汽車新能源技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展—畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、高高 等等 教教 育育 自自 學(xué)學(xué) 考考 試試 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 汽車檢測(cè)與維修專業(yè)（本科）汽車檢測(cè)與維修專業(yè)（本科） 市市地：地： 準(zhǔn)考證號(hào)：準(zhǔn)考證號(hào)： 姓姓 名：名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 一、 題目： 汽車新能源技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展 二、 本環(huán)節(jié)自 2013 年 3 月 8 日起至 2013 年 6 月 7 日 三、 進(jìn)行地點(diǎn)： 河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四、 內(nèi)容要求：畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）要求層次分明、文 理通順 、數(shù)據(jù)可靠、文字簡(jiǎn)練、說(shuō)明透徹、立論正確、 推理嚴(yán)謹(jǐn)。 汽車新能源技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展 摘要 能源危機(jī)和環(huán)境污染是 21 世紀(jì)世界各國(guó)面臨的

2、兩大難題。為緩解并最終解決 能源的供需矛盾，改善日益嚴(yán)峻的環(huán)境狀況，世界各國(guó)和地區(qū)正在積極開展可再 生能源的研究與開發(fā)。對(duì)于這種高消耗能源和高污染的現(xiàn)代工具來(lái)講，實(shí)現(xiàn)生態(tài) 能源汽車的研發(fā)與使用具有重大意義。 汽車新能源技術(shù)繁多,新能源汽車發(fā)展方向如何。本課題以此為出發(fā)點(diǎn),著重 分析目前主要的新能源汽車技術(shù)以及這些技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),得出電動(dòng)汽車將是未來(lái) 發(fā)展趨勢(shì)。然后探討電動(dòng)汽車充電站整車充電、更換電池兩種運(yùn)營(yíng)模式,最終得 出未來(lái)充電站將以更換電池為主，整車充電為輔的主流模式。 關(guān)鍵詞：新能源汽車，新技術(shù)，發(fā)展趨勢(shì)，充電站 AUTOMOTIVE APPLICATION AND DEVELOPMENT

3、 OF NEW ENERGY TECHNOLOGIES ABSTRACT Energy crisis and pollution of the environment are 21th centuries the international community faces of two greatest hard nut to crack. For alleviate to combine end solution energy of supply and demand antinomy, improve rigorous environment condition, internationa

4、l community and region be actively developing day by day can the research and development of renewable energy. Speak for the modern tool of this kind of high depletion energy and high pollution, carry out development and use of ecosystem energy car to have great significance. Automobile new energy t

5、echnology is various and what is the direction of new energy vehicle development. This article is on the basis of what is mentioned above as a starting point, focusing on the analysis of the current main new energy vehicle technologies and the advantages and disadvantages of them to draw the conclus

6、ion that electric vehicles will be a trend in the future development; then explores the two operating modes of vehicle charging station, that is electric vehicle charging station and battery replaced charging station, and ultimately comes to conclusion that the future will be based on the battery re

7、placed charging station, supplemented by the mainstream model of vehicle charging. KEYWORDS: new energy vehicles, new technology, development trends, charging station 目錄 第 1 章研究汽車新能源技術(shù)的目的與意義.1 1.1研究的目的.1 1.2研究意義.1 第 2 章國(guó)內(nèi)外汽車新能源技術(shù)研究現(xiàn)狀.2 2.1國(guó)外的相關(guān)研究.2 2.1.1政府高度重視汽車新能源的開發(fā)利用.2 2.1.2政府推動(dòng)電動(dòng)汽車研發(fā)和推廣.2 2.2國(guó)內(nèi)的

8、相關(guān)研究.3 2.2.1政府大力支持新能源汽車產(chǎn)業(yè).3 2.2.2國(guó)內(nèi)新能源汽車取得重大發(fā)展.3 第 3 章汽車新能源的類型.5 3.1純電動(dòng)汽車.5 3.1.1純電動(dòng)汽車的類型.5 3.1.2純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理.6 3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車.6 3.2.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)類型.6 3.2.2不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的比較.8 3.3燃料電池電動(dòng)汽車.9 3.3.1燃料電池電動(dòng)汽車的類型.9 3.3.2燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理.10 3.4氣體燃料汽車.11 3.4.1天然氣汽車.11 3.4.2液化石油氣汽車.11 3.5生物燃料汽車.12 3.5.1甲醇燃料汽車.12 3.5.2

