汽车新能源与节能技术Word文档下载推荐.docx

1、 Currently, the energy crisis and environmental pollution has become a major problem restricting the sustainable development of human society, energy consumption and pollution emissions from cars is one of the important causes of the energy crisis and environmental pollution has a serious impact on

2、peoples lives and health, research car new energy and energy-saving technology has become an important direction of car development. In this paper, the current development and application of new energy vehicles and energy-saving technologies, a brief discussionKey words: New energy vehicles, energy

3、technologies, applied research目录1 绪论 12 汽车新能源 22.1 汽车对新能源的基本要求 22.2 替代能源汽车 22.3 混合动力汽车 22.4 纯电动汽车 32.5 燃料电池汽车 32.6 氢动力汽车 42.7 燃气汽车 42.8 生物乙醇汽车 43 汽车节能技术 53.1 汽车混合动力技术 53.2 蓝驱技术 53.3 汽车压燃技术 53.4 氢动力技 63.5 电力驱动技术 63.6 燃料电池技术 64 新能源汽车发展主要障碍及其解决方案 74.1 充电基础设施 74.2 氢燃料补给基础设施 74.3 氢燃料的生产 74.4 续驶里程 74.5 成本

4、 84.6 核心部件 85 结论 9参考文献 101 绪论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，世行认定的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

5、大，平均油耗高出10%30%，排放约为1520倍，汽车工业面临的压力更大。能源危机和环境污染正成为影响人类生存和发展的重要问题，节能环保成为21世纪人类社会和谐发展的主题。为了人类社会的可持续发展，急需在汽车工业中应用新能源与节能技术，以降低能源消耗和环境污染。研究汽车新能源与节能技术已经成为汽车发展的重要方向，汽车动力正从汽油向清洁柴油、混合动力、燃料电池等方向过渡。本文就当前汽车新能源与节能技术的发展和应用进行了简要的探讨。2 汽车新能源2.1 汽车对新能源的基本要求（1） 能源要储量丰富（2） 能源的能量密度要高（3） 能源的污染要小（4） 经济性要好（5） 使用性能要好2.2 替代能源

6、汽车新能源汽车是指采用非常规的车用燃料（汽油、柴油之外的动力）作为动力来源（或使用常规的车用燃料，但采用新型车载动力装置），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。按动力源的不同，主要有三种：混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle， HEV）、纯电动汽车（Electric Vehicle，EV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）。按照电池种类的不同，又可以分为镍氢电池动力汽车、锂电池动力汽车和燃料电池动力汽车。新能源汽车主要有：混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV）、燃料

7、电池汽车（FCEV）、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等等。2.3 混合动力汽车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。混合动力汽车的优点是：（1） 采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。（2） 因为有了电池， 可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。（3） 在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。（4） 有了内燃

8、机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。（5） 可以利用现有的加油站加油，不必再投资。（6） 可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。缺点:长距离高速行驶基本不能省油。2.4 纯电动汽车电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，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。，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

9、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。 目前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13，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。2.5 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23倍，因此从能源的利用和环境保护方

10、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。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。2.6 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

11、上展出了自主研发的中国首款氢动力概念跑车“氢程”。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按照目前的技术条件来说非常困难，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。2.7 燃气汽车燃气汽车是指用压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）和液化天然气（LNG）作为燃料的汽车。近年来，世界上各国政府都积极寻求解决这一难题，开始纷纷调整汽车燃料结构。燃气汽车由于其排放性能好，可调正汽车燃料结构，运行成本低

12、、技术成熟、安全可靠，所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车 2.8 生物乙醇汽车乙醇俗称酒精，通俗些说，使用乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车。用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长，无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟，近来由于石油资源紧张，汽车能源多元化趋向加剧，乙醇汽车又提到议事日程乙醇汽车的燃料应用方式：（1） 掺烧，指乙醇和汽油掺合应用。在混合燃料中，乙醇和容积比例以“E”表示，如乙醇占10%，15%，则用E10，E15来表示，目前，掺烧占乙醇汽车占主要地位。（2） 纯烧，即单烧乙醇，可用E100%表示，目前应用并不多，属于试行阶段。（3） 变性燃料乙醇，指乙醇脱水后，再添加

