Прогнозирование научно-технического и технологического развития отрасли по производству гибридных автомобилей

 

Министерство  образования и науки РФ 

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение

высшего профессионального образования

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ»

==================================================== 

Институт  управления в промышленности, энергетике и строительстве

Кафедра инновационного менеджмента 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

на тему:

«Прогнозирование научно-технического и технологического развития отрасли по производству гибридных автомобилей». 
 

ВЫПОЛНИЛА

Студентка IV курса

очно-заочной формы обучения

группы «Управление  инновациями 4-1»

Кругляк П. А.  
 

РУКОВОДИТЕЛЬ  ПРОЕКТА

Устинов В.С. 
 

Проект принят на проверку

«___» __________________2012 года

Проект допущен  к защите

«___» __________________2012 года

Проект защищен  с оценкой

_________________________________

«___» __________________2012 года

_________________________________

^{(подпись  и ФИО проверяющего)} 
 
 
 
 
 
 

Москва  – 2012

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………….3

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ОТРАСЛИ………………………………………………………….………….....4

2. ХАРАКТЕРИСТИКА  ИСТОРИИ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ  ОТРАСЛИ И ЕЕ СОВРЕМЕННОГО  СОСТОЯНИЯ……………………………………………………………………6

3. СОВРЕМЕННАЯ  СТРУКТУРА ОТРАСЛИ…………………………………………………........10

4. КЛЮЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ  ФАКТОРЫ РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ………………........12

5. ЛИМИТЫ И  ОГРАНИЧЕНИЯ РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ………………………………………….13

6. МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ  ОТРАСЛИ И ЕЕ ОБОСНОВАНИЕ………………………………………14

7. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ  ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ  И МЕТОДЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ…………………………………………………………………………………………..15

8. СРЕДНЕСРОЧНЫЙ  ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ОТРАСЛИ И ЕЕ ДОЛГОСРОЧНАЯ ПЕРСПЕКТИВА……………………………………………………………………………………..…16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………………………...17

ЛИТЕРАТУРА………………………………………………………………………………………….18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ

     Кто  бы мог подумать, но первые, пусть  простые и медленные, гибридные  самоходные установки (автомобилями  эти устройства вряд ли получится  назвать) появились еще в позапрошлом  веке. В отличие от классических  авто современности, «гибридные»  транспортные средства того времени  приводились в движение силой  водяного пара, а максимальная  скорость такой системы на  колесах не превышала десятка  километров в час. Самый первый  «автомобиль», использовавший в  качестве движущей силы электрическую  энергию, в 1839 году сконструировал  шотландец Роберт Андерсон (Robert Anderson). К сожалению, в то время на изобретение внимание так никто и не обратил.

     Спустя 50 лет, на рубеже веков, в  летопись эволюции гибридных  авто свои имена вписали еще  два человека: уроженец Бельгии  Генри Пайпер (Henri Pieper), в 1905 году запатентовавший гибридную схему для авто, которая предусматривала использование электромотора наряду с бензиновым, и немец Фердинанд Порше (Ferdinand Porsche). История создания вторым машины Lohner Electric Chaise (Lohner-Porsche Mixte Voiturette) породила множество слухов и легенд.  Одни считают, что Chaise, повергнувшая в шок посетителей одной из ярмарок Парижа, приводилась в движение несколькими электрическими моторами и двигателем внутреннего сгорания с генератором, который это электричество производил. Сторонники другой версии истории Mixte Voiturette уверены, что автомобиль функционировал от перезаряжаемой 44-элементной батареи, заряда которой хватало примерно на 65 км пути. Несмотря на медлительность, «дилижанс» работал практически бесшумно.

     Совершенствуя свои разработки, Порше вскоре удивил мир первым в истории четырехприводным гибридным авто. Конечно, выпускать такие машины с их экономичностью и экологичностью было в то время удовольствием дорогим, поэтому со временем более дешевые классические авто и конвейерная революция Генри Форда (Henry Ford) вытеснили инновационные наработки конструкторов, оставив для них место лишь в павильонах музеев.

