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新能源车整车制造


简介

新能源汽车,是指采用非汽油、柴油、燃气等常规车用燃料作为动力来源(或使用常规车用燃料但采用了新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进,具有新技术、新结构的汽车。

种类

纯电动汽车

是指从车载储能装置获得电力,以电机驱动车辆行驶的汽车,即完全由可充电电池(如化学电池、超级电容、飞轮电池等)提供动力源的汽车。

大部分车辆直接采用电机驱动,有一部分车辆把电动机装在发动机舱内,也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子,其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,由于电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易,也已有了相关技术。

由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有关研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量,正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。有专家认为,对于电动车而言,目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程,与混合动力相比,电动车更需要基础设施的配套,而这不是一家企业能解决的,需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设,才会有大规模推广的机会。

  • 优点:技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电。
  • 缺点:蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购买价格较贵,至于使用成本,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的 1/3,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。

混合动力汽车

混合动力是指那些采用传统燃料的,同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。其行驶功率依据车辆行驶状态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。按照能否外接充电可以分为插电式混合动力汽车(PHEV)和非插电式混合动车汽车(MHEV)。

燃料电池汽车

燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料,通过化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,而不是经过燃烧,直接变成电能或的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍,因此从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是一种理想的车辆。

单个的燃料电池必须结合成燃料电池组,以便获得必需的动力,满足车辆使用的要求。

近几年来,燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂,如戴姆勒-克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布,计划在2004年以前将燃料电池汽车投向市场。燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。

与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点:

  1. 零排放或近似零排放。
  2. 减少了机油泄露带来的水污染。
  3. 降低了温室气体的排放。
  4. 提高了燃油经济性。
  5. 提高了发动机燃烧效率。
  6. 运行平稳、无噪声。

氢动力汽车

氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具,排放出的是纯净水,其具有无污染,零排放,储量丰富等优势,因此,氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比,氢动力汽车成本至少高出20%。中国长安汽车在2007年完成了中国第一台高效零排放氢内燃机点火,并在2008年北京车展上展出了自主研发的中国首款氢动力概念跑车“氢程”。

随着“汽车社会”的逐渐形成,汽车保有量在不断地呈现上升趋势,而石油等资源却捉襟见肘,另一方面,吞下大量汽油的车辆不断排放着有害气体和污染物质。最终的解决之道当然不是限制汽车工业发展,而是开放替代石油的新能源,燃料电池车的四轮快速又安静地滚过路面,辙印出新能源的名字——氢。

几乎所有的世界汽车巨头都在研制新能源汽车。电曾经被认为是汽车的未来动力,但蓄电池漫长的充电时间和重量使得人们渐渐对它兴味索然。而2009年的电与汽油合用的混合动力车只能暂时性地缓解能源危机,只能减少但无法摆脱对石油的依赖。这个时候,氢动力燃料电池的出现,犹如再造了一艘诺亚方舟,让人们从危机中看到无限希望。

以氢气为汽车燃料这种说法刚出来时吓人一跳,但事实上是有根据的。氢具有很高的能量密度,释放的能量足以使汽车发动机运转,而且氢与氧气在燃料电池中发生化学反应只生成水,没有污染。因此,许多科学家预言,以氢为能源的燃料电池是21世纪汽车的核心技术,它对汽车工业的革命性意义,相当于微处理器对计算机业那样重要。

  • 优点:排放物是纯水,行驶时不产生任何污染物。
  • 缺点:氢燃料电池成本过高,而且氢燃料的存储和运输的技术条件非常困难,因为氢分子非常小,极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外最致命的问题,氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气,如此一来同样需要消耗大量能源,除非使用核电来提取,否则无法从根本上降低二氧化碳排放。

分类

电动轿车

电动货车

电动客车

混合动力汽车的分类

根据内燃机、电动机和蓄电池的不同组合,混合动力电动汽车又分为串联式、并联式和混连式三类

串联式混合动力汽车(series hybrid electric vehicle,SHEV)

