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河北科技学院

学生毕业设计（论文）

题目：

我国新能源汽车发展概述

作者：

石立仙

学号：

091011041

系别：

汽车工程系

专业：

汽车检测与维修

年级：

2009级

指导教师：

田建军

完成日期：

2012年6月25日

目录

摘要………………………………………………………………………………………Ⅱ

关键词……………………………………………………………………………………Ⅱ

1概述………………………………………………………………………………………1

1.1新能源汽车的概念……………………………………………………………………1

1.2新能源汽车的类型及其特点…………………………………………………………2

2新能源汽车发展趋势……………………………………………………………………3

2.1发展概况…………………………………………………………………………3

2.2发展前景…………………………………………………………………………3

2.3城市试点…………………………………………………………………………4

3新能源汽车预测及改进…………………………………………………………………5

3.1新能源汽车发展预测…………………………………………………………………5

3.2对现有技术的改进……………………………………………………………………5

总结…………………………………………………………………………………………7

参考文献……………………………………………………………………………………8

致谢…………………………………………………………………………………………9

摘要

当下绿色汽车电子,其核心就是新能源即绿色能源下的动力系统,从国家产业发展战略上讲,各国无不将之纳入"低碳经济"的范畴。

本文亦将以此为重心,希望从近期我国相关发展策略、全球相关厂商的动向以及目前相关市场最新产品方案几个方面进行全景式扫描,全面分析新能源汽车的发展现状。

随着世界能源危机和环保问题日益突出，汽车工业面临着严峻的挑战。

一方面，石油资源短缺，汽车是油耗大户，且目前内燃机的热效率较低，燃料燃烧产生的热能大约只有35％—40％用于实际汽车行驶，节节攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾；另一方面，汽车的大量使用加剧了环境污染，城市大气中CO的82％、NOX的48％、HC的58％和微粒的8％来自汽车尾气，此外，汽车排放的大量CO₂加剧了温室效应，汽车噪声是环境噪声污染的主要内容之一。

我国作为石油进口国和第二大石油消费大国，污染严重，世界认定的20个污染最严重的城市有16个在中国。

国内汽车产品水平与国外差距很大，平均油耗高出10％—30％，排放约为15—20倍，汽车工业面临的压力更大。

上个世纪末以来世界各国和各大汽车公司以及国内各大科研机构和高等院校纷纷致力于开发清洁节能汽车，新能源汽车获得了长足发展。

汽油和柴油是传统内燃机汽车的能源，利用除此以外的能源提供汽动力的汽车均可称为新能源汽车。

目前正在开发的新能源包括天然气、液化石油气、醇类、二甲醚、氢、合成燃料、生物气、空气以及电荷燃料电池等。

关键词：

新能源汽车；发展现状；发展战略；压缩天然气（CNG）；液化石油气（LPG）

1概述

1.1新能源汽车的概念

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。

包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。

其废气排放量比较低。

据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。

中国市场上在售的新能源汽车都是混合动力汽车。

1.2新能源汽车的类型及其特点

1.2.1天然气汽车和液化石油气汽车

天然气汽车又被称为“蓝色动力”汽车，主要以压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）、吸附天然气（ANG）为燃料，常见的是压缩天然气汽车（CNGV）。

液化石油气汽车（LPGV）是以液化石油气（LPG）为燃料。

CNG和LPG是理想的点燃式发动机燃料，燃气成分单一、纯度高，与空气混合均匀，燃烧完全，CO和微粒的排放量较低，燃烧温度低因而NOｘ排放较少，稀燃特性优越，低温起动及低温运转性能好。

其缺点是储运性能比液体燃料差、发动机的容积效率较低、着火延迟期较长。

这两类汽车多采用双燃料系统，即一个汽油或柴油燃料系统和一个压缩天然气或液化石油气系统，汽车可由其中任意一个系统驱动，并能容易地由一个系统过渡到另一个系统。

1.2.2醇类汽车

醇类汽车就是以甲醇、乙醇等醇类物质为燃料的汽车，使用比较广泛的是乙醇，乙醇来源广泛，制取技术成熟，最新的一种利用纤维素原料生产乙醇的技术其可利用的原料几乎包括了所有的农林废弃物、城市生活有机垃圾和工业有机废弃物。