     Стремительный рост цен на нефть и газ в 1970-х заставил разработчиков и потребителей вновь обратиться к уже практически забытым мечтам конструкторов создать экономичное и универсальное средство передвижения. В этот период на улицах Западной Германии появились европейские гибриды VW Taxi производства Volkswagen. В 1992 году пресс-служба Toyota обнародовала данные о намерениях компании всерьез заняться разработкой максимально экономичных транспортных средств с низкими показателями загрязнения окружающей среды. Год 1997 ознаменовался выходом на японский рынок автомобиля Toyota Prius, символа современной «гибридизации». За 12 первых месяцев маркетологам компании удалось продать 20 тысяч этих машин. С началом нового тысячелетия Toyota начала поставки Prius за рубеж, тем самым проникнув на рынок США, одну из самых успешных площадок для продаж гибридных автомобилей в мире.

     Можно  сказать, что именно с создания автомобиля Toyota Prius в 1997 году начался выпуск гибридных автомобилей ведущими производителями по всему миру. 
 
 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ОТРАСЛИ.

     Гибридный автомобиль — автомобиль, использующий для привода ведущих колёс разнородную энергию.

     Современными автопроизводителями используется схема, позволяющая совмещать тягу двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя. Это позволяет избежать работы ДВС в режиме малых нагрузок, а также реализовывать рекуперацию кинетической энергии, что повышает топливную эффективность силовой установки.

     Первоначально  идея организации принципа «электрической  коробки передач», то есть замены  механической коробки передач  на электрические провода, была  воплощена в железнодорожном  транспорте и большегрузных карьерных  самосвалах. Причина применения  такой схемы обусловлена огромными  сложностями механической передачи  управляемого крутящего момента  на колеса мощного транспортного  средства. Это обусловлено тем,  что ДВС обладает определённой  нагрузочной характеристикой (зависимостью  отдаваемой мощности от частоты  вращения вала), которая имеет  оптимальные показатели только  в узком интервале, как правило смещённом в сторону высоких оборотов. Частичная компенсация этого недостатка происходит за счёт применения коробки передач, однако, она ещё более ухудшает общий КПД за счёт собственных потерь. Также, ДВС не может изменить направление вращения, чтобы обеспечить задний ход. Электродвигатель свободен от этих недостатков, плюс обеспечивает мгновенный запуск и остановку, и не имеет нужды в холостом ходе, что даёт ещё одно важное преимущество — отсутствие механизма сцепления. Поэтому электродвигатель не требует никакой трансмиссии, и в теории, может быть размещён непосредственно в колесе.

     Суть  нового принципа заключается  в том, что двигатель, работающий  на обычном топливе, приводит  в движение электрогенератор, и  через систему управления нужное  количество электроэнергии передаётся  на электродвигатели, приводя в  движение транспортное средство. Это похоже на электростанцию  на электромобиле, вырабатывающую  энергию для собственного движения. Суть схемы работы гибридного  автомобиля аналогична, но значительно  модифицирована, в первую очередь  добавлением аккумуляторной батареи,  только в отличие от электромобиля  менее ёмкой, а следовательно, более лёгкой.

     Главной  причиной начала производства  легковых гибридов был рыночный  спрос на подобные автомобили, вызванный высокими ценами на  нефть и постоянным повышением  требований к экологичности автомобилей. При этом совершенствование технологий и налоговые льготы производителям гибридов делает эти автомобили в некоторых случаях даже дешевле обычных. В некоторых странах владельцы гибридов освобождаются от уплаты дорожного налога и не платят за муниципальные парковки.

Производство гибридов не остановилось на создании только легковых авто. Так, работы советского ученого  Нурбея Гулиа привели к созданию прототипа гибридного автомобиля на базе автомобиля-грузовика УАЗ-450, где накопителем энергии являлся маховик, трансмиссией — особый вариатор. Это был один из первых «гибридов». В 1966 году удалось достичь экономии топлива до 50 %. В Курске в 1972-73 годах Н. В. Гулиа были проведены испытания городских автобусов с маховичными гибридными агрегатами и вариаторами. Кроме того были построены и испытаны гибридные силовые агрегаты для автобусов на основе гидропривода. В последних роль накопителя энергии играли баллоны со сжатым азотом и маслом. Несмотря на различные принципы действия этих «гибридов» эффективность их оказалась близкой друг к другу — расход топлива снижался примерно вдвое, а токсичность выхлопа — в несколько раз.

