Разработка прогноза технологического развития отрасли гибридных автомобилей

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 19 Сентября 2013 в 20:45, курсовая работа

Краткое описание

Целью курсовой работы является разработка прогноза развития отрасли гибридных автомобилей в долгосрочной перспективе. Цель данного исследования весьма актуальна, поскольку прогноз является единственной возможностью каким-либо образом предугадать будущее положение вещей и организовать экономическую политику таким образом, чтобы в кротчайшие сроки вывести основные предприятия и экономику в целом из кризисной ситуации, в случае ее возникновения.
В связи с данной целью можно выделить следующие задачи:
Дать характеристику отрасли как объекта прогнозирования, научно-технического и технологического развития;
Определить технологические факторы, а также лимиты и ограничения развития отрасли;
Составить среднесрочный прогноз развития автомобильной отрасли в долгосрочной перспективе.

Содержание

Введение 3
I. Определение отрасли 5
1.1. Отрасль Гибридных автомобилей 5
1.2. Признаки принадлежности к отрасли 6
1.3. Основной продукт отрасли 7
1.3.1. Особенности продукта, определяющие его инновационность 7
1.3.2. Тенденции создания экологически чистого автомобиля 9
1.4. Классификация основного продукта отрасли 11
1.5. Потребители данной отрасли 15
1.6. Основные требования потребителя к основному продукту и характеристика производителей 16
Выводы по I главе 19
II. Характеристика истории становления и развития отрасли и ее современное состояние 20
2.1. Этапы жизненного цикла основного отрасли и характеристика этапов. 20
2.2. Современное состояние отрасли 23
Выводы по II главе 24
III. Современная структура отрасли 25
3.1. Основные производители 25
3.2. Технические и технологические характеристики типового представителя класса 26
IV. Анализ инновационного потенциала отрасли: ключевые технологические факторы развития отрасли 29
4.1. Ключевые факторы для потребителя 29
4.2. Характеристика основных технологий производства 31
V. Анализ инновационного климата отрасли: лимиты и ограничения развития отрасли 34
VI. Оценка возможностей роста инновационной активности в отрасли. 36
Заключение 37
Список литературы 39

Скачать полностью (288.98 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Прикрепленные файлы: 1 файл

курсовая работа.docx

— 292.46 Кб (Скачать документ)

Показатели

Характеристика показателей

Значения показателей

1. Экономная эксплуатация

Главным преимуществом является экономная эксплуатация. Чтобы достичь её, необходимо было искать баланс, то есть уравновесить все технические показатели машины, но при этом сохранить все полезные параметры обычного автомобиля: его мощность, скорость, способность к быстрому разгону, и множество других, весьма важных характеристик, заложенных в современных автомобилях. Мало того, способность накапливать энергию, в том числе не терять понапрасну кинетическую энергию движения во время торможения, а заряжать аккумуляторные батареи, помимо основных явных преимуществ, привнесло автолюбителям некоторые побочные «мелкие радости», например, меньший износ тормозных колодок.

На светофорах ДВС отключается - автомобиль едет на эл. двигателе, если плавно разгоняться с места, то до 40-50 км/ч можно ехать без бензина. При езде эл. двигатель помогает ДВС, при торможении ДВС так же отключается, задний ход практически всегда осуществляется без подключения ДВС, в пробках также используется электродвигатель. Всё это в совокупности и образует экономную эксплуатацию.

2. Экологическая чистота

Снижение расхода углеводородного топлива немедленно сказалось на экологической чистоте. Полная остановка работы двигателей в местах скопления автомобилей на дорогах городов, и прежде всего в пробках, имеет первостепенное значение. Применение же аккумуляторных батарей гораздо меньшей емкости, чем в электромобилях, снизила остроту проблемы утилизации использованных аккумуляторов. Развитие гибридной технологии в общественном транспорте и для грузовых автомобилей ещё больше улучшит экологическую обстановку городов.

