新能源汽车技术培训-法规
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more realistic 7
北美新能源汽车的政策导向-联邦
Corporate Average Fuel Economy (CAFE) • 1975年开始立法限制油耗，受70年代阿拉伯石油禁运的刺激 • 奥巴马总统2011年提出来严格的2025年目标 – 平均54.5 MPG • 13家大的汽车公司（占90%市场）同意该法案的签署
能力回馈和发动机助力功能
Honda’s ECO Assist System in Insight
23
Toyota’s Innovative Hybrid Vehicle Engine Technologies
24
哪种构型更好？
如何定义好？ 成本
总的趋势是系统的成本随电气化程度的增加而提 升
效率/节油率 双模式PS > PS > P2 > 串联
Nissan
Mazda
Toyota
Mercedes Benz
Subaru
Volkswagen Volvo
ZEV强制标准中允许使用的技术
1/22/2013
6
ZEV强制标准的执行
CARB ZEV programming – Moving Target
Very aggressive policy initially
(5.5) BEV Range Extender
Batter capacity is between PHEV and BEV Onboard small engine/generator set to recharge battery
(6) Battery Electric Vehicles (BEV)
Plug-in HEV 插电 EV (EVRE) 电动(增程）
N/A
Eaton Caterpillar HEV Truck
None
GM Volt Lotus Sol’n
-
-
GM BAS+
N/A
Honda Insight
Infinite M35h Toyota Prius
Sonata H
Ford Fusion
Cost
17
发动机自动起停（ESS）的工作原理
在车辆完全停下后关闭发动机，在驾驶员松开刹车后自动启动
ESS的系统构成
ESS的系统功能
电子机油泵提供变速器供油保持功能 稳压模块保持附件系统的正常供电 动力总成模式管理决定启动停机的时机
避免频繁的重起发动机 给用户提供打开和关闭该功能的选择
坡度检测功能提供道路环境信息
Source: McKinsey Analysis
28
28
Source: AVL presentation at SAE HEV Symposium
例也需要和总效率 可以购买该积分 不同的企业选择了不同的路线
为满足CAFÉ
10
第二章 技术发展
一、从微混，中混，强混到纯电动的技术特点和性价比 二、几种典型新能源动力系统的对比分析
国内外对新能源汽车的定位
中国定义的新能源汽车
普通混动
插电式 混合动力
纯电动
美国和欧洲的xEV
(HEV, PHEV, BEV) 电气化动力总成是重点
Original mandate requires 10% BEV in California by 1998
Higher ranked credits can fulfill lower ones Can partially use PZEV to fulfill ZEV mandate OEMs keep negotiating with CARB to make it
mandate
The ZEV Regulation requires large volume and intermediate volume vehicle manufacturers to
bring to and operate in California a certain percent of ZEVs (such as battery electric and fuel cell
Induction motor/generator ~ 10 kW Typically, the regular starter is used for cold starts
Some regeneration through BISG Saturn Vue Hybrid (GM BAS)
Low Voltage, Reasonable Cost
US M.P.G. L/100km
10
23.522
15
15.681
20
11.761
25
9.409ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30
7.841
35
6.721
40
5.881
45
5.227
50
4.704
福特的新能源发展战略
北美汽车技术在法规驱动下的发 展方向
为满足CARB ZEV强制标准 必须有一定数量的纯零排放车辆投放市场，
包括BEV，FCV 满足ZEV强制标准执行条件的清洁汽车的比
上坡停车时需要不关闭发动机或者提前开启
附件使用条件可以禁止发动机ESS功能
空调取暖
Medium Hybrid – High Voltage BISG
48V 和 110 V Belt Integrated Starter Generator (BISG)
Start-stop Regenerative brake Boost – load leveling State-of-art Li-ion battery
新能源汽车技术培训 介绍
第一章 法规的作用 第二章 技术发展 第三章 典型新能源产品 第四章 对环境的影响
第一章 法规的作用
CARB ZEV强制标准和CAFE不同的驱动方式
CO2排放立法的驱动
北美新能源汽车的政策导向-加州
CARB (California Air Resource Board) ZEV
燃料电池
FCV
13
动力系统电气化的分类
Type: Magnitude of Electrification
Series 构型
电气化的程度
Parallel
Power Split (Seriesparallel)
