Разработка прогноза технологического развития отрасли гибридных автомобилей

 

На основании вышеизложенных данных построим исходную таблицу, характеризующую  жизненный цикл отрасли (Табл. 7).

Таблица 7 – Жизненный цикл отрасли

Этапы ЖЦ отрасли	Период (длительность)	Ключевая инновация
I этап	1838 - 1905      (67 лет)	Использование электрической  энергии в силовой установке  транспортного средства.
II этап	1905-1997 (92 года)	Использование в качестве силовой установки автомобиля двигателя  внутреннего сгорания.
III этап	1997 – наст./вр. (16 лет)	Использование параллельной системы гибридной установки, которая бы позволяла плавно переключаться с электромотора на ДВС
IVэтап	Наст./вр. и далее (неизвестно)	Использование экологически чистых технологий в силовой установке  автомобиля

Жизненный цикл отрасли удобно будет представить в виде S-образной кривой (гр. 1).

Произведено

Автомобилей, шт.

3 000 000

 

 

50 000

 

100

                              1838             1905                            1997            2013                   Период, годы

                                           I                          II                           III                      IV

График 1. S-образная кривая жизненного цикла отрасли

2.2. Современное состояние отрасли

 

На основании графика  S-образной модели жизненного цикла отрасли можно сделать следующие выводы о современном состоянии отрасли гибридных автомобилей:

Отрасль гибридных автомобилей  вот уже более ста лет имеет  тенденцию к росту и объёмы продаж продолжат увеличиваться  в будущем, на следующем этапе  жизненного цикла, когда на смену  гибридам «ДВС-электродвигатель» придут абсолютно экологически чистые гибриды, возможно, совмещающие в себе водородный двигатель, работу по внедрению которого в автомобиль ведутся достаточно давно. Отрасль гибридных автомобилей  находится в данный момент на последнем, 5-ом, технологическом укладе, развитие происходит в ногу с развитием  НТП, что сулит огромные перспективы  в дальнейшем развитии данной отрасли, с связи с чем на продукцию исследуемой промышленности растёт спрос, что можно видеть по графику её жизненного цикла.

 

 

 

 

 

Выводы по II главе

 

Во второй главе данной курсовой работы была рассмотрена характеристика истории становления и развития автомобильной отрасли и ее современное состояние в РФ. В первом пункте были выделены основные этапы развития основного отрасли. Было замечено,  что на каждом этапе развития автомобиля изменению подлежал именно двигатель машины, который в совокупности с гибридной силовой установкой и даёт гибридный привод автомобилям. Первым двигателем, совмещенный с силовой установкой, был паровой. Он не имел особого успеха, так как вскоре был изобретён первый автомобиль на основе ДВС. Далее в симбиоз с установкой включили электродвигатель, однако в связи невозможность обеспечения электромотора достойными характеристика, от данного гибрида пришлось отказаться. Завершающим этапом, на данным момент, является гибрид электродвигателя и ДВС, однако близится время, когда и его придётся заменить более совершенными двигателями, в основе гибридизации которых будет лежать абсолютная экологическая чистота.

По данным этапов жизненного цикла построен график жизненного цикла  отрасли, выраженный в форме S-образной кривой, выводы по которому о современном состоянии отрасли сделаны во втором пункте данной главы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Современная структура отрасли

3.1. Основные производители

 

Представим разграничение  основных производителей по объёмам  производства и реализации гибридных  автомобилей на мировой рынок  на диаграмме (диаграмма 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диаграмма 1 –  Основные производители отрасли  гибридных автомобилей

 

Из диаграммы видно, что  позицию основного производителя  гибридных автомобилей, как и 100 лет  назад, удерживает Toyota (37,5% от общего числа мировых продаж).

