2002, un comité especial en el campo del medio ambiente atmosférico del Consejo Medioambiental Central de Japón (un órgano asesor del Ministro de Medio Ambiente) presentó propuestas de consulta para las normas de emisiones de escape que se incluirían en este reglamento. La propuesta incluye una reducción máxima del 85% en material particulado (PM) y del 50% en óxidos de nitrógeno (óxidos de nitrógeno) respecto a las normas actuales. La aplicación de este Reglamento promoverá aún más el desarrollo de los EV/HEV. Según el ritmo de desarrollo actual, se espera que en 2010 alcance los 2.654,38 millones de vehículos.
2.2 Trabajo realizado por las principales compañías automovilísticas
1) Toyota
Toyota es el primer fabricante del mundo en producir oficialmente en masa vehículos híbridos. El Prius se vende en Japón desde 1997 y está disponible públicamente en Norteamérica, Europa y todo el mundo desde 2000. Actualmente, el Prius se ha lanzado en China. En 2001, Toyota lanzó en Japón la furgoneta híbrida Estima, el coche de lujo híbrido débil Crown y la camioneta ligera híbrida Dyna. Toyota ha comercializado 5 modelos. En la Tabla 1 se muestran los principales modelos híbridos vendidos por Toyota.
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El 30 de octubre de 2005, 165438 Toyota anunció oficialmente que las ventas acumuladas de vehículos híbridos Toyota superaron las 500.000. A finales de octubre de este año, las ventas globales habían. Se acercó a los 513.000 vehículos.
La Tabla 2 muestra las ventas acumuladas de vehículos híbridos Toyota:
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Para mejorar el rendimiento energético del vehículo y al mismo tiempo lograr bajas emisiones, en 2003, Toyota A nuevo Se introdujo una generación de propulsión híbrida sinérgica en el Prius de segunda generación. En 2005, amplió el alcance de aplicación de este sistema a modelos SUV con mayores requisitos de potencia: Lexus RX400h (llamado Harrier Hybrid en Japón) y Highlander Hybrid (llamado Kluger Hybrid en Japón).
2) Honda
En cuanto a vehículos híbridos, Honda vende actualmente dos marcas, una es INSIGHT lanzada en 1999 y la otra es Civic lanzada en 2001. Honda también busca la eficiencia energética en el desarrollo de vehículos híbridos mediante la investigación de nuevos motores y baterías de hidruro metálico de níquel; mediante el desarrollo de una nueva carrocería de aluminio liviano y un tanque de combustible de resina, el vehículo puede alcanzar el nivel más alto del mundo de 35 kilómetros por litro de gasolina; y las emisiones de escape de los vehículos Las emisiones pueden cumplir con los estándares más estrictos del mundo.
3 Desarrollo de vehículos eléctricos híbridos en Estados Unidos
3.1 Plan de desarrollo gubernamental
El embargo de petróleo de la OPEP de 1973 a los países occidentales dio un despertar al gobierno estadounidense. llamada de atención Una llamada de atención. En 1976, el presidente Carter firmó la Ley de Investigación, Desarrollo y Demostración de EV/HEV, que autorizaba al Departamento de Energía de EE. UU. a implementar y gestionar programas de investigación de EV/HEV. Sin embargo, no fue hasta principios de la década de 1990 que Estados Unidos realmente comenzó a investigar. en vehículos eléctricos. En octubre de 1990, el presidente Bush firmó la Ley de Aire Limpio, que regulaba estrictamente las normas de emisiones de los vehículos. Ese mismo mes, el gobierno de California también promulgó una nueva regulación que exige a los fabricantes de automóviles vender al menos dos vehículos de cero emisiones en California. En aquella época, sólo los vehículos puramente eléctricos podían cumplir los requisitos de los vehículos de emisiones cero.
