汽車新能源技術(shù)淺析畢業(yè)論文.doc

1、汽車運(yùn)用技術(shù)（?？疲┊厴I(yè)論文題 目： 汽車新能源技術(shù)淺析 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 二一三年四月二十日目 錄摘 要 1關(guān)鍵詞 1前 言 1正 文一、汽車的新能源技術(shù)以及要求 1二、中國新能源汽車發(fā)展?fàn)顩r 2三、目前新能源汽車的分類以及優(yōu)缺點(diǎn) 3四、其他方案 6五、新能源研究領(lǐng)域的最新方向以及各能源的對(duì)比 8六、目前新能源技術(shù)的主要瓶頸電池和充電技術(shù) 10七、總結(jié) 11致謝詞 12參考文獻(xiàn) 12汽車新能源技術(shù)淺析摘 要 汽車是支柱產(chǎn)業(yè)，也是基本的交通工具，目前各國政府都力求用保持汽車的發(fā)展來促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和民眾生活福利的提高。發(fā)展新能源汽車可以在保持汽車增長的狀況下降低石油消耗、

2、保護(hù)大氣環(huán)境，各國政府普遍把發(fā)展新能源汽車看成實(shí)現(xiàn)其能源環(huán)境政策和汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。因此，新能源汽車是世界各國的共同追求。關(guān)鍵詞：交通 新能源 汽車前言 新能源汽車是指除汽油、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之外所有其它能源汽車。包括燃料電池汽車、混合動(dòng)力汽車、氫能源動(dòng)力汽車和太陽能汽車等。其廢氣排放量比較低。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界現(xiàn)有超過400萬輛液化石油氣汽車，100多萬輛天然氣汽車。正文一、汽車的新能源技術(shù)以及要求新能源又稱非常規(guī)能源。英文名稱：New energy vehicles。是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、

3、生物質(zhì)能和核聚變能等。新能源汽車對(duì)于電機(jī)控制系統(tǒng)的要求更加嚴(yán)苛。作為新能源汽車的核心部件，電機(jī)控制不僅關(guān)系著整車性能，還與行車安全息息相關(guān)。高性能電機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)處理器的處理能力和安全特性都提出了很高要求。二、中國新能源汽車發(fā)展?fàn)顩r中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀(jì)初。2001年，新能源汽車研究項(xiàng)目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題，并規(guī)劃了以汽油車為起點(diǎn)，向氫動(dòng)力車目標(biāo)挺進(jìn)的戰(zhàn)略?！笆晃濉币詠恚覈岢觥肮?jié)能和新能源汽車”戰(zhàn)略，政府高度關(guān)注新能源汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。形成了完整的新能源汽車研發(fā)、示范布局。2008年，新能源汽車在國內(nèi)已呈全面出擊之勢(shì)。2008年成為我國“新能源汽車元年”

4、。2008年1-12月新能源汽車的銷量增長主要是乘用車的增長，1-12月新能源乘用車銷售899臺(tái)，同比增長117%，而商用車的新能源車共銷售1536臺(tái)，1-12月同比下滑17%。2009年，在密集的扶持政策出臺(tái)背景下，我國新能源汽車駛?cè)肟焖侔l(fā)展軌道。雖然新能源汽車在中國汽車市場(chǎng)的比重依然微乎其微，但它在中國商用車市場(chǎng)上的增長潛力已開始釋放。2009年1-11月，新能源乘用車銷量同比下降61.96%，至310輛。2009年1-11月，新能源商用車主要是液化石油氣客車、液化天然氣客車、混合動(dòng)力客車等銷量同比增長178.98%，至4034輛。相比在乘用車市場(chǎng)的冷遇，“新能源汽車”在中國商用車市場(chǎng)已開

5、始迅猛增長。2010年，我國正加大對(duì)新能源汽車的扶持力度，2010年6月1日起，國家在上海、長春、深圳、杭州、合肥等5個(gè)城市啟動(dòng)私人購買新能源汽車補(bǔ)貼試點(diǎn)工作。2010年7月，國家將十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)城市由20個(gè)增至25個(gè)。選擇5個(gè)城市進(jìn)行對(duì)私人購買節(jié)能與新能源汽車給予補(bǔ)貼試點(diǎn)。新能源汽車正進(jìn)入全面政策扶持階段。在能源和環(huán)保的壓力下，新能源汽車無疑將成為未來汽車的發(fā)展方向?！笆濉逼陂g，我國新能源汽車將正式邁入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段：2011-2015年開始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段，在全社會(huì)推廣新能源城市客車、混合動(dòng)力轎車、小型電動(dòng)車?！笆濉逼陂g即2016-2020年，我國將進(jìn)一步普及新

