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2016-12-08 17:51:35
汽车工程师 2016年8期
关键词:电动汽车电池汽车

电动汽车电池或将由无线轮毂电机替代

在第29届世界电动汽车大会、电驱动创新大会暨展览会(EVS29)上,科学家及工程师们再次聚焦无限轮毂电机,该项技术或促使未来电动汽车无需使用电池。

轮毂电机技术,即车轮内装电机技术,它的最大特点是将动力装置、传动装置和制动装置一起整合到轮毂内,得以将电动汽车的机械部分大为简化。此外,轮毂电机还可以实现更复杂的驱动方式。

东京大学的科学家已经开始研究无线轮毂电机,期待使用磁感线及电磁线圈通过空气传递能量,代替导电的物理电线。他们表示,无线轮毂电机的好处更多,而且电动汽车使用效率会更高。无线电动机不必担心电线漏电或者断掉,而且无线电动机还可以使用道路上的感应充电台直接对电动机充电,并存储能量。

截止到2015年,无线轮毂电机可以在20 cm范围内的空气中(无障碍物)传递能量,传递效率达95%,并驱动测试的小型汽车,速度可以达到72.4 km/h。

马自达发布精密转向系统

马自达公司展示了新研发的转向技术(GVC),充分研究了驾驶动态控制参数,使得转弯时扭矩更小、角度更小且更平稳,即便在高速运行时转弯也可不必减速。

GVC技术的重大突破在于通过传动系统来改善底盘动力学。该系统主要监测驾驶速度、节流阀位置及方向盘转动速率3个参数。稍微转动一下方向盘,系统就会发挥作用,在不到50 ms的时间里做出反应,通过延迟点火时机,精密地减少发动机扭矩。系统的主要功效是对前轮轮胎施加更多的垂直负载。

测试资料显示,由于GVC系统开启,方向盘运动减少,这说明每次转弯更精确,转弯期间需要更少的调整。而这就是马自达想要达到的目标:在几乎所有速度以及不同情况下,改善汽车转弯表现。据介绍,在光滑的地面上,GVC系统的表现更加明显。

大众发动机将用微粒过滤器以达欧洲标准

为达到欧洲严苛的排放标准,大众集团或将从2017年中期开始,在其柴油汽车中的涡轮增压直喷发动机上安装微粒过滤器。

按照欧6C的新标准,自2017年9月开始,欧盟内部,所有新批准的燃油驱动型车辆的颗粒物排放必须达到原先标准的1/10。

大众集团CEO表示,从2017年6月起,大众将在途观紧凑型SUV的1.4 LTSI发动机以及奥迪A5的2.0 L TFSI发动机上使用一种微粒过滤器,以期使微粒排放降低90%。据介绍,2022年之前,每年约有700万辆大众汽车将会使用这种微粒过滤技术。

尾气净化催化剂用新合金纳米颗粒

日本几家大学组成的研究小组宣布,发现钯(Pd)和钌(Ru)以原子水平混合的固溶型合金纳米颗粒(PdRu-NPs)显示出了与铑(Rh)同等及以上程度的汽车尾气净化性能。Rh属于贵金属,稀少而昂贵,其全球产量的80%以上被用于汽油车用三元催化剂。Pd和Ru这2种元素与Rh相比不仅资源量丰富而且价格低廉。

研究结果发现,在低温下用Rh以外的催化剂难以净化的NOx可利用PdRu-NPs有效去除,该合金显示出了非常高的催化剂性能,其水平与Rh相当,甚至在200℃以下的温度范围内还可超过Rh。另外,对于去除NOx以外的尾气成分(CO、丙烯),PdRu-NPs也显示出了非常出色的催化剂性能。

新能源汽车电池技术取得突出进展

天津大学与国内2家公司共同研发出一项名为“方形软包装5 A·h磷酸钒锂/石墨锂离子电池”的新技术。专家认为,该技术在电池低温性能等方面达到了国内领先和国际先进水平,将大大提高新能源纯电动汽车的续航里程、低温行驶及安全性等方面的技术水平。

该电池通过了工信部化学物理电源产品质量监督检验中心的针刺安全性检测,在针刺过程中,没有爆炸和燃烧,针刺试验后电池保持完整,显示出优良的安全性。在-30℃的环境条件下,能放出81%的荷电量;在50℃的环境条件下,能放出93%的荷电量,大大降低了由于温度环境的改变而给电动车带来的续航里程等方面的影响。而在容量方面,与常用的车用电池相比,单位质量下磷酸钒锂电池的容量要高26%左右,未来将有希望提高到40%~60%。