2-mode Power Split
Micro HEV 微混 Mild HEV 中混 Full HEV 强混
15
Level of Powertrain
Electrification
(3) 中混 Medium Hybrids
Crankshaft Integrated Starter Generator (CISG) or BISG
Typically ~ 120 V System with Electric Machine Capacity of between 10 – 20 kW replacing alternator
VW Jetta HEV
BMW H构EV型研究的重点
VW BMW
Prius PHEV Fusion Energi
None
None
N/A
GM 2-mode SUVs and trucks
GM 2-mode
None
Level of Powertrain Electrification
(1) 微混 Micro Hybrids - Start Stop Systems
Typically, the regular starter is used for cold starts Honda Civic and Accord Hybrids, GM BAS+
New technology Battery Systems used (Ni MH, Li Ion)
(4) 强混 Full Hybrids
21
48V 以上ESS的系统和功能
基本的ESS功能 48V锂离子电池 发电机成为启动和发电两用，附件皮带必须 保证传输双向力，轮系需要调整 发动机动态停机
模式管理判断驾驶员的停车意图（刹车+车速低） 发动机在车速完全到零之前停止
驾驶员改变主意（change of mind)情况下，可以 马上重新启动发动机
vehicles), clean plug-in hybrids, clean hybrids and clean gasoline vehicles with near-zero tail pipe
emissioZnEsV. = Zero Emission Vehicle
ZEVCFGH,ohoMPrLrndyZad2sEral0geV1er1AGVTMor-olPauunZmpuEefVacgtBHKLuearMitIyaennucrWtdrneVedrRdomailotuiesvmdeiineratCSeatValiotfuolFusrnCmiEae,Ve7.gc.NNTAVPreeTZeZEMadhEEVcPOiitVhVcsZG=leEB==N=VETPeVrN=aiagor(nAht7nisabd5-ilovtM-i9Zaoreh9nnetomcarhooelaidldZenEeseETmr)eloOeiecscrEhsagtinrrmoaniocnnils2oViVcs.ge5ieoGyhhcniaPicrcesVlaleedeertishtiasic,l lZeeaecroh Emission
Typically 12 V System Enhanced Starter in place of regular starter Popular in Europe, mainly on Manual Transmission Vehicles
New trend across models in NA Lead-Acid 12 V Battery with some active management
Battery capacity is large enough for reasonable EVRG Fully use the battery to drive the vehicle Nissan Leaf, Ford Focus
High Voltage, Rechargeable, Very High
(2) 轻混 Mild Hybrids – Enhanced Start Stop System with Regen
Typically 48 V System Belt Integrated Starter Generator (BISG) replaces the regular alternator
High voltage battery: 200-300 V Various Configurations of Full Hybrids
Simple Power split Hybrids implemented by Ford, Toyota Dual-mode Power split invented by GM
投资收益率低
15%
Ford STT
5%
20000
40000
60000
不考虑补贴政策的性价比：STT＞FHEV ＞48V ＞PHEV ＞HEV
80000 成本：RMB
考虑补贴政策（国家和地方）性价比：PHEV ＞ STT＞FHEV ＞48V ＞HEV
27
电池价格对市场接受的影响
• 当油和电池都很便宜是，不需要发展xHEV • 当油很贵时，发展BEV
性价比 比较复杂的问题 平台化的潜力，可移植性好 如果安装空间不受限制，P2最好
不同混合动力技术的成本和回本周期
不同混合动力技术的投资受益率的比较
节油率 （L/100km) 投资收益率高
6
Ford PHEV 带补贴
4
Ford FHEV
Ford PHEV
80%
35%
2
CIVIC MHEV
CA 48V
Larger battery capacity than HEV (high voltage) Can use extra electric charging station to fill the battery Can use onboard powertrain to drive vehicle and charge battery
Parallel hybrid from European manufacturers Series hybrid in heavy duty vehicles
High Voltage, Extra Cost
16
Level of Powertrain