目前醇类汽车多使用乙醇与汽油或柴油以任意比例掺和的灵活燃料驱动，既不需要改造发动机，又起到良好的节能、降污效果，但这种掺和燃料要获得与汽油或柴油相当的功率，必须加大燃油喷射量，当掺醇率大于15％—20％时，应改变发动机的压缩比和点火提前角。

乙醇燃料理论空燃比低，对发动机进气系统要求不高，有较高的抗爆性，挥发性好，混合气分布均匀，热效率较高，汽车尾气污染可减少30％以上。

1.2.3　氢燃料汽车

氢是清洁燃料，采用氢气作燃料，只需略加改动常规火花塞点火式发动机，其燃烧效率比汽油高，混合气可以较大程度地变稀，所需点火能量小，有利于节约燃料。

氢气也可以加入其它燃料（如CNG）中，用于提高效率和减少NO2排放。

氢的质量能量密度是各种燃料中最高的一种，但体积能量密度最低，其最大的使用障碍是储存和安全问题。

宝马公司一直致力于氢气发动机研制，开发了多款氢发动机汽车，其装有V12氢发动机的7系列轿车是世界上首批量产的氢发动机，该发动机可使用氢气和汽油两种燃料。

1.2.4　二甲醚汽车

二甲醚（DME）是一种无色无味的气体，具有优良的燃烧性能，清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少，稍加压即为液体，非常适合作为压燃式发动机的代用能源，使用该燃料的车辆可达到超低排放标准。

二甲醚汽车（DMEV）不会排放黑色气体污染环境，产生的NOX比柴油少20％。

1.2.5　气动汽车

以压缩空气、液态空气、液氮等为介质，通过吸热膨胀做功供给驱动能量的汽车称为气动汽车，气动发动机不发生燃烧或其他化学反应，排放的是无污染物辐射的空气或氮气，真正实现了零污染。

目前开发比较成功的是压缩空气动力汽车（APV），工作原理类似于传统内燃机汽车，只不过驱动活塞连杆机构的能量来源于高压空气。

APV介质来源方便、清洁，社会基础设施建设费用不高，较容易建造。

无燃料燃烧过程，对发动机材料要求低，结构简单，可借鉴现有内燃机技术因而研发周期短，设计和制造容易。

但目前APV能量密度和能量转换率还不够高，续驶里程短。

1.2.6电动汽车

世界上第一辆电动车（EV）由美国人在19世纪90年代制造。

ＥＶ大致分为蓄电池电动汽车（BEV）、燃料电池电动汽车（FCEV）和混合动力电动汽车（HEV）。

电动汽车的一个共同特点是汽车完全或部分由电力通过电机驱动，能够实现低排放和零排放。

蓄电池电动汽车是最早出现的电动汽车。

使用铅酸电池的汽车整车动力性、续驶里程与传统内燃机汽车有较大的差距，而使用高性能镍氢电池或者锂电池又会使成本大大增加。

燃料电池具有近65％的能量利用率，能够实现零排放、低噪声，国外最新开发的高性能燃料电池已经能够实现几乎与传统内燃机汽车相当的动力性能，发展前景很好，但成本却是制约其产业化的瓶颈。

混合动力汽车融合了传统内燃机汽车和电动汽车的优点，同时克服了两者的缺点，近年来获得了飞速发展，并已经实现了产业化和商业化。

目前我国自主品牌-比亚迪，在这领域占有一席之地。

其代表作E6，F3DM就是采用电动的混合动力。

1.2.7以植物油为燃料的汽车

为了寻找可代替石油的新能源，科学家也将目光投向了植物油，正在研制以植物油如大豆油、玉米油及向日葵油为原料的内燃机油。

科学家们还在研究生物柴油，这是一种以植物油为原料的燃料，将来可作为柴油的替代品大量用于卡车和轮船。

生物柴油中不含硫，因此不会对环境造成酸雨威胁。

为生产生物柴油，化学家们正在对植物油进行酯化加工，使之变成甲基酯化合物，燃烧起来更干净，发动机内残留物也较少。

2新能源发展趋势

2.1发展情况

我国天然气资源丰富，分布广泛，海南、北京、上海、重庆等省市被列为国家燃气汽车重点示范城市，各地均在燃油汽车基础上研制开发改装了压缩天然气汽车和液化石油气汽车，主要用于出租车、公交客车、大型车辆和工程设施等。