En junio de 1991, se creó la Asociación Estadounidense de Baterías Avanzadas, cuyos miembros incluían a los tres principales fabricantes de automóviles de Estados Unidos (Ford, General Motors y Chrysler), el Instituto Estadounidense de Investigación de Energía Eléctrica y el Departamento de Energía de Estados Unidos, oficialmente iniciar una asociación entre el gobierno y las empresas para el desarrollo conjunto de una nueva era de vehículos eléctricos. En 1992, Massachusetts y Nueva York adoptaron formalmente las regulaciones de vehículos de cero emisiones de California. Ese mismo año, el presidente Bush firmó oficialmente la Ley de Política Energética, y la investigación y el desarrollo de EV/HEV se convirtieron en una parte importante de este proyecto de ley. Según esta ley, el gobierno federal asignó los primeros fondos al Departamento de Defensa para el desarrollo y demostración de EV/HEV. En 1993, la administración Clinton lanzó la Asociación para Vehículos de Nueva Generación, o PNGV, por la que exigía a los departamentos del gobierno federal comprar grandes cantidades de vehículos de combustible alternativo, incluidos EV/HEV, entre 1993 y 1995. PNGV ha formulado un plan de desarrollo de 10 años con el objetivo de producir vehículos de bajo consumo de combustible de 80 mpg (aproximadamente 3 l/100 km).
El 9 de octubre de 2002, antes de que finalizara el Plan 10, el Secretario de Energía de Estados Unidos, Spencer Abraham, anunció en una reunión a la que asistieron los jefes de las principales empresas automovilísticas que, según el Plan Nacional de Energía del Presidente Bush, Estados Unidos Estados Unidos Se decidió poner en marcha un nuevo proyecto de investigación automovilística llamado FreedomCAR, con objetivos a largo plazo de alta eficiencia, bajo precio y ausencia de contaminación. Investigar tecnología avanzada y eficiente de pilas de combustible, utilizando combustible de hidrógeno como energía sin ningún tipo de contaminación. El proyecto de reforma continúa llevando a cabo investigaciones especiales sobre vehículos eléctricos, pero la atención se centra en el desarrollo de vehículos eléctricos de pila de combustible de hidrógeno.
3.2 Auto concepto PNGV
Según el cronograma de PNGV, el período anterior a 1999 fue la etapa de concentración y concentración de tecnología, 1999 ~ 2001 fue la etapa de producción del auto concepto y 2001 ~ 2005. Fue la etapa de prototipo de producción. De acuerdo con el cronograma de desarrollo anterior, después de seis años de esfuerzos por parte de todas las unidades participantes, se lograron los objetivos a mediano plazo de PNGV. Ford y General Motors exhibieron sus conceptos híbridos diésel en el Salón Internacional del Automóvil de Detroit de 2000. El 22 de febrero del mismo año, DaimlerChrysler presentó su concept car híbrido PNGV en el Museo Nacional de Washington.
El plan PNGV finalizó en 2002 porque el objetivo de 80MPG era muy alto y los nuevos coches desarrollados no conseguían buenos resultados en términos de coste y no podían satisfacer las exigencias de precio de los usuarios, es decir, no tenían valor de mercado en un corto plazo. tiempo. Es más, PNGV todavía se limita a utilizar el petróleo como fuente de energía básica. Por tanto, se necesitan nuevos proyectos para lograr nuevos avances en este ámbito, centrándose en la nueva generación de energía para vehículos, y no limitándose a las tecnologías existentes y a los recursos combustibles actuales. Sin embargo, PNGV ha asumido el papel de líder mundial en el desarrollo de tecnología EV/HEV. A juzgar por su establecimiento e implementación, la nueva generación de automóviles se ha convertido en una parte importante del desarrollo estratégico de las empresas automotrices multinacionales y los países industriales. En la siguiente parte de este artículo, realizaremos un análisis comparativo detallado de estos tres HEV con el Prius y el Insight.