6、能源汽車、多能源混合動(dòng)力車，插電式電動(dòng)轎車，氫燃料電池轎車將逐步進(jìn)入普通家庭。2012年5月，為加快培育發(fā)展新能源汽車，新能源汽車項(xiàng)目每年將獲10-20億元資金支持。2012年4月18日國務(wù)院總理溫家寶主持召開國務(wù)院常務(wù)會(huì)議,研究部署政府信息公開重點(diǎn)工作，討論通過節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(20122020年)，會(huì)議指出，加快培育和發(fā)展節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)，對(duì)于緩解能源和環(huán)境壓力，推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，具有重要意義。要以純電驅(qū)動(dòng)為汽車工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向.爭取到2015年，純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量達(dá)到50萬輛，到2020年超過500萬輛；2015年當(dāng)年生

7、產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至每百公里6.9升，到2020年降至5.0升；新能源汽車、動(dòng)力電池及關(guān)鍵零部件技術(shù)整體上達(dá)到國際先進(jìn)水平。三、目前新能源汽車的分類以及優(yōu)缺點(diǎn)根據(jù)于2009年7月1日正式實(shí)施的新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則中分類：新能源汽車包括混合動(dòng)力汽車（HEV）、純電動(dòng)汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車、其他新能源（如高效儲(chǔ)能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。1混合動(dòng)力汽車：混合動(dòng)力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時(shí)配以電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)來改善低速動(dòng)力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動(dòng)力和柴油混合動(dòng)力兩種。目前國內(nèi)市場(chǎng)

8、上，混合動(dòng)力車輛的主流都是汽油混合動(dòng)力，而國際市場(chǎng)上柴油混合動(dòng)力車型發(fā)展也很快。優(yōu)點(diǎn)：、處于油耗低、污染少、方便回收制動(dòng)時(shí)、下坡時(shí)、怠速時(shí)的能量。、擁有關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放。、降低成本。缺點(diǎn):長距離高速行駛基本不能省油。2純電動(dòng)汽車：電動(dòng)汽車就是主要采用電力驅(qū)動(dòng)的汽車，大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有一部分車輛把電動(dòng)機(jī)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其難點(diǎn)在于電力儲(chǔ)存技術(shù)，本身不排放污染大氣的有害氣體。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風(fēng)力、光、熱等，解除人們對(duì)石油資源日見枯竭的擔(dān)心。電動(dòng)汽車還可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充

9、電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟(jì)效益。有專家認(rèn)為，對(duì)于電動(dòng)車而言,最大的障礙就是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及價(jià)格影響了產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程，與混合動(dòng)力相比，電動(dòng)車更需要基礎(chǔ)設(shè)施的配套，而這不是一家企業(yè)能解決的，需要各企業(yè)聯(lián)合起來與當(dāng)?shù)卣块T一起建設(shè)，才會(huì)有大規(guī)模推廣的機(jī)會(huì)。優(yōu)點(diǎn):技術(shù)相對(duì)簡單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。缺點(diǎn):蓄電池單位重量儲(chǔ)存的能量太少，還因電動(dòng)車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模，故購買價(jià)格較貴，至于使用成本，有些試用結(jié)果比汽車貴，有些結(jié)果僅為汽車的1/3，這主要取決于電池的壽命及當(dāng)?shù)氐挠?、電價(jià)格。3、燃料電池汽車燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依

10、靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。其化學(xué)反應(yīng)過程不會(huì)產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高23倍，單個(gè)的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動(dòng)力，滿足車輛使用的要求。但在開發(fā)燃料電池汽車中仍然存在著技術(shù)性挑戰(zhàn)，如燃料電池組的一體化，所以提高商業(yè)化電動(dòng)汽車燃料處理器和輔助部汽車制造廠都在朝著集成部件和減少部件成本的方向努力，并已取得了顯著的進(jìn)步。優(yōu)點(diǎn)：、零排放或近似零排放。、減少了機(jī)油泄露帶來的水污染。、降低了溫室氣體的排放。、提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。、提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率。、運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲。4、氫動(dòng)力汽車氫具有很高的能量密度，釋放的能量足以使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且氫與

11、氧氣在燃料電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)只生成水，沒有污染。氫動(dòng)力汽車是一種真正實(shí)現(xiàn)零排放的交通工具，因此，氫動(dòng)力汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。但是與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相比，氫動(dòng)力汽車成本至少高出20%。許多科學(xué)家預(yù)言，以氫為能源的燃料電池是21世紀(jì)汽車的核心技術(shù)，它對(duì)汽車工業(yè)的革命性意義，相當(dāng)于微處理器對(duì)計(jì)算機(jī)業(yè)那樣重要。優(yōu)點(diǎn)：排放物是純水，行駛時(shí)不產(chǎn)生任何污染物。缺點(diǎn)：、成本過高、存儲(chǔ)和運(yùn)輸按照目前技術(shù)條件來說非常困難、氫氣的提取需要通過電解水或者利用天然氣，無法從根本上降低二氧化碳排放。5、天然氣和液化石油氣汽車燃?xì)獬煞謫我?、純度較高、能與空氣均勻混合并燃燒完全，CO 和微粒的排放量較低，發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫時(shí)