Electrification
(5) Plug-in Hybrids (PHEV)
北美新能源汽车的政策导向-联邦
Corporate Average Fuel Economy (CAFE) • 1975年开始立法限制油耗，受70年代阿拉伯石油禁运的刺激 • 奥巴马总统2011年提出来严格的2025年目标 – 平均54.5 MPG • 13家大的汽车公司（占90%市场）同意该法案的签署
能力回馈和发动机助力功能
Honda’s ECO Assist System in Insight
23
Toyota’s Innovative Hybrid Vehicle Engine Technologies
24
哪种构型更好？
如何定义好？ 成本
总的趋势是系统的成本随电气化程度的增加而提 升
效率/节油率 双模式PS > PS > P2 > 串联
Nissan
Mazda
Toyota
Mercedes Benz
Subaru
Volkswagen Volvo
ZEV强制标准中允许使用的技术
1/22/2013
6
ZEV强制标准的执行
CARB ZEV programming – Moving Target
Very aggressive policy initially
(5.5) BEV Range Extender
Batter capacity is between PHEV and BEV Onboard small engine/generator set to recharge battery
(6) Battery Electric Vehicles (BEV)
Plug-in HEV 插电 EV (EVRE) 电动(增程）
N/A
Eaton Caterpillar HEV Truck
None
GM Volt Lotus Sol’n
-
-
GM BAS+
N/A
Honda Insight
Infinite M35h Toyota Prius
Sonata H
Ford Fusion
Cost
17
发动机自动起停（ESS）的工作原理
在车辆完全停下后关闭发动机，在驾驶员松开刹车后自动启动
ESS的系统构成
ESS的系统功能
电子机油泵提供变速器供油保持功能 稳压模块保持附件系统的正常供电 动力总成模式管理决定启动停机的时机
避免频繁的重起发动机 给用户提供打开和关闭该功能的选择
坡度检测功能提供道路环境信息
Source: McKinsey Analysis
28
28
Source: AVL presentation at SAE HEV Symposium
例也需要和总效率 可以购买该积分 不同的企业选择了不同的路线
为满足CAFÉ
10
第二章 技术发展
一、从微混，中混，强混到纯电动的技术特点和性价比 二、几种典型新能源动力系统的对比分析
国内外对新能源汽车的定位
中国定义的新能源汽车
普通混动
插电式 混合动力
纯电动
美国和欧洲的xEV
(HEV, PHEV, BEV) 电气化动力总成是重点
Original mandate requires 10% BEV in California by 1998
Higher ranked credits can fulfill lower ones Can partially use PZEV to fulfill ZEV mandate OEMs keep negotiating with CARB to make it
mandate
The ZEV Regulation requires large volume and intermediate volume vehicle manufacturers to
bring to and operate in California a certain percent of ZEVs (such as battery electric and fuel cell
Induction motor/generator ~ 10 kW Typically, the regular starter is used for cold starts
Some regeneration through BISG Saturn Vue Hybrid (GM BAS)
Low Voltage, Reasonable Cost
US M.P.G. L/100km
10
23.522
15
15.681
20
11.761
25
9.409ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
30
7.841
35
6.721
40
5.881
45
5.227
50
4.704
福特的新能源发展战略
北美汽车技术在法规驱动下的发 展方向
为满足CARB ZEV强制标准 必须有一定数量的纯零排放车辆投放市场，
包括BEV，FCV 满足ZEV强制标准执行条件的清洁汽车的比
上坡停车时需要不关闭发动机或者提前开启
附件使用条件可以禁止发动机ESS功能
空调取暖
Medium Hybrid – High Voltage BISG
48V 和 110 V Belt Integrated Starter Generator (BISG)
Start-stop Regenerative brake Boost – load leveling State-of-art Li-ion battery
新能源汽车技术培训 介绍
第一章 法规的作用 第二章 技术发展 第三章 典型新能源产品 第四章 对环境的影响
第一章 法规的作用
CARB ZEV强制标准和CAFE不同的驱动方式
CO2排放立法的驱动
北美新能源汽车的政策导向-加州
CARB (California Air Resource Board) ZEV
燃料电池
FCV
13
动力系统电气化的分类
Type: Magnitude of Electrification
Series 构型
电气化的程度
Parallel
Power Split (Seriesparallel)
2-mode Power Split
Micro HEV 微混 Mild HEV 中混 Full HEV 强混