山西是产煤大省，甲醇汽车项目已进行多年，目前已达到商业运行阶段，所用甲醇汽车采用灵活燃料系统，既可用甲醇，也可用汽油，将乙醇当作有氧燃料使用，现在河北和黑龙江等地推广。

我国从事燃料电池研究的单位有20余家，质子交换膜燃料电池技术已取得较大进展，但与国外还有不小差距，例如，国外将功率50—80KW的PEM燃料电池用于轿车，而我国最大的PEM燃料电池单堆功率为5KW，离轿车使用相距甚远。

但是我国的镍氢电池和锂电池技术水平以及金属燃料电池技术已经达到世界先进水平。

如比亚迪在2005年上海车展展出的E1电动车已经具备了很好的整车动力性能。

目前国内对压缩空气动力汽车的研究报道最多的是浙江大学，他们已经开发出压缩空气动力摩托车研究平台，探索出不少有益的结论，正在进一步深入研究，此外重庆大学和同济大学也做过一些探索性研究。

应当说国内的发展才刚刚起步。

2.2发展前景

在各种汽车代用燃料中，LPG和CNG最方便投入使用，而且目前已经具有好的配套基础设施。

在中国这样的农业大国特别是一些农业大省，乙醇资源丰富，乙醇汽车有良好的应用前景。

二甲醚等合成燃料具有很好的排放特性，也将具有很的应用前景，特别是作为代用柴油应用于混合动力汽车。

混合动力汽车毫无疑问是下一代汽车动力系统的主要形式。

蓄电池电动汽车的使用性能不如混合动力汽车和燃料电池汽车，且成本高。

氢燃料发动机的能量利用率不如氢氧燃料电池。

因而蓄电池电动汽车和氢发动机汽车的发展前景不是十分乐观。

当然随着太阳能电池技术的发展和突破，也许纯电动汽车能迎来一个不错的发展局面。

压缩空气动力汽车虽然实现了零污染，但其整车性能与传统汽车相差太远，只能在较

小的范围内应用于特定场合。

燃料电池是目前技术条件下能量利用率最高的车用能源。

燃料电池的比能量可达200—350WH／KG，为锂离子电池的2-3倍；能量转换效率高达60％～80％，是汽油机或柴油机的1.5～2倍，能实现超低污染甚至零污染，而且燃料电池使用的氢能源是可再生的。

目前以甲醇燃料电池技术最为成熟。

国外各大石油公司和汽车均在致力于燃料电池汽车的研发以抢占在未来汽车发展中的滩头。

基于综合因素考虑，目前最容易投入使用的代用燃料是CNG和LPG。

电、甲醇和乙醇的综合评价指数都低于汽油。

可以预计LPG和CNG以及乙醇的市场份额将会不断增加。

二甲醚和合成柴油在十年后其市场份额会快速稳定增长。

混合动力汽车会进一步发展，迅速增加市场份额。

而燃料电池汽车会在20年之后开始实现产业化逐渐增加市场份额。

传统汽油机汽车的市场份额会在20年之后开始出现明显的下降，但柴油车会在重型车辆领域继续保持一定的市场份额。

2.3城市试点

2009年春节前，财政部、科技部发出《关于开展节能与新能源汽车示范推广工作试点工作的通知》，决绿色环保车定在北京、上海、重庆、长春、大连、杭州、济南、武汉、深圳、合肥、长沙、昆明、南昌13座城市开展节能与新能源汽车示范推广试点工作；鼓励试点城市率先在公交、出租、公务、环卫和邮政等公共服务领域推广使用节能与新能源汽车。

《通知》明确指出，中央财政重点对试点城市购置混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池等节能与新能源汽车给予一次性定额补助。