13、变性剂而生成的乙醇，这也是属于试验应用阶步。（4） 灵活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料，还可以用氢气，并随时可以切换。如福特，丰田汽车均在试验灵活燃料汽车（FFV）。3 汽车节能技术3.1 汽车混合动力技术 汽车混合动力技术是当前汽车新能源与节能技术中发展较为成熟的一项技术，也是人们较为熟悉的技术。在汽车混合动力技术方面，丰田作为先行者凭借混合动力的环保理念取得了极好的成级。目前所采用的汽车混合动力技术，有汽油机与电动机混合、柴油机与电动机混合两种。实际上，混合动力技术主要是应用电动机和发动机相配合，以获得加速成和爬坡等工况下所需要的爆发力，而在汽车高速巡航状

14、态时，则减少发动机出力，从而减少发动机的油耗。此外，混合动力技术还有能量回收技术的应用，在汽车制动情况下，可以将制动所产生的热量进行转变，提供给电动机作为能量。 通常情况下，混合动力汽车可以选择单独使用电动机驱动。从电机输出功率在整个混合动力系统功率中所占的比重来看，可分为混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统。第一种混合动力系统所采用的混合动力，是在内燃机上增加启动电机的方是所获取的，所采用的启动电机是发电启动一体式电动机，以此为基础控制发动机启动和停止。轻混合动力系统则采用集成启动电机，这一第汽车减速成和制动时，能够吸收部分能量，而在汽车行驶过程中发动机则等速运转。

15、中混合动力系统采用高电压电机，当汽车在加入或大负荷状态时，电机辅助驱动以补充发动机自身功率的不足。完全混合动力系统采用高压启动电机，其混合程度可达50%以上，是当前混合动力技术发展的主要方向。3.2 蓝驱技术蓝驱技术是在原发动机和车型基础上进行优化，以降低汽车燃油消耗的节能技术。相较于普通车型，应用蓝驱技术的车型调整了变速箱3挡到5挡的传动比，使汽车在高速成巡航状态下能够更省油。同巅，蓝驱技术还从空气动力学原理出发，对车身设计进行了优化，如底盘高度、风阻系数、胎压、滚动阻力等。3.3 汽车压燃技术目前汽车所采用的往复式内燃机，所采用的燃料主要为汽油和柴油，汽油采用火花塞点火，柴油采用活塞压燃方

16、式点火，点火方式的不同使得紫油机压缩比比汽油机更高，燃油效率相对较高，但汽油机所采用的火花塞点火方式，使其发动机工作震动小，噪音小。汽车压燃技术则是将两种技术进行融合所产生的新技术，采用汽车压燃技术的发动机，其技术结构相较于普通发动机更为复杂，其压缩比更高，燃料能在同一时间燃烧，从而提高了燃油使用率，同时由于采用了稀薄的混合气压缩点燃，能有直接通过调节喷油量来调节扭矩而不用节气门。此外，由于采用压燃技术，发动机燃烧温度极低，能有效减少辐射热传递，且燃烧周期短，其燃烧过程更多是化学反应，在目前污车节能技术中发展相对成熟。3.4 氢动力技氢动力目前主要应用于宝马和本田两个汽车品牌之中。在宝马汽车中

17、，应用了一套绝热能力极佳的储气系统，该系统采用多层复合金属材质，采用3mm中空设计，可以有效的将槽内温度保持在-250，用以储存气动力技术所采用氢气燃料，能有效的将氢气维持在液态情况下。虽然这个储气系统体积庞大，但能够省却安装冷却机构的空间，因此可以不增加体积和生产成本，同时不用增加机械结构。不过氢动力技术最初设计的目的，并不是纯粹氢燃料动力，而是采用汽油/氢气双燃料，真正使用氢单一燃料的车型在首批产品中仅有5辆。 采用氢气作为燃料，其烧烧特性同汽油并不相同，在采用汽油/氢气双燃料时，很难将燃烧效果最佳化，既便达到了，在进行汽油和氢气燃料切换时，汽车动力也会产生明显的落差。为此，在实际应用中，