Выброс СО2, г/км = 192

3. Хорошие ходовые характеристики

Теперь нет необходимости устанавливать двигатель из расчёта пиковых нагрузок эксплуатации. В момент, когда необходимо резкое усиление тяговой нагрузки, в работу включаются одновременно как электро-, так и обычный двигатель (а в некоторых моделях и дополнительный электродвигатель). Это позволяет сэкономить за счет установки менее мощного двигателя внутреннего сгорания, работающего основное время в наиболее экономном и благоприятном для себя режиме, или в случае использования последовательной схемы расходуется энергия запасённая в накопителях. Такое равномерное перераспределение и накопление мощности, с последующим быстрым использованием, позволяет использовать гибридные установки в автомобилях спортивного класса и внедорожниках.

Мощность, кВт (л.с.)	30(41)
При оборотах, об/мин	940-2000
Крутящий момент, Н·м	305
При оборотах, об/мин	0-940

4. Увеличение дальности пробега

Исключение половины заездов на заправочные станции, и даже большего количества таких заездов, при езде по городу, высвобождает у автовладельца некоторое количество времени.

Расход топлива:

В городе, л/100 км = 9,1

По трассе, л/100 км = 7,6

Средний расход, л/100 км = 8,1

5. Сохранение и повторное использование энергии

Устранён один из главных недостатков двигателя на углеродном топливе — невозможность возврата энергии обратно в углеродное топливо. Инженеры по транспорту давно пытались сохранить энергию движения при торможении, чтобы её повторно использовать. Например, применялись специальные конструкции с большим маховиком. Но только электрическую и гидравлическую энергию удаётся сохранить с минимальными потерями и достаточно дёшево. В качестве накопителя применяются аккумуляторы, гидроаккумуляторы и специальные конденсаторы.

В гибридных автомобилях предусмотрен режим электромобиля на скоростях менее 50 км/ч или до 2000 оборотов, после этого включается ДВС, а до указанной отметки ДВС работает на холостом ходу, попутно заряжая электродвигатель.

6. Обычная заправка топливом

У гибридного автомобиля устранён недостаток электромобилей – необходимость зарядки аккумулятора. Заправка осуществляется по привычной схеме, обычным углеводородным топливом, тогда, когда это необходимо, и дальнейшее движение можно немедленно продолжить.

Удельная масса, кг/кВт (кг/л.с.) 17(12,5)

Объем топливного бака 50 л

Средний расход, л/100 км 8,1

1.3.2. Тенденции создания экологически чистого автомобиля

Существует несколько подходов к созданию экологически чистых транспортных средств. Это и совершенствования традиционного двигателя внутреннего сгорания, но за свою более чем 100-летнюю историю он практически исчерпал пути кардинальной модернизации. Это и использования альтернативных источников энергии, например, водородных топливных элементов, но очень высокая стоимость этих элементов сдерживает их использование в автомобилестроении. Проводятся также разработки криогенных двигателей на жидком азоте. Но основным источником механической энергии на автомобиле, до сих пор, является двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Однако, во-первых, выбросы отработанных газов ДВС наносят окружающей среде непоправимый вред. Загрязнения вредными веществами воздух больших городов вызывает очень серьезную тревогу не только экологов, но и человечества. Во-вторых, уменьшение запасов нефти и газа, постоянное подорожание автомобильного топлива заставляет производителей транспортных средств вести активные поиски альтернативных экологически чистых источников энергии.

Анализ перспективных направлений развития экологически чистых транспортных средств показал, что известные автомобильные производители проводят исследования и разрабатывают несколько вариантов автомобилей с альтернативными источниками энергии:

- автомобили на водородных топливных элементах,

- криогенные автомобили на жидком азоте,

- пневмомобили,

- электромобили на солнечных батареях,

- электромобили с различными типами аккумуляторных батареи,

- автомобили с использованием инерциальных накопителях энергии,

- автомобили с использованием других альтернативных видов топлива.

Каждое из этих направлений имеет как свои преимущества, так и существенные недостатки, поэтому ни один из них не нашел свое широкое применение в современном автомобилестроении. По моему мнению, перспективным направлением развития экологически чистых транспортных средств в настоящее время является создание автомобиля с гибридной силовой установкой, который способен выполнить самые жесткие экологические требования, на 40-80% снизить расход моторного топлива и на 50-90% - выбросы углекислого газа в атмосферу.