4 Comparación de los principales vehículos eléctricos híbridos de Estados Unidos y Japón
4.1 Comparación de parámetros básicos
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La Figura 1 es Japón Los diagramas de apariencia de los cinco HEV en los Estados Unidos son: ①Insight; presentado por el Honda de Japón; (2) el Toyota de Japón; ③Ford Prodigy; ① ② son vehículos HEV comerciales, especialmente el Prius. El volumen total de ventas global supera actualmente los 300.000. ③ ④ ⑤ es el concept car HEV planificado por PNGV, que se presentó en la parte anterior de este artículo. Estos cinco tipos de vehículos representan respectivamente la tecnología de mayor desarrollo de HEV en Japón y Estados Unidos, y son los más representativos en comparación. La Tabla 3 enumera los parámetros básicos de estos cinco HEV:
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Nota: La economía de combustible convertida en condiciones de funcionamiento CAFE es de 45 condiciones de funcionamiento en HWY y 55 condiciones de conducción urbana combinadas. , y el Precept tiene la mejor economía de combustible, alcanzando 80MPG (aproximadamente 3L/100km).
4.2 Análisis comparativo del ahorro de combustible
Utilización de energía del motor = energía eléctrica consumida por accionamiento eléctrico puro/energía consumida por el motor y el motor de combustión interna* * *Igual que energía de trabajo, energía del motor La relación de utilización también puede entenderse como la relación eléctrica pura. La Figura 2 muestra su utilización de la energía del motor. Comparando la Figura 3, podemos encontrar que no existe una relación directa entre la economía de combustible de los HEV y la relación eléctrica pura. El Honda Insight, el DaimlerChrysler ESX3 y el Ford Prodigy se denominan vehículos híbridos suaves (MHEV) porque tienen una relación totalmente eléctrica inferior a 23. El Toyota Prius y el General Motors Prius superan los 39 y por ello se denominan vehículos híbridos de servicio pesado (FHEV).
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La Figura 3 compara la economía de combustible de cinco HEV utilizando la energía consumida por unidad de masa por unidad de kilometraje (UCE) en kj/km/kg. Además, al probar la economía de combustible, cada vehículo tiene una carga de 300 libras. Por lo tanto, la UCE probada de esta manera puede reflejar mejor la economía de los vehículos híbridos bajo grandes cargas.
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Las figuras 2 y 3 también reflejan aproximadamente la relación entre UCE y la relación eléctrica pura. Si estos cinco vehículos se dividen en dos categorías: vehículos de gasolina y vehículos diésel, su economía de combustible es directamente proporcional a la proporción de vehículos eléctricos puros.
4.3 Comparación de economía de combustible con vehículos de referencia
Compara estos cinco HEV con locomotoras de combustión interna (CV) tradicionales de la misma potencia y analiza sus respectivas economías de combustible. Se seleccionan los siguientes autos como puntos de referencia de comparación: Toyota Corolla de 1.8 litros, Honda Civic HX de 1.6 litros y Ford Taurus de 3.0 litros. La Tabla 4 muestra que logran una mejor economía de combustible. En comparación con el CV, el HEV mejora la economía de combustible en los siguientes tres aspectos:
a) Conversión de energía del combustible más eficiente (como mejoras y modificaciones del sistema de energía, el motor de combustión interna siempre funciona a carga media
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b) Reducir la demanda de energía de los automóviles (como peso ligero, diversas resistencias);
c) Utilizar el almacenamiento de energía de frenado para recuperar energía.
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En la Tabla 4, en comparación con CV, la economía de HEV Prius e Insight es inferior a 65.438.000, y la economía del concept car PNGV es de más de 65. 438.000, especialmente Precept es 204,9. En comparación con el Prius y el Insight, el concept car PNGV logra una mejor economía de combustible porque el concept car PNGV apunta a lograr la mayor economía de combustible, independientemente de las restricciones de costos, y utiliza más materiales compuestos nuevos en mayor medida. El peso del vehículo se reduce significativamente. y el motor diésel de inyección electrónica se utiliza para mejorar la economía de combustible. Prius e Insight son vehículos HEV comerciales y la economía de combustible y el costo deben considerarse de manera integral. Entonces, solo en términos de economía, el auto conceptual de PNGV es mejor.