На сегодняшнее время  практически все прогрессивные  производители автомобильного транспорта проводят научно-исследовательские  работы по разработке и совершенствованию  гибридных силовых установок, так  как спрос на экономичные и  экологичные гибридные автомобили настолько превышает предложение, что в гибриды приходится перепрофилировать целые заводы. Но, кажется, что у производителей гибридных автомобилей нет единого взгляда на концепцию его создания. А некоторые автомобильные концерны, которые отстали в своих научно-технических разработках, разворачивают в прессе свои "антигибридные" компании, но при этом продолжают интенсивные работы по разработке и выпуску автомобилей с гибридными силовыми установками. Так, специалисты корпорации General Motors считают, что гибридный привод экономически целесообразен только на пикапах и автомобилях повышенной проходимости. Nissan вторит своим американским коллегам: "в гибридных автомобилей нет коммерческого смысла", но выпускает на рынок свою гибридную модель Altima, созданную по технологии фирмы Toyota.

3.2. Технические и технологические характеристики типового представителя класса

 

В Таблице 8 представлены некоторые, наиболее важные, технические и технологические характеристики гибридного автомобиля Lexus RХ400h. В основном весь принцип работы гибридной силовой установки показан на примере этого автомобиля. Также, в таблице для сравнения представлены ключевые характеристики автомобилей Lexus RХ300h, Lexus RХ330h, Lexus RХ350h.

Таблица 8 - Технические и технологические характеристики автомобилей

	Показатели	Значения	Ключевые характеристики	Сравнительные значения ключевых показателей  у бензиновых автомобилей
				Lexus R300	Lexus R330	Lexus R350
Характеристики  двигателя	Объём двигателя, см3	3311	+	2995	3309	3456
	Мощность, кВт(л.с.)/об	155(211)/5600		155(211)/5600	155(211)/5600	155(211)/5600
	Цилиндры	V6		V6	V6	V6
	Тип топливной  системы	Распределенный впрыск		Распределенный впрыск	Распределенный впрыск	Распределенный впрыск
	Тип топлива	Гибрид	+	Бензин	Бензин	Бензин
Трансмиссия автомобиля	Тип привода	4х4		4х4	4х4	4х4
	Тип трансмиссии (базовая)	5-АКПП		5-АКПП	5-АКПП	5-АКПП
Тормозная система и усилитель руля	Передние  тормоза	Вентилируемые диски		Вентилируемые диски	Вентилируемые диски	Вентилируемые диски
	Задние  тормоза	Дисковые		Дисковые	Дисковые	Дисковые
	Усилитель руля	Есть		Есть	Есть	Есть
Размеры	Длина, мм	4740		4740	4740	4740
	Ширина, мм	1840		1840	1840	1840
	Высота, мм	1680		1680	1680	1680
	Колея передняя/задняя, мм	1580/1560		1580/1560	1580/1560	1580/1560
	Колесная  база, мм	2720		2720	2720	2720
	Объем багажника, л	439		439	439	439
Динамика	Максимальная  скорость, км/ч	200	+	200	190	200
	Время разгона  до 100 км/ч, с	7,6	+	9	7.8	7.8
	Cd (Коэффициент лобового сопротивления)	0.35		0.35	0.35	0.35
Расход  топлива	В городе, л/100 км	9,1	+	16.9	12.4	-
	По трассе, л/100 км	7,6	+	9.4	9.4	-
	Средний расход, л/100 км	8,1	+	12.2	10.9	11.2
	Выброс  СО2, г/км	192	+	288	259	267
	Тип топлива	Гибрид	+	Бензин	Бензин	Бензин

 

Из вышеприведённой таблицы  можно сделать следующие выводы:

1. Как уже оговаривалось  ранее, гибридные автомобили имеют  множество сходств с автомобилями, использующих ДВС. В частности,  это схожесть проявляется в  характеристиках двигателя, трансмиссии,  тормозной системы и размерах  автомобиля.

2. Что же касается различий, то они, в некоторых показателях,  таких как объём двигателя,  максимальная скорость и время  разгона до 100 км/ч, не особо  отличаются от обычных автомобилей,  кое-где характеристики первых  даже немного превосходят характеристики  последних.

3. Существенные различия  видны в тех показателях, которые  и выделяют гибридные автомобили  из всей остальной автомобильной  промышленности. Так, используемый  в гибридных автомобилях тип  топлива существенно снижает  выбросы выхлопных газов в  атмосферу, что выгодно отличает  его от бензиновых конкурентов.  Также, в связи с тем, что  большую часть времени движения  гибридный автомобиль задействует  свой электродвигатель, существенно  снижается расход топлива как  на 100 км. в различных дорожных условиях, так и средний. Последние показатели, в связи с неуклонным ростом цен на нефть, являются одними из наиболее важных для потребителей.