米其林推出2款新型SU V轮胎

米其林推出PrimacySUV旅悦和LTXForce 2款SUV专用轮胎。

旅悦采用米其林FlexMAX2.0技术,成功实现了即使在不同天气条件下,也能提升其安全性能。具体表现为:1)花纹块边缘使用倒角技术,确保了最大的接地面积;2)含有树脂成分的高柔韧性胎面橡胶,有效贴合地面;3)首次应用的圆形自锁片,有效提升抓地力,优化了干湿地的刹车性能。与上一代产品相比,旅悦的干湿地刹车距离均缩短了1.5 m以上,在湿滑路面上的过弯稳定性提高了6%,使它的安全性更加突出。

LTX Force具有三大突出特性:一是复杂路面上的出色牵引力带来的卓越干湿地通过性能,二是强悍的防穿刺与耐磨表现,三是特别延展的胎侧花纹给胎肩带来的额外安全保护。此外,LTX Force安全性能出众,无论是在里程寿命、湿地刹车表现及湿地过弯性能方面均表现优异。

科莱恩创新解决方案实现汽车减重

为了实现汽车减重,科莱恩使用HydrocerolR发泡剂开发了一种用于生产泡沫型热塑性塑料的创新解决方案,创造了一种更薄、更耐久的泡沫结构,能让制造商在实现表面质量的同时,减轻5%~20%的质量。

与其他由物理推进剂发泡的热塑性塑料相比,HydrocerolR作为一种化学推进剂能够显著提高产品的内外观特性。HydrocerolR简化了流程控制,降低压力,减小锁模力,实现了机器的小型化。这些特性意味着熔化材料所需的能量减少,通过降低能耗和缩短周期实现节能。

首个电动汽车电池更换系统国际标准正式发布

2016年7月12日,南瑞集团牵头编制的IEC国际标准《电动汽车电池更换系统第1部分通用与导则》(IEC TS 62840-1)正式发布。该标准的发布在国际上填补了电动汽车电池更换系统的空白,提升了中国在电动汽车充换电领域的国际影响力和话语权,在中国国家“一带一路”战略大背景下,对于中国装备、标准“走出去”具有示范意义。

从装备制造业发展看,本领域标准先行是开拓市场“走出去”的重要举措,通过主导更换电池标准的制定,规范电池更换系统、电池更换站、支撑系统、电池包等重要定义,标准化电动汽车电池更换系统的基本架构、组成、接口和分类,并给出电池更换系统的用例分析和解决方案,这些工作将推动电动汽车产业的健康发展,摆脱科研及产业发展中对国外标准的依赖,具有前瞻性和导向性作用。

全新汽车行业质量管理体系标准将发布

2016年8月9日,ISO组织和IATF共同发布消息,全新的汽车行业质量管理体系“IATF 16949:2016”即将在2016年10月正式发布,并将替代现有ISO/TS16949:2009标准。这将对汽车行业产生重大影响。

新标准IATF 16949:2016将引用并和ISO9001:2015版的结构和要求保持一致,同时包括IATF规定的汽车行业特殊要求。其将替代现有ISO/TS16949:2009标准的审核认证,与其紧密联系的新的IATF认证规则也将在2016年11月发布。

全球领先的检验、鉴定、测试和认证机构SGS表示:2017年10月1日以后,将不再进行ISO/TS 16949的审核(包括初次、监督、换证、机构转移),而需要按照IATF 16949:2016新标准实施审核;2018年9月14日以后,ISO/TS16949证书不再有效。

日产纯电动车电池再利用为存储设备

日产公司同能源管理公司伊顿展开合作,把不再适合电动车使用的电池变成法国Webaxys数据中心的固态能源存储设备。

伊顿把不超过4块日产Leaf电动车电池进行整合以打造名为93PMUPS的能源存储系统。该系统中的每一块电池能够储存约20 kW·h的能量,因此整个系统的4块电池可产生80 kW·h的能量。外界预计93PMUPS的成本约为1万欧元,而对于电池本身来说,电能的成本为400~500欧元/kW·h。