18、对两种燃料的动力曲线进行了限制，使得汽车动车受到部分限制，以使乘客感受不到切换时动力上产生的落差。3.5 电力驱动技术电力驱动是将汽车汽油发动机和柴油发动机替换为电动机，采用电能作为能源，为汽车行驶提供动力。这种技术所采用的燃料清潮，同时输出扭矩大，应用在汽车中有较好的经济效益。但是，采用电力驱动技术，其难点在于动力充电的问题，以及充电后汽车续航能力的问题，虽然目前应用电动力技术的汽车已经开始量产，但这两个问题依然没能得到良好的解决。实际上，电池技术是新能源汽车研究的关键性技术之一，目前主要集中在电池安全性、可靠性、轻量化等方面，需要重点支持驱动电机系统、电动空调、电动转向、电动制动等能力。根

19、据规划，我国2015年，纯电动乘用车、插电式混合动力乘用车最高车速成不低于100公里/小时，驱动能力与成本都将进一步得到改善。3.6 燃料电池技术 燃料电池技术，是采用氢气、甲醇等作为燃料，经过化学反应产生电流驱动汽车的一种新能源技术。燃料电池的能量是由氢气与氧气发生化学作用所产生的，而不是经过燃烧产生的。这一过程是直接将氢气、甲醇等转变为电能，整个过程不会产生有害物，同时能量转换效率比内燃机更高，是一种理想的节能环保技术。但在实际应用中，单个燃料电池所提供的动力极为有限，通常需要结合成燃料电池组，以获得足够的动力。目前，燃料电池技术已经被广泛应用于福特、丰田、通用等汽转公司，具有极高的价值。

20、4 新能源汽车发展主要障碍及其解决方案新能源汽车虽然可以有效减少市区有害气体的排放和烟雾浓度,同时也减少CO2 的排放。许多国家和厂商都积极开发纯电动汽车（ PEV） 、混合动力电动汽车（HEV） （包括插电式混合动力电动汽车PHEV）和燃料电池汽车（ FCV） 。但是诸多障碍和困难限制了新能源汽车的发展和普及,从全球范围来看, 一场打破约束、冲出困境的行动已经开展。4.1 充电基础设施推广PEV和PHEV的主要困难就是缺少全面的电池充电基础设施。然而,目前全球许多厂商和政府已经启动了电动汽车基础设施项目,来评估建立充电基础设施的方法,并正着手进行实际应用。4.2 氢燃料补给基础设施开发氢燃料

21、补给设施是一个巨大工程。目前,为汽车研究提供支持的汽车用氢燃料补给站已基本建立。在补给站内储存氢燃料仍然是一个难题。4.3 氢燃料的生产氢的生产是一项重要的全球性业务。目前绝大多数氢的生产是采用蒸气甲烷重整法,这意味着该方法产生CO2。其他生产方法包括煤（产生CO2 ）或生物质气化、高温水裂解和一些新兴技术,如利用阳光从水中分出氢的光解方法。用化石燃料发电,再用电使水分解的方法也产生CO2 ,水解的效率只有大约70% ,氢气压缩的效率大约为90% ,在电动机输出阶段,燃料电池将燃料能量转化为直流电的效率最大为65% ,因此,电能输出到电动机输出的效率大约为41%。相比之下,直接向纯电动汽车的锂

22、离子电池充电时, AC - DC 蓄电池的充电效率大约为89% ,电池效率为94% , DC - AC 转化效率为95% ,因此,最终效率为79%。4.4 续驶里程充电电池的续航能力有限和充电时间较长一直是阻滞纯电动汽车普及的主要障碍，对许多消费者来说,在电动模式时, PEV 和PHEV行驶距离有限仍是个问题。尤其是PEV,它没有装载续驶里程较大的内燃机（ ICE） ,再充电时也需要很长时间。尽管如此,戴姆勒克莱斯勒的研究指出大多数欧洲人每天行驶距离约50 km,而PEV的续驶里程是其2倍为97 km,对于这些消费者来说已足够。类似的雪佛兰Volt车每次再充电的续驶里程目标约为64 km,对于