串联式油电混合系统(Series hybrid)是由一具功率仅供满足行进时平均功率的内燃机(也可以是外燃机)作为发电机发电,电力用以为电池充电及供电给电动机,车上唯一推动车轮的是电动机。如果在电动车的角度来看,这种设计可以“增”加电池行走里数的不足,故称为增程型电动系统;而其构造上动力输出的流程完全是一直线,所以又称串联式油电混合系统。 典型车型:BMW i3 增程款, 理想One。

并联式混合动力汽车(parallel hybrid vehicle,PHEV)

在并联式油电混合系统(Parallel hybrid)中,内燃机及电动机输出的动力各自透过机械传动系统传递而推动车轮,内燃机及电动机的动力在机械传动系统之前各自分开、互不相干,因此称作并联型混合动力。两者同时由电脑控制以达至协调。由于现有的并联混合动力系统大多数都不能单靠电力推动,往往会被分类为中度混合动力。 典型车型:宝马530Le,奔驰S500eL

混连式混合动力汽车(parallel series hybrid electric vehicle,PSHEV)

“混联式油电混合系统”(Series-Parallel hybrid),又称为“动力整合式混合动力系统或动力分配式混合动力系统”(Power-split hybrid)[9][10]系统同时拥有功率相当的引擎与马达,所以可依路况选择使用电动模式、汽油(或柴油)模式或混合模式;设有由内燃机推动的发电机,产生充电或电动机所需电力。兼俱并联式及串联式的功能及特性,因而得名混联式混合动力。 典型车型:丰田Prius。

代用燃料汽车

燃气汽车

天然气汽车

天然气汽车可分为压缩天然气汽车、液化天然气汽车和吸附天然气汽车。

液化石油气汽车

液化石油(liquid petrol gas,LPG)是一种在大气温度下,只要稍加压力(1.6MPa左右)便成为液态的碳氢化合物的混合物(主要成分为丙烷和丁烷)。将石油气在低压状态下以液态在车载储气瓶中作为燃料的汽车称为液化石油气汽车。

醇类汽车

醇类汽车主要是甲醇和乙醇,以甲醇为燃料的汽车成为甲醇汽车,以乙醇为燃料的汽车成为乙醇汽车。醇类燃料可以与汽油或柴油按一定比例配置成混合燃料,也可以直接采用醇类燃料作为发动机的燃料。

生物柴油汽车

生物质是指由光合作用而产生的各种有机体,包括所有的动物、植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物钟的一种能量形式,以生物质为载体,它直接或间接地来源于植物的光合作用,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。是一种再生能源。

流程

冲压工艺流程

上料⇒分张(磁力/气刀)⇒机器人拆垛⇒皮带输送⇒板料清洗⇒皮带输送⇒板料涂油⇒皮带输送⇒板料对中⇒机器人上料⇒1#拉延压机冲压⇒零件传输(七轴直线机器人/旋转六轴机器人/单臂crossbar/双臂crossbar)⇒2#压机冲压⇒零件传输⇒3#压机冲压⇒零件传输⇒4#压机冲压⇒零件传输⇒5#压机冲压⇒机器人下料⇒线尾皮带机⇒人工质检⇒人工装箱⇒入中转库

视频1:德国KUKA+西班牙FAGOR

波浪传导式(Wave line)冲压自动化生产线

视频2:德国KUKA+德国SCHULER

8轴横摆式(8-axis crossbar robots)机器人冲压生产线

涂装工艺流程

擦净+气封⇒手工喷涂⇒自动喷涂⇒检查补漆⇒流平⇒中涂烘干⇒强冷⇒中途检查打磨⇒进面涂

面涂工艺

打磨擦净⇒BC喷涂⇒流平⇒CC喷涂⇒流平⇒面漆烘干⇒强冷⇒修复抛光⇒注蜡⇒终检⇒送总装

总装工艺流程

涂装合格车身⇒内饰线⇒底盘线⇒最终线⇒完整性检查(合格继续,不合格返修)⇒检测线⇒路测⇒淋雨⇒总检⇒入库

工艺

新能源乘用车汽车制造工艺,分为冲压,焊装,涂装,总装四大工艺,这与传统汽车整车制造基本相同,只有总装工艺在电机,电控系统与动力电池包装配工艺上与传统汽车有所区别。