《通知》同时要求地方财政安排一定资金，对节能与新能源汽车配套设施建设及维护保养等相关支出给予适当补助，保证试点工作顺利进行。

不完全统计，中度混合动力汽车的平均成本比同类型汽油动力车贵30%至50%。

3新能源汽车预测及改进

3.1新能源汽车发展预测

在未来的20年内，汽油和柴油仍是汽车主要的能量来源，但汽油和柴油的质量要求越来越高，发动机技术将快速发展以提高能量利用率。

代用燃料会得到迅速运用，天然气汽车和乙醇汽车会率先大规模投入使用，二甲醚和合成燃料会逐步扩大应用。

混合动力系统会得到快速发展和应用，混合动力汽车将至少在30年内都是汽车工业最切实可行的解决能源问题和污染问题的途径。

因此应当整合资源加速混合动力汽车的开发，抢占汽车技术发展的新高地。

燃料电池是最有前途的车用能量，也是未来汽车的主要能量源，国内石油工业应该与汽车工业联手开发先进的燃料电池技术，抢占未来先进汽车技术的前沿阵地！

3.2现有技术的改进

3.2.1.提高旧能源汽车的效率

目前的汽柴油内燃机热效率小于30%，如果算上机械效率以及其他的能量传递损失，则总效率仅占燃料放出热能的15%左右。

毫无疑问，如果能够提高热机的效率，则可在一定程度上缓解目前的石油危机。

3.2.2.空气动力汽车：

自他由解振和轮胎产气

利用空气作为能量载体，使用空气压缩机将空气压缩到30MP以上，然后储存在储气罐中。

需要开动汽车时将压缩空气释放出来驱动启动马达行驶。

优点是无排放、维护少，缺点是需要电源、空气压力（能量输出）随着行驶里程加长而衰减、高压气体的安全性。

3.2.3.飞轮储能汽车；飞轮加重了负荷

利用飞轮的惯性储能，储存非满负载时发动机的余能以及车辆长大下坡、减速行驶时的能量，反馈到一个发电机上发电，再而驱动或加速飞轮旋转。

飞轮使用磁悬浮方式，在70000r/min的高速下旋转。

在混合动力汽车上作为辅助，优点是可提高能源使用效率、重量轻储能高、能量进出反应快、维护少寿命长，缺点是成本高、机动车转向会受飞轮陀螺效应的影响。

3.2.4.超级电容汽车

超级电容器是利用双电层原理的电容器。

在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。

总结

虽然新能源、电动汽车受到社会各界的广泛看好，但商业前景依然模糊，目前各大企业都是出于摸索状态，该企业是业内一支新秀，在动力电池、电机以及整车技术方面都具有国际化一流的水平，目前也在积极投身于新能源发展中，有望成为新能源汽车行业的领跑者。

电动汽车是汽车产业的发展方向，这一点国内外的学界、业者和各国政府谁都没有怀疑过。

但是，直到一年前，还没有一家权威机构能够准确地说清楚，完全商业化运营的电动汽车究竟是哪种类型？

采用哪种技术路线？

很显然，致力于实现电动汽车商业化运行的主要国家及所属公司，都在按照自己设计的路线向前推进。

在插电式电动汽车被国际社会共同认可后，很快就发现，还有很多问题没有解决，仍然存在不同的发展方向和路线，电动汽车的全景并没有因此而清晰。

在这种情况下，日本是以高效混合动力汽车和插电式纯电动汽车的研究为主，代表车型是丰田公司的普锐斯、雷克萨斯和日产公司的叶子。

而美国是以增程式电动汽车为主攻方向，代表车型是通用公司的Volt。

中国则是全面开花，有比亚迪的双模混合动力车型，也有多家公司正在研发的插电式纯电动汽车，还有吉利公司的超级电容汽车。

究竟哪种车型、哪条技术路线可以通向完全的商业化呢？

最新的研究表明，上述所有的车型和技术路线都不可能实现完全的商业化，它们无论将技术水平提高到何种地步，也必须依赖政府的补贴才能生存，因为上述所有的技术路线，都无法解决电池组在盲充情况下的循环寿命过低的问题，使电池折旧成本居高不下，不可能产生出对汽油燃料成本的竞争优势。

因此，可以断定，完全商业化运行的电动汽车的“真神”还没有现身！

到目前为止的所有车型，都只能以挣政府补贴为目标。

参考文献：

[1]郑杭波,新型电动汽车锂电池管理系统的研究与实现[J],计算机科学与技术,2004

（1）:

24-27.

[2]朱华,我国电动汽车产业发展模式及湖北省电动汽车产业发展对策研究[J].中国汽车,2004（3）：

1-3

[3]陈苏,中国汽车产业报道研究[J].中国汽车,2004

（1）:

4-8

[4]孙中锋,美国汽车产业与技术创新扩散[J].计算机科学与技术,2001.13

（2）:

13-15

致谢

本论文设计在田建军老师的悉心指导和严格要求下已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着田建军老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，田建军老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，田老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。

在此向田建军老师表示深深的感谢和崇高的敬意！

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。

不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。

我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！