23、美国大约78%的上班族来说已足够。目前所选用制造商的23辆PEV的续驶里程,平均值为185 km,行驶里程范围64402 km。仅使用电动模式的10 辆PHEV 平均续驶里程为68 km,行驶里程范围2697 km。4.5 成本目前HEV和PEV所使用的蓄电池组的价格依然昂贵,首批大规模销售的PEV和PHEV所需的研发成本将由消费者承担。通用汽车公司认为PHEV的电动续驶里程每增加16 km其成本将增加约1 500美元,但丰田的Prius续驶里程增加16 km的成本为5 000美元。4.6 核心部件作为新能源汽车核心部件，电机及其控制系统的性能至关重要。在国内随着“十城千辆”新能源汽车示范工程

24、的推进，国内一些车用电机产品已经进行小批量生产并通过装车考核，能够很好地满足整车需求。5 结论新能源汽车的发展将继续延续下去，并将成为主流，汽车也将摆脱内燃机的驱动，由电动机代替。但目前电动车使用环境尚显羞涩，个人消费市场的开拓始终严峻。其二，电动车技术看似吸引人，但在整体技术水平还参差不齐的环境下，未必是节能环保的最佳选择。因此无论是成本问题还是技术攻关方面，电动车技术还是有一段路要走，混合动力始终绕不过，而天然气车仅作为一种减少污染排放的选择，燃料电池也难以成为市场主流。发展新能源汽车是对百年来汽车动力技术最重要的变革，是对汽车工业长足发展的巨大驱动力，在发展和前进的道路上所遇到各种各样的

25、困难在所难免，也不足为怪。对新能源汽车的研发，车企不仅面临着巨大的资金投入，还有很大的技术风险、大规模的业务重整、巨大的建设投资、服务体系的重建，更使企业困惑的是，价格不菲的新能源汽车的市场将会如何？消费者对新能源汽车除了费用偏高之外，对其技术的可靠性还存有诸多的疑虑，同时对维修保养费用是否昂贵、维修保养点是否普及、基础设施是否完善以及电源保障有无问题等也表示担忧。凡此种种，都会对新能源汽车发展带来不小的负面影响。但无论遇到什么样的困难和问题，我们都必须要想明白，都必须要看清楚，这些困难是发展中的困难，这些问题是前进中的问题，发展新能源汽车是汽车工业发展的必由之路，还需要政策上的引擎、技术上的

26、突破、成本上的降低、市场上的拓展，只要我们坚定信念，就一定能够克服各种困难和破解各种难题，就会抢占发展新能源汽车的先机，就会走在全球新能源汽车工业的前列，我国的新能源汽车工业就会不断地发展壮大，就会迎来美好的明天。参考文献 1 黄安华:清洁汽车- 中国未来汽车发展的主流J.世界汽车，2005（5）:1214。 2 国家发展和改革委员会.新能源汽车生产准入管理规则S.2007,72 号文件。 3 杨妙梁.世界燃料电池车发展动向（三）J.汽车与配件， 2005，（5）：34-37。 4 徐汉章, 罗慧超.混合动力技术进展及相关建议J.交通节能与环保,2007,1:15-17。 5 陈全世,信继欣.

27、中国电动车辆研究与开发M. 北京理工大学出版社, 2005。 6 史永基,高雅利,王宇炎.新能源汽车节能减排技术研究进展j.传感器世界,2011（07）。 7 李志达,望义熙,周世权.太阳能车机电控制系统的研究j.汽车电器,2010（11）。 8 李大胜,吕明,石怀荣.径向嵌套式湿式双离合器设计方法的研究j.湖南工程学院学报,2011（02）。 9 邵毅明.汽车新能源与节能技术m.人民交通出版社,2008-3-1。 10 刘玉梅：汽车节能技术与原理，机械工业出版社2010年出版。 11 杨沿平：中国汽车节能思考，机械工业出版社2010年出版。 12 熊云：汽车节能技术原理及应用，中国石化出版社2008年出版。 13 邵毅明：汽车新能源与节能技术，人民交通出版社2008年出版。 14 陈礼璠，杜爱民，陈明：汽车节能产品设计，人民交通出版社2010年出版。 15 央视大型科教类纪录片汽车百年，2011年。