1.4. Классификация основного продукта отрасли

Гибридные автомобили можно классифицировать по двум направлениям:

1. По типу взаимодействия двигателей

2. По типу емкостных батарей

1. Рассмотрим первый тип классификации.

По методу подключения двигателя и накопителя энергии к приводу схемы делятся на:

Последовательные (рисунок 1)
Параллельные (рисунок 2)
Параллельно-последовательные (рисунок 3)

Рис. 1. Последовательная схема.

1. Последовательная схема.

Последовательная схема – самая простая гибридная схема. ДВС используется только для привода генератора, а вырабатываемая генератором электрическая энергия заряжает аккумуляторную батарею и питает электродвигатель, который в свою очередь и вращает ведущие колеса. Это избавляет от необходимости устанавливать коробку передач и сцепление. Для подзарядки аккумулятора также используется рекуперативное торможении. Наиболее эффективна последовательная схема при движении в режиме частых остановок, торможений и ускорений, движении на низкой скорости, т.е. при езде в городском цикле.

Рис. 2. Параллельная схема.

2. Параллельная схема.

Параллельная схема – ведущие колеса приводятся в движение и ДВС, и электродвигателем (который должен быть обратимым, т.е. может выполнять функцию генератора). Для их согласованной параллельной работы используется компьютерное управление. При этом сохраняется необходимость в обычной трансмиссии, и двигателю приходится работать в неэффективных переходных режимах. Момент, поступающий от двух источников, распределяется в зависимости от условий движения: в переходных режимах (старт, ускорение) в помощь ДВС подключается электродвигатель, а в обычных режимах и при торможении он работает как генератор, заряжая аккумулятор. Таким образом, в параллельных гибридных схемах большую часть времени работает ДВС, а электродвигатель используется для помощи ему. Автомобили с параллельной схемой эффективны на шоссе, но малоэффективны в городе и они не позволяют сильно улучшить экологическую эффективность.

Рис. 3. Последовательно-параллельная схема.

3. Последовательно-параллельная схема.

Последовательно-параллельная схема совмещает в себе преимущества вышеуказанных схем, вместе с тем устраняя их недостатки. Основными недостатками последовательной и параллельной схем подключения двигателя является разграничение прав двух двигателей: электрического и ДВС. Решить эту проблемы смогла последовательно-параллельная схема, в основе которой лежит принцип обособленности двух двигателей друг от друга – ДВС привязан к передней оси автомобиля, а электромотор посажен на заднюю. В итоге каждый агрегат получает практически полную независимость, необходимо только немного скоординировать действия каждого мотора.

Такой вариант довольно прост и дешев: не требуется распределяющее устройство или специфическая трансмиссия. Любой автомобиль можно сделать таким гибридом, требуется лишь установить дополнительное оборудование на заднюю ось (если он переднеприводный с передним расположением ДВС) и связать все компоненты с электронным мозгом.

Более конкретизированная информация о типах гибридных автомобилей, их различиях представлена в Таблице 3.

Таблица 3 – Классификация гибридных автомобилей по типу взаимодействия двигателей

Тип 1

Тип 2

Тип 3

Низкое напряжение/Малая мощность. Традиционная система с 42 вольтовым аккумулятором, называемая маркетологами “умеренным” гибридом. Этот тип конструкции по сути нельзя даже назвать “гибридом” т.к. в автомобиле используется только одна двигательная система.

Останавливает двигатель во время остановок

Заряжает аккумулятор за счет торможения (так же называется рекуперативным торможением)

Электромотор не используется в качестве движущей силы

Высокое напряжение/Малая мощность. Система с небольшим (по запасу энергии) аккумулятором и небольшим электромотором, который включается в работу при разгоне автомобиля.

Останавливает двигатель во время остановок

Использует систему рекуперативного торможения

Электромотор играет вспомогательную роль

Высокое напряжение/Высокая мощность. Система с большой аккумуляторной батареей, небольшим электромотором, по крайней мере одним мощным электромотором и двигательной системой использующей оба источника движущей силы.

Останавливает двигатель во время остановок

Заряжает батарею за счет торможения

Позволяет использовать только двигатель внутреннего сгорания, только электромотор или оба одновременно.