12、的啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)性能較好。缺點(diǎn)：其運(yùn)輸性能比液體燃料差、發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率低、著火延遲較長及動(dòng)力性有所降低。6、甲醇汽車即用甲醇代替石油燃料的汽車3。優(yōu)點(diǎn)：資源豐富，可以再生，屬于生物質(zhì)的能源。燃燒完全，降低尾氣的害物的排放。 缺點(diǎn)：含水量大會(huì)對(duì)汽車內(nèi)部造成損害。四、其他方案1、提高效率汽柴油內(nèi)燃機(jī)熱效率小于30%，如果算上機(jī)械效率以及其他的能量傳遞損失，則總效率僅占燃料放出熱能的15%左右。毫無疑問，如果能夠提高熱機(jī)的效率，則可在一定程度上緩解石油危機(jī)。2、空氣動(dòng)力汽車?yán)每諝庾鳛槟芰枯d體，使用空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮到30MP以上，然后儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣罐中。需要開動(dòng)汽車時(shí)將壓縮空氣釋放出來驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)馬達(dá)行駛

13、。優(yōu)點(diǎn)是無排放、維護(hù)少，缺點(diǎn)是需要電源、空氣壓力（能量輸出）隨著行駛里程加長而衰減、高壓氣體的安全性。3、飛輪儲(chǔ)能汽車?yán)蔑w輪的慣性儲(chǔ)能，儲(chǔ)存非滿負(fù)載時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的余能以及車輛長大下坡、減速行駛時(shí)的能量，反饋到一個(gè)發(fā)電機(jī)上發(fā)電，再而驅(qū)動(dòng)或加速飛輪旋轉(zhuǎn)。飛輪使用磁懸浮方式，在70000r/min的高速下旋轉(zhuǎn)。在混合動(dòng)力汽車上作為輔助，優(yōu)點(diǎn)是可提高能源使用效率、重量輕儲(chǔ)能高、能量進(jìn)出反應(yīng)快、維護(hù)少壽命長，缺點(diǎn)是成本高、機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向會(huì)受飛輪陀螺效應(yīng)的影響。4、超級(jí)電容汽車超級(jí)電容器是利用雙電層原理的電容器。在超級(jí)電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)

14、電場(chǎng)，這種正電荷與負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸面上，以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個(gè)電荷分布層叫做雙電層，因此電容量非常大。（2010上海世博會(huì)園區(qū)世博專線已使用此車）優(yōu)點(diǎn)是充電時(shí)間短、功率密度大、容量大、使用壽命長、免維護(hù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等，缺點(diǎn)是功率輸出隨著行駛里程加長而衰減，受環(huán)境溫度影響大等。五、新能源研究領(lǐng)域的最新方向以及各能源的對(duì)比這是2009年關(guān)于新能源研究領(lǐng)域的最新方向，原名稱叫做“熱磁振蕩發(fā)電技術(shù)”， 當(dāng)應(yīng)用于汽車等可移動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備領(lǐng)域時(shí)，因可能會(huì)成為氫燃料電池的替代方案，又叫做“物理燃料電池”。已處于前期開發(fā)研究階段。1、工作原理通過對(duì)處于磁路中的一段軟磁體迅速加熱

15、并冷卻，使其溫度在其居里點(diǎn)上下周期性地振蕩，引起磁路線圈中的磁通量周期性地增減，從而感應(yīng)出連續(xù)的交流電。能量是通過燃燒產(chǎn)生熱能，再直接轉(zhuǎn)化為電能的。它的技術(shù)原理是物理原理，而通常概念中的電池，均屬化學(xué)原理，兩者不是一回事。2、優(yōu)點(diǎn)采用外燃方式，發(fā)電過程高效平穩(wěn)，對(duì)燃料性質(zhì)要求不高，甚至可以用固體燃料作能源。能使熱能直接高效地轉(zhuǎn)化為電能，少了一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)的中間環(huán)節(jié)，計(jì)算值在40%以上；運(yùn)動(dòng)部件只有一個(gè)活塞，省去了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，因此使用壽命長，維護(hù)少，實(shí)現(xiàn)成本低，技術(shù)難度小。燃料電池是通過低溫化學(xué)作用產(chǎn)生電能，因需要催化劑、燃料要求高等，難以商業(yè)轉(zhuǎn)化。這項(xiàng)技術(shù)完全克服了化學(xué)燃料電池的上述弱點(diǎn)。3、