93PMUPS可用于能源管理中的峰值负载抑制以及被作为可替代能源,其另外一大潜在功能便是在发展中国家的未通电地区供应电力。

碳纤维复合材料技术运用到全新BM W 7系

在i系列新能源车型上,BMW率先采用高强度且轻量化的碳纤维复合材料CFRP批量生产乘员舱,这种比钢材轻约50%、比铝材轻约30%的材料可以大幅降低车身质量,抵消锂电池产生的车身额外质量。

全新7系车身B柱、车顶纵梁/前横梁、门槛梁、中央通道及C柱使用到碳纤维复合材料,与高强度钢一起构成驾驶室结构,提高了驾驶室结构强度与抗扭刚度,同时降低了车身质量。此外悬架系统、制动系统以及车轮部分的轻量化也让新7系非簧载质量降低15%,新车每扇铝合金车门减重10%,聚乙烯隔热/隔声材料等皆为轻量化设计,最终使得新7系整体最大减重达130 kg。

锂硫电池自主研制成功1 kW·h电池组比能量达332 W·h/kg

锂硫电池是一种原料储量丰富、环境友好、成本低廉的高比能量二次电池,也是最接近实用化的下一代二次电池技术。但是,单质硫是绝缘性材料、电极反应活性低且易流失、电池工程化技术相对缺乏等问题,严重阻碍了这种电池的实用化。

由中国科学院大连化学物理研究所开发的具有自主知识产权的“高比能量、大容量锂硫二次电池及电池组”在北京通过了由中国轻工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定意见为:项目技术总体达到国际先进水平,其中能量密度达到国际领先水平。第三方检测报告显示,新研制的35 A·h电池的比能量达到566 W·h/kg(25℃测量),39 A·h电池的比能量达到 616 W·h/kg(50℃测量),1 kW·h锂硫电池组的比能量达到332 W·h/kg。同时,大容量锂硫电池通过了采用电动汽车动力电池标准的第三方安全性能测试。

日本“无镜”汽车使用高科技代替反光镜

日本政府相关监管机构已经修改规定,允许自当地时间2016年6月17日起日本国内出现无镜汽车。

对于驾驶新手来说,摄像头所能捕捉到的图像要比传统后视镜更广,还能够避免传统后视镜存在的视野盲区。在过亮、黑暗甚至是下雨的环境中,显示屏可以通过数码修正为驾车者更为清晰地展示车后方的状况。以摄像头为基础的电子后视镜在质量上要比传统后视镜轻,这一点有利于汽车减重进而提升燃油经济性。此外,取消了传统的后视镜也能使得车身整体更为流线化。

日本市光工业研发的首款“无镜汽车”相关产品是一面内置式后视镜,命名为智能后视监视器,其具备2个功能:通过开关可控制该后视镜同传统镜面后视镜一样折叠或打开;其可以通过数字摄像头将车后的实时景象传送至车内的显示屏上。

固特异发布球形概念胎

固特异公司推出了一款专为自动驾驶汽车设计的概念产品——球形轮胎(Eagle-360),采用磁悬浮技术将其与车架进行连接。

球形加磁悬浮,使得车轮能以任何一个点为轴心,朝任何一个方向自转,因此汽车也获得了高度灵活性,能在平面上实现360°转向。装上这种车轮的汽车能够轻易泊进各种车位,通过更小的空间。磁悬浮的另一个好处是,可以为驾乘者带来平顺和安静的旅程。

车轮内置了动力系统和感应器系统,可将路面以及天气状况反馈给车辆控制系统或周围的车辆,以此提高行驶安全性。同时,胎面和胎压监控装置可帮助均衡轮胎磨损,延长行驶里程。Eagle-360的3D打印胎面模仿脑珊瑚形状,能像海绵一样伸缩自如。在干燥路面时,轮胎会自动变硬,降低摩擦;在湿滑路面时,胎面则变软,减少打滑现象。

新型轮胎可让汽车横向滑动旋转

在某些情况下,如果平行停放汽车,之后前后车辆靠得很近,会让用户无法将汽车开出车位。现在某发明家展示了一套新的轮毂和轮胎,允许汽车以令人难以置信的方式移动。

轮胎本身可以在车轮轮毂上移动,让汽车横向滑动和旋转,看上去汽车像被千万只蚂蚁移动。这些全能车轮采用螺栓固定,并可以安装在任何汽车上。轮胎本身和普通轮胎使用相同的橡胶及凹槽设计,让汽车可以安全地在道路上行驶。这种轮胎的运行速度可以通过速度控制器改变齿轮比进行调整。