9、乙醇燃料汽車.12 3.5.3二甲醚燃料汽車.12 3.6氫燃料汽車.12 3.7太陽(yáng)能汽車.13 第 4 章汽車新能源的主要比較與發(fā)展.14 4.1各種新能源汽車技術(shù)的特點(diǎn)分析與展望.14 4.1.1純電動(dòng)汽車.14 4.1.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車.14 4.1.3燃料電池電動(dòng)汽車.15 4.1.4氣體燃料汽車.15 4.1.5生物燃料汽車.16 4.1.6氫燃料汽車.16 4.1.7太陽(yáng)能汽車.16 4.2能量轉(zhuǎn)換效率的比較.17 4.3減少耗油量的比較.17 4.4減少碳排放的比較.18 4.5各種能源方案優(yōu)缺點(diǎn)中和分析.18 4.6電動(dòng)汽車的應(yīng)用缺陷和瓶頸.19 第 5 章電動(dòng)汽車應(yīng)用的解

10、決方式.20 5.1整車充電模式.20 5.1.1常規(guī)充電.20 5.1.2快速充電.20 5.2更換電池模式.21 5.2.1電池租賃.21 5.2.2電池的快速更換.21 5.2.3電池的維護(hù).21 第 6 章未來(lái)電動(dòng)汽車充電技術(shù)的發(fā)展方向.23 6.1整車充電中的慢速充電方式可以充分利用.23 6.2換電池模式屬于能源新物流模式.23 6.3無(wú)線快速充電將成為最理想充電方式.23 6.4快速充電大量發(fā)展將帶來(lái)電網(wǎng)諧波污染.23 結(jié)論.24 參考文獻(xiàn).25 致謝.27 前言 石油短缺、環(huán)境污染、氣候變暖是全球汽車產(chǎn)業(yè)面對(duì)的共同挑戰(zhàn)，各國(guó)政府 及產(chǎn)業(yè)界紛紛提出各自的發(fā)展戰(zhàn)略，積極應(yīng)對(duì)，以保持

11、其汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展， 并提高未來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。新能源汽車已成為 21 世紀(jì)汽車工業(yè)的發(fā)展熱點(diǎn)。據(jù) 統(tǒng)計(jì)，一輛汽車年平均消耗石油約 5 噸。截止到 2008 年，世界汽車保有量已突 破 9 億輛，其中中國(guó)約為 6467 萬(wàn)輛，除此之外中國(guó)的摩托車保有量已達(dá)到 8954 萬(wàn)輛，掛車 101 萬(wàn)輛，上路行駛的拖拉機(jī) 1464 萬(wàn)輛。并且世界汽車保有量正以 每年 3000 萬(wàn)輛的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)到 2020 年全球汽車保有量將達(dá)到 12 億輛（其 中中國(guó)將達(dá)到 1.31.5 億輛)，屆時(shí)汽車所消耗的石油每年 55 億噸，交通用油 將占全球石油總消耗的 62%以上?？梢娖囀窍氖偷拇髴?。 德國(guó)、

12、美國(guó)、日本等國(guó)家把發(fā)展新能源汽車作為解決目前能源短缺的重要途 徑，但在不同時(shí)期的新能源汽車技術(shù)路徑是不同的。總的來(lái)看，新能源汽車發(fā)展 趨勢(shì)可歸納為：能源逐漸由化石燃料向可再生、低排放甚至零排放的能源形式過(guò) 渡是基本趨勢(shì)，電能、生物燃料和氫能將是汽車能源的最終解決方案。但在電能、 生物燃料和氫能最終替代化石燃料前，汽車能源呈現(xiàn)多元化局面。新能源汽車技 術(shù)將出現(xiàn)多種技術(shù)共存的局面，先進(jìn)汽油車、先進(jìn)柴油車、混合動(dòng)力汽車、純電 動(dòng)汽車、天然氣汽車、醇類燃料汽車、燃料電池汽車都將占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。 但是由于目前汽車新能源汽車技術(shù)繁多，每個(gè)國(guó)家在新能源汽車領(lǐng)域發(fā)展方 向有所不同。本課題以此為出發(fā)點(diǎn)，著重