  1. 冲压:冲压是所有工序的第一步,每一个工件一般要通过几个工序来完成。只要把各种各样的模具装到冲压机床上就可以冲出各种各样的工件,模具的作用是非常大的,模具的质量直接决定着工件的质量。每一个工序大多都是先经过冲压成形,然后再经过冲孔、切边、翻边等工序,最后才会成为所需要的工件。冲压成形由冲压机床和模具实现,一般的冲压机床有1600吨、1000吨、800吨、500吨的,甚至还有2000吨及更大吨位的。
  2. 焊装:冲压好的车身板件局部加热或同时加热、加压而接合在一起形成车身总成。在汽车车身制造中应用最广的是点焊。点焊适于焊接薄钢板,操作时,两个电极向两块钢板加压力使之贴合并同时使贴合点通电流加热熔化从而牢固接合。焊好整个轿车车身,通常需要几千个焊点。焊点的强度要求很高,每个焊点可承受5kN的拉力,甚至将钢板撕裂,仍不能将焊点部位分离。另外也大量的采用铆接的方式加工车身。
  3. 涂装:涂装对于汽车制造来讲有两个重要作用,第一是对汽车防腐蚀,第二是给汽车增加美观。涂装工艺过程比较复杂,技术要求比较高。主要有以下工序:漆前预处理和底漆、喷漆工艺、烘干工艺等,整个过程需要大量的化学试剂处理和精细的工艺参数控制,对油漆材料以及各项加工设备的要求较高。
  4. 总装:总装就是将车身、发动机、变速器、仪表板、车灯、车门等构成整辆车的各零件装配起来生产出整车的过程。一般的总装车间主要有四大模块,即前围装配模块、仪表板装配模块、车灯装配模块、底盘装配模块。经过各模块装配和各零部件的安装后再经过车轮定位、车灯视野检测等检验调整后整辆车就可以下线了。

相对于新能源乘用车,新能源商用车因其自身品种多、小批量、大尺寸、客户定制化要求多等特点,在自动化制造方面与乘用车制造相比低很多。目前多采用“手工打造”的方式进行生产和装配,但工艺路线与乘用车基本相同分为冲压、焊装、涂装、总装四种基本工艺。

技术

动力电池技术

电机技术

整车控制技术

设备

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安全标准

详见标准:《汽车侧面柱碰撞的乘员保护》,《汽车防抱制动系统(ABS)性能检测方法》

行业

国内的新能源商用车领域大致可以分为新能源客车(含公交、旅游巴士、校车等)和新能源专用车(含新能源卡车、新能源环卫车等特殊用途车辆)。

国内新能源客车领域主要有宇通客车、比亚迪、中通客车、银隆新能源、中车电动等企业,各企业产品发展方向各不相同。

宇通客车,全称郑州宇通客车股份有限公司,成立于1997年,是中国目前客车市场份额占比最大的客车制造企业。

比亚迪,全称比亚迪股份有限公司,成立于1995年,是中国目前新能源汽车销量最高的汽车制造企业。最初通过制造手机电池起家,2003年进入汽车行业,2010年第一辆新能源商用车投入市场。

中通客车,全称中通客车控股股份有限公司,成立于1958年,1971年开始专业生产客车,是国内最早的客车生产企业和客车上市企业之一。

中车电动,全称湖南中车时代电动汽车股份有限公司,成立于2007年,是中国中车旗下子的公司,是中国第一家获得节能与新能源汽车整车生产资质的企业,也是中国第一家将高铁技术运用到新能源汽车领域的高新技术企业。https://zh.wikipedia.org/wiki/株洲中车时代电动汽车,而其汽车制造流程是由局部再到整体。

标准

编辑成员
11 人

张重远, Ken418, Sean, 青奈社, 逻辑, Chesley, 腾飞非标自动化设备, 数蚂蚁的稻草人, 沙雕, Andy, 艾尔弗雷德陈

评论(1)

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vitelling 2019-08-25 17:15:01
背景图是在法国的某处处理厂。
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