Однако, помимо всего прочего, гибридный автомобиль имеет еще  ряд преимуществ, в связи с  установкой в двигатель автомобильной  гибридной системы, характеристика которой приведена в Таблице  9.

 

Таблица 9  - Характеристики составляющих автомобильной гибридной системы

Показатели	Значения	Ключевые характеристики системы
Максимальная мощность	±200 кВт (270 л.с. (DIN))	1. Сокращение  энергетических потерь.  Система автоматически останавливает двигатель на холостом ходу, не тратя энергию впустую, как в обычном случае. 2. Возврат энергии  и повторное использование. Энергия, которая в обычном случае потеряется в виде теплоты во время снижения оборотов двигателя и торможения, превращается в электрическую энергию, которая затем используется для питания стартера и электродвигателя.     3. Мотор-помощник. Электрический мотор помогает двигателю во время набора скорости. 4. Высокоэффективное управление работой. Система максимизирует выходной коэффициент полезного действия транспортного средства, используя электродвигатель, чтобы приводить в движение автомобиль при режимах работы на которых эффективность ДВС низка, и вырабатывая электричество при высокоэффективных режимах работы двигателя
Рабочее напряжение	650 В
Напряжение батареи	288 В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Анализ инновационного потенциала отрасли: ключевые технологические факторы развития  отрасли

4.1. Ключевые факторы для потребителя

 

Основными потребителями автомобильной  отрасли являются  физические лица. Их доля в продажах сегмента составляет 65-70 процентов, тогда как всего 25-35 процентов продаж приходится на организации  различных форм собственности. Основные потребители – лица в возрасте от 35 до 60 лет.

Автомобиль с гибридной  силовой установкой имеет следующие  преимущества по сравнению с традиционными  автомобилями:

• повышение экологической чистоты транспортного средства. Экологические показатели улучшаются за счет использования экологически чистой тяговой установки - электрического двигателя (одного или нескольких), а также за счет настройки ДВС на экологически чистый и экономичный режим работы;
• сокращения энергетических потерь за счет экономии топлива. Система управления автоматически останавливает двигатель внутреннего сгорания на холостом ходу, при движении по инерции и торможении, не тратя при этом топливные ресурсы, как в обычном случае;
• сокращения энергетических потерь за счет рекуперации энергии. Энергия, которая в обычном случае теряется в виде теплоты при торможении и при движении накатом (при холостом ходу ДВС) в гибридном автомобиле преобразуется с помощью тяговой электрической машины, переходит в режим генератора и преобразователя напряжения в электрическую энергию высоковольтной аккумуляторной батареи, которая затем используется для электропривода автомобиля или работы стартер-генератора;
• улучшение динамических характеристик автомобиля. Тяговый электродвигатель помогает ДВС при наборе скорости;
• оптимизация управления энергетическими потоками. Система управления автоматически управляет энергетическими потоками, увеличивая КПД транспортного средства. Например, тяговый электрический двигатель приводит в движение автомобиль при режимах ДВС, на которых его эффективность низка. ДВС, в свою очередь, лишний мощность превращает в электрическую энергию на высокоэффективном режиме работы.

 

Таким образом, мировой опыт создания экологически чистых транспортных средств свидетельствует о том, что наиболее удачным и конкурентоспособным конструктивным решением на сегодняшнее время является использование в автомобиле гибридной силовой установки. Автомобили с гибридной силовой установкой способны выполнить жесткие экологические требования, на 10 ... 80% снизить расход моторного топлива и на 20 ... 90% - выбросы углекислого газа в атмосферу. Гибридная силовая установка автомобиля - система эффективного взаимодействия двигателя внутреннего сгорания и тягового электрического двигателя. Данные характеристики являются ключевыми для соответствующих потребителей, так как они помогают решать основные технологические задачи, стоящие перед производством.