13、分析目前新能源汽車技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，并最 終得出電動(dòng)汽車將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。然而,電動(dòng)汽車由于目前在蓄電池技術(shù)上存 在著續(xù)航能力不足，充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。通過(guò)分析本課題最終提出解決這一問(wèn) 題的主要方案就是加快充電站的建設(shè)，并且充電站建設(shè)將是以更換電池為主，整 車充電為輔的運(yùn)營(yíng)模式。 第 1 章研究汽車新能源技術(shù)的目的與意義 1.1研究的目的 依據(jù)我國(guó)資源條件和產(chǎn)業(yè)技術(shù)狀況，通過(guò)制定國(guó)家交通能源發(fā)展戰(zhàn)略、組織 開展國(guó)家重大科技開發(fā)計(jì)劃、實(shí)施鼓勵(lì)性政策等措施，推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展： 從而友好的替代或部分替代以石油為燃料的汽車。減少對(duì)石油的依賴性，降低能 源消耗，減輕環(huán)境污染，緩解氣候變暖壓力，以實(shí)現(xiàn)汽車工

14、業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。盡 管在現(xiàn)階段國(guó)家汽車節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向不盡相同、各具特色，但在長(zhǎng)期發(fā)展純電 動(dòng)汽車和燃料電池汽車，實(shí)現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型的總體趨勢(shì)上基本相同。 1.2研究意義 大力發(fā)展節(jié)能與新能源汽車是國(guó)際社會(huì)應(yīng)對(duì)能源短缺、環(huán)境污染和氣候變暖 問(wèn)題在交通領(lǐng)域采取的共同措施。新能源汽車是中國(guó)乃至世界汽車業(yè)跨越發(fā)展難 得的機(jī)遇；近年來(lái)新能源汽車產(chǎn)業(yè)受到空前的關(guān)注，包括我國(guó)在內(nèi)的世界主要汽 車生產(chǎn)國(guó)都加大了新能源的研發(fā)力度，以提高自身產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力；汽車工業(yè)可持 續(xù)發(fā)展得以迎戰(zhàn)能源和環(huán)境的巨大挑戰(zhàn)；進(jìn)而促進(jìn)新能源的發(fā)展，為低碳經(jīng)濟(jì)發(fā) 展做出貢獻(xiàn)。所以，研究汽車新能源技術(shù)對(duì)我國(guó)乃至世界經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā) 展

15、具有非常大的現(xiàn)實(shí)意義和理論意義。 第 2 章國(guó)內(nèi)外汽車新能源技術(shù)研究現(xiàn)狀 2.1國(guó)外的相關(guān)研究 2.1.1政府高度重視汽車新能源的開發(fā)利用 2007 年 1 月 24 日，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)小布什發(fā)表國(guó)文咨文，宣布了替代能源和 節(jié)能政策，提出美國(guó)努力在未來(lái) 10 年之內(nèi)將汽油使用量降低 20%。奧巴馬 2009 年 4 月曾表示，聯(lián)邦政府將購(gòu)買又美國(guó) 3 大汽車廠商制造的 1.76 萬(wàn)輛包括新能 源汽車在內(nèi)的節(jié)能汽車。盡管這一措施并不能改變美國(guó)汽車業(yè)衰退的現(xiàn)狀，但他 具有明顯的象征意義，也是奧巴馬鼓勵(lì)發(fā)展新能源汽車的具體表現(xiàn)2。 日本政府在 2009 年 6 月啟動(dòng)了“新一代汽車”計(jì)劃，該計(jì)劃力爭(zhēng)在

16、 2050 年， 是環(huán)保汽車占據(jù)汽車市場(chǎng)的一半左右，為了實(shí)現(xiàn)這一計(jì)劃，日本政府通過(guò)援建電 動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施、減稅和發(fā)放補(bǔ)貼等促進(jìn)環(huán)保汽車發(fā)展。近年來(lái)，日本政府陸續(xù) 出臺(tái)了關(guān)于促進(jìn)新能源利用等特別措施法 、 有關(guān)電力企業(yè)利用新能源的特別 措施法 、 可再生能源配額制法等一系列政策法規(guī)，明確了日本新能源的發(fā)展 目標(biāo)和各方責(zé)任。 德國(guó)政府表示，到 2020 年，可再生能源要占全部能源消耗的 47%，因此， 2020 年德國(guó)境內(nèi)的新能源汽車要超過(guò) 100 萬(wàn)輛。法國(guó)在 20 世紀(jì) 90 年代中期，開 始推廣電動(dòng)汽車和天然汽車。1999 年，政府要求所有市政部門的電動(dòng)汽車及天然 氣汽車比例必須占市政部門擁