捷太格特发布前驱车差速器

日本捷太格特公司公布了适配于前置前驱(FF)汽车的机械式限滑差速器(LSD)“torsen”。

与普通的差速齿轮相比,torsen等机械式LSD的价格较高,但能实现扭矩矢量分配功能,改变左右后轮的驱动力分配,以控制偏航力矩。在高速行驶时可稳定地转向。此外,前轮增加差速器的好处还可使外轮的驱动力比内轮大,从而能以较小的转向角按照目标路线顺利转弯。

不过,在FF车上配备机械式LSD时,扭力转向容易增大。尤其是低速大幅转向时,方向盘容易给人不容易返回的感觉。为了防止扭力转向,捷太格特利用电动助力转向系统(EPS)来控制施加给方向盘的扭矩,以消除扭力转向。

德国FEV开发汽/柴油发动机均可使用的可变压缩机构

有望获得减少泵吸损失、减排NOx效果的柴油发动机低压缩化相关研发正在进行中。

在人与车科技展上,FEV展出了2级可变压缩机构,该机构通过在连接活塞与曲柄轴的连杆内部嵌入利用油压工作的连接机构,使支撑活塞的活塞销支撑部转动,由此使连杆的中心部长度(两端部各自中心间的长度)发生变化,从而改变燃烧室的尺寸。由于连接机构本身不受燃烧压力影响,因此可轻松使活塞销座顶点发生变化。

油压由曲柄轴的轴颈部供给,使活塞座顶点发生变化的连接机构通过驱动连杆底部的切换气门来切换。为此,在缸体底部安装了用来使气门滑动的导轨,导轨本身利用电机和齿轮驱动,在活塞销座到达下止点时,连杆底部在导轨间穿过,由此完成气门的切换。

该机构的特点是易于导入,使用已有的缸体、活塞及缸头,只需更换曲柄轴及连杆,追加油压切换用连接机构即可配备。

未来环保汽车可望用水果纤维塑料打造

巴西的研究人员研发出了一种由水果纤维强化的塑料,并且已经通过了汽车制造商的测试,或许2年内就可以正式用在汽车制造业中。

研究人员表示,利用从菠萝或香蕉等水果中提取纤维制成的塑料拥有超强的坚固度,比一般塑料坚固4倍,但质量却要轻30%。这种用水果制成的材料在未来将可以用来制造各种汽车零件,包括仪表板和保险杠等。另一方面还能减轻车重,从而提高燃油的利用率。

比特斯拉快4倍充电技术诞生

电动汽车制造商Proterra申请了为电动巴士开发的快速充电专利。Proterra的高压空中充电系统采用了机器控制技术,巴士安装了自动驾驶软件,只要10 min就可以为100 kW·h电动巴士充满电,足以让循环巴士行驶约48 km。如果用250~1 000 V直流电充电,电流最高1 400 A,系统的充电速度是CHAdeMO快速充电标准的9倍,比特斯拉Supercharger快3~4倍。

大巴一般用老式输电架供电,但是输电架需要安装在汽车行驶的整条路线上,Proterra系统却是静止不动的,巴士运营商可以将系统安装在终点站或者加油站附近。

德国研发出划痕自修复特性涂料生产新方法

近年来,有关汽车车漆自修复涂料的研究发现,生物基原料使自修复成为可能。该生物基材料是聚轮烷,是一种珠链状分子,可以链接成自由的网络。由于其特殊的灵活性,非常适合平滑且有光泽表面较小裂纹的修复。通过分子的聚结,划痕和裂纹能够缓慢消失和愈合,因此不再需要喷漆后的打磨和抛光。但是聚轮烷是剧毒溶剂,对人体和环境有害。此外,为达到最佳效果,必须通过多个复杂的合成步骤,导致生产成本非常高,因此自修复涂料目前还很少用在工业上。

德国萨尔大学正在开展一项自修复涂料新方法的研究。初步结果表明,一种基于玉米淀粉的材料具有不使用有毒物质而能生产聚轮烷的必要属性。此外,通过新方法能明显简化生产过程,只需一个工作流程。这一成果将来有望应用于聚轮烷的低成本生产。

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