2. Рассмотрим второй тип классификации гибридных автомобилей

В зависимости от используемых в аноде, катоде и электролите химических элементов изменяются и показатели аккумуляторов. В настоящее время в серийных гибридах можно обнаружить:

- никель-металл-гидридные;

-литий-металл-фосфатные;

-литий-полимерные;

- литий-ионные батареи.

Наибольшее распространение, безусловно, получил последний тип. Сегодня основной целью производителей аккумуляторов является повышение удельной емкости (емкости на единицу массы). Однозначного фаворита в этой группе определить сложно, каждый из химических источников тока еще далек от своих теоретических пределов. Определенно, именно от возможностей аккумуляторов во многом зависят способности гибридных автомобилей. Но значительное повышение эффективности аккумуляторов может сделать электрокары приоритетным видом транспорта, а тогда целесообразность гибридных автомобилей ставится под вопрос.

1.5. Потребители данной отрасли

Можно выделить четыре типа потребителей, существенно различающихся по принципу инновационных предпочтений. Информация о сегментации потребителей представлена в таблице 4.

Таблица 4 - Потребители отрасли гибридных автомобилей

Характеристики

Сегментация потребителей

Законодатели моды

Искатели выгоды

Соответствующие стандарту

Осторожные покупатели

Профиль сегмента

1. Защитники природы или мечтательные энтузиасты экологии

2. Эмоциональная и духовная мотивация для использования экологического продукта

3. Поиск конкурентного преимущества за счет зеленых инноваций

1. Экологические прагматики

2. Рациональная мотивация для использования зеленого продукта

3. Используют гибридные автомобили для увеличения эффективности снижения затрат

1. Экологические консерваторы

2. Подождут, пока гибридный автомобиль войдет в массовое потребление

3. Используют только те автомобили, которые стали принятым стандартом

1.Экологические скептики

2. Не верят в гибридные автомобили

1.6. Основные требования потребителя к основному продукту и характеристика производителей

Основные требования потребителей, предъявляемые к продукции – гибридным автомобилям, целесообразно представить в таблице (табл. 5).

Таблица 5 – Основные требования, предъявляемые потребителями к продукции и степень их удовлетворения

Требования	Степень удовлетворения требований и их характеристика
Потребность в экологической чистоте	Наиболее важная потребность в экологической чистоте автомобилей, удовлетворение которых не под силу двигателям внутреннего сгорания, является основополагающей всей отрасли гибридных автомобилей. Данная потребность, в последнее время, имеет широкое распространение: всемирные экологические стандарты Евро-5, которые регламентируют количество и токсичность выбрасываемых в окружающую среду вредных веществ, могут удовлетворить только автомобили, совмещающие в себе электродвигатель и ДВС.
Потребность в экономии	Гибридный автомобиль, также, очень экономичен. Имеется в виду не только цена, которая незначительно отличается от конкурентов на основе ДВС. Цены на нефть растут, топливо дорожает, всё большее число автолюбителей находит выход из складывающейся ситуации в переходе на гибридные автомобили, т.к. большую часть времени ТС работает на электродвигателе, который, к слову, в некоторых существующих моделях, можно подзаряжать и от обычной розетки, в то время как ДВС используется крайне редко, что значительно снижает расход топлива.
Потребность в достойных технических характеристиках автомобиля, таких как: - Разгон до 100 км/ч за минимальное время - Максимальная скорость - Объём двигателя и т.д.	Потребность в экологической чистоте, как отмечалось ранее, является первостепенной задачей конструкторов гибридных автомобилей. Однако, в последнее время всё больше видны продвижения и в остальных технических характеристиках автомобиля. Стоит заметить, что некоторые модели, по многим параметрам даже превосходят своих коллег с ДВС (подробная сравнительная характеристика будет приведена далее).
Потребность в минимизации шума при эксплуатации	В связи с минимальным задействованием ДВС гибридные автомобили практически бесшумны. Однако данная потребность имеет и обратную сторону. Как показывает статистика, гибридные автомобили имеют большую тенденцию к созданию аварийных ситуаций с пешеходами, которые попросту не слышат их приближения.

Информация о работе Разработка прогноза технологического развития отрасли гибридных автомобилей