     На  сегодняшний день автобусы и грузовики с гибридными (дизель/электричество) силовыми установками разрабатывают и производят таки  компании как Chrysler, Volvo, Huyndai, Nissan.

     В конце прошлого века гибридные двигатели стали применять и в спортивном автомобилестроении. Все более стесненные технические регламенты гонок вынудили конструкторов гоночных машин обращать внимание на нетрадиционные методы увеличения их эффективности. Гибридная силовая установка — один из таких методов. Впервые об их применении стали широко говорить в конце 90-х гг. когда три команды «Формулы-1» вели разработки такой системы, позволявшей заряжать аккумуляторы при торможении, чтобы затем выдать энергию в виде дополнительного разгонного импульса. Тогда МАФ запретила работу над этими системами из опасения неконтролируемого роста расходов. Однако реалии современного мира заставили вновь обратить внимание на эти системы. С 2009 г. разрешено использование таких систем в гонках Ф1. Их применение сулит много преимуществ — лучшие характеристики торможения, возможность кратковременного увеличения мощности, что может быть использовано для обгона соперников, кроме того двигатель работает в более выгодных режимах.

     На данный момент существуют также гибриды с возможностью подключения к электросети. Такой автомобиль, так же называемый plug-in hybrid electric vehicle или PHEV включать в розетку не обязательно — но у владельца есть и такая возможность. В результате водитель получает все преимущества электромобиля без самого большого его недостатка — ограничения по пробегу за один заряд. Машину можно использовать как электромобиль большую часть пути, а как только заряд заканчивается, то включается небольшой бензиновый или дизельный двигатель и ваша машина едет дальше как обычный гибрид. Зарядка будет происходить в основном ночью, в часы, когда электроэнергия стоит дешевле. Примером PHEV является модель Chevrolet Volt, выпускаемая концерном General Motors с 2010 года. 

     
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. ХАРАКТЕРИСТИКА  ИСТОРИИ СТАНОВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ  ОТРАСЛИ И ЕЁ СОВРЕМЕННОГО  СОСТОЯНИЯ.

     Первая  версия гибрида, который использовал  электрическую энергию в качестве  двигательной силы, появилась в  1839 году. Разработал эту модель  основатель электромобилестроения Роберт Андерсон. Правда, изобретение первого гибридного электромобиля так и осталось незамеченным широкой общественностью и вскоре о нём забыли. Минуло долгих 67 лет, в течение которых были изобретены двигатель внутреннего сгорания, электромотор, аккумуляторная батарея и многие другие устройства. Двадцатый век принял эстафету технического прогресса от родоначальников автомобилестроения и уже в начале столетия отметился рядом значимых изобретений.

     В 1905 году бельгиец Генри Пайпер изобретает и патентует гибридную схему для автомобиля, которая работает по принципу «бензиновый мотор ДВС – электромотор».  Идею бельгийского изобретателя развил Фердинанд Порше, который знаком многим как конструктор переднеприводного автомобиля. Однако этот немецкий инженер отметился также и первым, серийно выпускаемым гибридным автомобилем.

     Автомобиль  носил имя Lohner-Porsche и был очень популярен в то время. Фердинанд Порше в возрасте 20 лет работал инженером на заводе Джейкоба Лохнера в Вене (отсюда и двойное название первого гибрида) и планировал изначально спроектировать автомобиль на электротяге, но, немного поразмыслив над неудовлетворительными динамическими характеристиками электромотора, прибавил к нему двигатель внутреннего сгорания. Так и появился первый в мире гибридный автомобиль, который сразу же окрестили Semper Vivus (в переводе означает «всегда живой»). На выставке 1900 года в Париже гибридный переднеприводной автомобиль Lohner-Porsche произвёл настоящий фурор и стал основателем эры гибридных автомобилей.