16、各種能源方案優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析表上表中，能源來源、能源效率、排放三項(xiàng)指標(biāo)確定了方案的新能源特征，即政府的政策支持力度；制造成本、使用成本、維護(hù)成本三項(xiàng)指標(biāo)確定了方案的市場(chǎng)成本，補(bǔ)充燃料、功率、重量、行駛里程、配套設(shè)備四項(xiàng)指標(biāo)確定了方案的競(jìng)爭力，即用戶接受程度。從上表中可以看出，純電池力、氫燃料電池雖然具有較優(yōu)的新能源特征，但市場(chǎng)競(jìng)爭力弱，混合動(dòng)力則具有微弱的優(yōu)勢(shì)。因此，混合動(dòng)力屬于過渡方案，純電池力屬于輔助方案，而氫燃料電池屬于難以實(shí)施的方案。物理燃料電池則兼顧了新能源特征、市場(chǎng)及用戶的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以具有廣闊的開發(fā)前景。4、適用范圍新能源汽車、船等動(dòng)力設(shè)備，分布式發(fā)電領(lǐng)域。六、目前新能源技術(shù)的主要

17、瓶頸電池和充電技術(shù)電池技術(shù)、動(dòng)力總成系統(tǒng)和電控系統(tǒng)是汽車新能源技術(shù)發(fā)展進(jìn)程中首先要攻克的技術(shù)難點(diǎn)，其中電池和充電技術(shù)又是最突出的瓶頸之一。1、電池技術(shù)瓶頸電池技術(shù)主要有能量密度、功率密度、SoC運(yùn)行范圍、循環(huán)壽命及日歷壽命、安全性、成本是電池系統(tǒng)的六大關(guān)鍵要素。目前動(dòng)力電池重點(diǎn)要解決的問題是可靠性和安全性、使用壽命、實(shí)用性及使用成本。孫立清指出，安全性一直是鋰電使用過程中最突出的問題和焦點(diǎn)所在。今年5月26日，深圳比亞迪e6電動(dòng)汽車被碰撞后因?yàn)殡娀∫贾車镔|(zhì)導(dǎo)致起火；同年11月，湖南婁底低速電動(dòng)汽車發(fā)生自燃；另外美國颶風(fēng)桑迪襲擊致使16輛Karma燒毀，這些都反映了電動(dòng)汽車鋰電電池可能存在的

18、安全隱患，甚至引發(fā)了消費(fèi)者“談鋰恐慌”心理。除此之外，鋰電池使用過程暴露出來的問題還有電池壽命、使用成本、產(chǎn)品商業(yè)模式、售后服務(wù)以及在梯次利用與回收中如何更好地降低電池使用成本和解決環(huán)保管理問題等等?！拔覀冃枰钊胙芯夸囯姵仄鸹鸬脑?，加強(qiáng)電芯和電池組的集成，提高電動(dòng)汽車電池使用安全性”，孫立清說道。就技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r來看，新能源汽車已經(jīng)研發(fā)出非晶金屬軸向電機(jī)，具有很好的效率特性。在電池方面也有很多進(jìn)步，包括用于鋰電池可以顯著改善磷酸鐵鋰、錳酸鋰等汽車動(dòng)力電池性能的導(dǎo)電劑碳納米管，以及制造成本僅有鋰電池一半的電容電池技術(shù)，另外還有中科院開發(fā)的高安全性阻燃生物質(zhì)復(fù)合材料動(dòng)力鋰電池隔膜、中科院金屬研究

19、所沈陽材料科學(xué)國家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的可在6分鐘內(nèi)完成充電、在100次循環(huán)之后容量保持率達(dá)96%的柔性鋰離子電池等。在超級(jí)電容方面，目前國內(nèi)已有企業(yè)可以做出能量密度跟鎳鎘或者是鉛蓄電池一樣的超級(jí)電容，部分產(chǎn)品已出口到日本。雖然這兩年鋰電企業(yè)陷入了困境，但鋰電池市場(chǎng)從2015年開始將進(jìn)入一個(gè)快速增長期。2、充電技術(shù)瓶頸眾所周知，充電對(duì)于新能源汽車的發(fā)展尤為重要，但目前維持電池動(dòng)力的充電站/樁的覆蓋面積還只是極小的范圍，限制了新能源汽車的發(fā)展。電動(dòng)汽車充電技術(shù)正在向智能化、高效化、通用化、集成化方向發(fā)展。美國派克研究所預(yù)計(jì)，到2020年全球范圍內(nèi)聯(lián)機(jī)的充電樁數(shù)量將達(dá)到1,140萬座，其中德國、日本、美國、中國、以色列和英國的充電樁數(shù)量位于世界前列。同時(shí)由于純電動(dòng)汽車的普及，以及各國當(dāng)?shù)卣馁Y