5 Conclusión
La tecnología híbrida avanzada y práctica tiene efectos evidentes de ahorro de energía y protección del medio ambiente. El uso de vehículos híbridos es la solución más práctica a los problemas energéticos y de protección medioambiental en esta fase. Sin embargo, dado que los vehículos eléctricos híbridos pueden cumplir los requisitos básicos actuales de protección ambiental a expensas de algunos beneficios ambientales, estructuralmente, se instalan dos sistemas de batería/motor y motor de combustión interna en un automóvil con un solo sistema, lo que no solo aumenta la coste del propio coche El peso también aumenta los requisitos para el proceso y control general. Además de estar limitada por la tecnología de baterías actual como los vehículos eléctricos puros (BEV), la fuente de energía de la energía híbrida sigue siendo el petróleo, lo que determina que la energía híbrida no sea la forma final de desarrollo de vehículos eléctricos. La cancelación del plan PNGV y del plan FreedomCAR en Estados Unidos para centrarse en el desarrollo de vehículos de pila de combustible ilustra este punto.
Sin embargo, las grandes ventas actuales de vehículos híbridos de varias de las principales empresas japonesas indican que los vehículos híbridos son una tecnología automotriz en transición de la era automotriz tradicional a la era de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno. Aunque no es una solución a largo plazo, se estima que habrá un ciclo de mercado largo de más de 20 años. Puede aprovechar al máximo la capacidad de producción existente de locomotoras diésel y promover la transformación y el desarrollo de la industria automotriz tradicional.
En definitiva, los vehículos híbridos se encuentran entre los vehículos tradicionales, los vehículos eléctricos puros y los vehículos de pila de combustible. Son un producto de vehículo eléctrico que conecta el pasado y el futuro, y que es económico y tecnológicamente maduro.
Comparación de vehículos eléctricos híbridos en Estados Unidos y Japón
Resumen: La contaminación ambiental y la conservación de energía han atraído cada vez más atención. Este artículo analiza brevemente el estado de desarrollo de los vehículos eléctricos híbridos en Estados Unidos y Japón. Luego seleccionamos dos vehículos híbridos comerciales de gasolina (Toyota Prius y Honda Insight) y tres prototipos híbridos diésel PNGV (Ford Prodigy, GM Precept y DaimlerChrysler ESX3) y comparamos sus características. Finalmente, discutimos y predecimos el futuro de los vehículos híbridos en la producción comercial.
Palabras clave: Comparación de vehículos eléctricos HEV
[Referencias]
Original de Antoni Szumanowski, compilado por Chen Qingquan y Sun Fengchun, Conceptos básicos de los vehículos eléctricos híbridos, Prensa del Instituto de Tecnología de Beijing, 2001.
2 Chen, PNGV y su concept car, World Automobile, Número 8, 2000
3 Yin Deshuang, Chen Tong, Análisis de las características técnicas del vehículo híbrido Toyota Prius, Shanghai Automobile, 2004 02.
4 Chen Qingquan, Estado actual y tendencias de los vehículos eléctricos, fabricación de maquinaria y automatización, febrero de 2003.
5 Von Ahn, Anant Vyas, Johan Andersson y Danilo Santini, Evaluación de vehículos eléctricos híbridos, Society of Automotive Engineers Paper, 2001. SP–1607
6 Anthony G. Grabowski, Alan K. Gaura, Medidas de reducción del peso del tren motriz del vehículo eléctrico híbrido Ford PRODIGY, artículo de la Sociedad de Ingenieros Automotrices, 2001. SP-1598