15
Level of Powertrain
Electrification
(3) 中混 Medium Hybrids
Crankshaft Integrated Starter Generator (CISG) or BISG
Typically ~ 120 V System with Electric Machine Capacity of between 10 – 20 kW replacing alternator
VW Jetta HEV
BMW H构EV型研究的重点
VW BMW
Prius PHEV Fusion Energi
None
None
N/A
GM 2-mode SUVs and trucks
GM 2-mode
None
Level of Powertrain Electrification
(1) 微混 Micro Hybrids - Start Stop Systems
Typically, the regular starter is used for cold starts Honda Civic and Accord Hybrids, GM BAS+
New technology Battery Systems used (Ni MH, Li Ion)
(4) 强混 Full Hybrids
21
48V 以上ESS的系统和功能
基本的ESS功能 48V锂离子电池 发电机成为启动和发电两用，附件皮带必须 保证传输双向力，轮系需要调整 发动机动态停机
模式管理判断驾驶员的停车意图（刹车+车速低） 发动机在车速完全到零之前停止
驾驶员改变主意（change of mind)情况下，可以 马上重新启动发动机
vehicles), clean plug-in hybrids, clean hybrids and clean gasoline vehicles with near-zero tail pipe
emissioZnEsV. = Zero Emission Vehicle
ZEVCFGH,ohoMPrLrndyZad2sEral0geV1er1AGVTMor-olPauunZmpuEefVacgtBHKLuearMitIyaennucrWtdrneVedrRdomailotuiesvmdeiineratCSeatValiotfuolFusrnCmiEae,Ve7.gc.NNTAVPreeTZeZEMadhEEVcPOiitVhVcsZG=leEB==N=VETPeVrN=aiagor(nAht7nisabd5-ilovtM-i9Zaoreh9nnetomcarhooelaidldZenEeseETmr)eloOeiecscrEhsagtinrrmoaniocnnils2oViVcs.ge5ieoGyhhcniaPicrcesVlaleedeertishtiasic,l lZeeaecroh Emission
Typically 12 V System Enhanced Starter in place of regular starter Popular in Europe, mainly on Manual Transmission Vehicles
New trend across models in NA Lead-Acid 12 V Battery with some active management
Battery capacity is large enough for reasonable EVRG Fully use the battery to drive the vehicle Nissan Leaf, Ford Focus
High Voltage, Rechargeable, Very High
(2) 轻混 Mild Hybrids – Enhanced Start Stop System with Regen
Typically 48 V System Belt Integrated Starter Generator (BISG) replaces the regular alternator
High voltage battery: 200-300 V Various Configurations of Full Hybrids
Simple Power split Hybrids implemented by Ford, Toyota Dual-mode Power split invented by GM
投资收益率低
15%
Ford STT
5%
20000
40000
60000
不考虑补贴政策的性价比：STT＞FHEV ＞48V ＞PHEV ＞HEV
80000 成本：RMB
考虑补贴政策（国家和地方）性价比：PHEV ＞ STT＞FHEV ＞48V ＞HEV
27
电池价格对市场接受的影响
• 当油和电池都很便宜是，不需要发展xHEV • 当油很贵时，发展BEV
性价比 比较复杂的问题 平台化的潜力，可移植性好 如果安装空间不受限制，P2最好
不同混合动力技术的成本和回本周期
不同混合动力技术的投资受益率的比较
节油率 （L/100km) 投资收益率高
6
Ford PHEV 带补贴
4
Ford FHEV
Ford PHEV
80%
35%
2
CIVIC MHEV
CA 48V
Larger battery capacity than HEV (high voltage) Can use extra electric charging station to fill the battery Can use onboard powertrain to drive vehicle and charge battery
Parallel hybrid from European manufacturers Series hybrid in heavy duty vehicles
High Voltage, Extra Cost
16
Level of Powertrain
Electrification
(5) Plug-in Hybrids (PHEV)