17、有車輛總數(shù)的 20%以上，以此帶動(dòng)整個(gè)社會(huì)選擇環(huán) 保車型。 2.1.2政府推動(dòng)電動(dòng)汽車研發(fā)和推廣 2009 年，美國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的各方面發(fā)起成立了美國(guó)電動(dòng)汽車聯(lián)盟，美 國(guó)電動(dòng)汽車聯(lián)盟主要致力于從政策和行動(dòng)上推動(dòng)大規(guī)模實(shí)施電動(dòng)汽車計(jì)劃，最終 改變美國(guó)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和化石能源嚴(yán)重以來(lái)的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)美國(guó)電動(dòng)汽車運(yùn)輸?shù)母锩?性變化。美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬提出在 2015 年以前推廣 100 萬(wàn)輛環(huán)保汽車，為鼓勵(lì)美 國(guó)消費(fèi)者購(gòu)買，他還宣布將給予購(gòu)買插電式電動(dòng)汽車的人每輛車 7500 美元抵稅 額。 為推進(jìn)新能源汽車及環(huán)保汽車的發(fā)展，日本從 2009 年 4 月 1 日起實(shí)施“綠色 稅制” ，日本實(shí)行“綠色稅制”可

18、使混合動(dòng)力電動(dòng)汽車稅減免 2 萬(wàn)日元，和車輛 購(gòu)置稅減免 4 萬(wàn)日元。在日本政府的積極扶持下，日本主要汽車生產(chǎn)廠家無(wú)一例 外的提出了自己的新能源汽車戰(zhàn)略。豐田公司宣布在未來(lái)幾年里，將混合動(dòng)力電 動(dòng)汽車車型增加到 10 種；日產(chǎn)公司于 2012 年批量生產(chǎn)純電動(dòng)汽車，投放日本和 歐洲市場(chǎng)。 在 2009 年年初德國(guó)政府通過(guò)的 500 億歐元的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃中，很大一部分用 于電動(dòng)汽車研發(fā)，汽車從電站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和可再生能源研發(fā)。法國(guó)政府從 1995 年 7 月 1 日開始，給購(gòu)買電動(dòng)汽車的用戶提供 5000 法郎補(bǔ)貼，法國(guó)電力公司從自身 利益考慮，想電動(dòng)汽車制廠生產(chǎn)的電動(dòng)汽車每輛提供 10000 法郎

19、補(bǔ)助。這些措施 給電動(dòng)汽車在法國(guó)發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境。 2.2國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究 2.2.1政府大力支持新能源汽車產(chǎn)業(yè) 國(guó)內(nèi)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(guó)家“十五”期間的“836”重大科技問(wèn)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。 “十一五”以來(lái)，我國(guó)提出“節(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3。2010 年 8 月 18 日國(guó)務(wù)院國(guó)有資產(chǎn) 監(jiān)督管理委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱國(guó)資委）在北京召開中央企業(yè)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立 大會(huì)。國(guó)務(wù)院國(guó)資委推動(dòng)有關(guān)中央企業(yè)成立“中央企業(yè)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟” ，旨 在有效發(fā)揮中央企業(yè)在我國(guó)經(jīng)

20、濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型中的帶頭和領(lǐng)導(dǎo)作用，形成 合力加快推動(dòng)我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以聯(lián)盟的方式，促進(jìn)企業(yè)間的合作與協(xié)同 發(fā)展，快速、有效地突破電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)，盡快形成規(guī)?；l(fā)展姿態(tài)。 中國(guó)汽車業(yè)“十二五”規(guī)劃初稿已定，新能源汽車被列為中國(guó)汽車行業(yè)今后 五年發(fā)展的重中之重。中國(guó)汽車業(yè)“十二五”規(guī)劃中，將提出到 2015 年，中國(guó) 國(guó)內(nèi)新能源汽車的年銷售量達(dá)到百萬(wàn)輛的目標(biāo)。新能源汽車的發(fā)展重點(diǎn)將以汽車 電動(dòng)化和動(dòng)力混合化兩大技術(shù)結(jié)合為標(biāo)志，進(jìn)行換代與產(chǎn)業(yè)升級(jí)4。 2.2.2國(guó)內(nèi)新能源汽車取得重大發(fā)展 2006-2007 年，我國(guó)自主研制的純電動(dòng)、混合動(dòng)力和燃料電池三類新能源汽 車整車產(chǎn)品相繼問(wèn)

21、世；混合動(dòng)力和純電動(dòng)客車實(shí)現(xiàn)了規(guī)模示范；純電動(dòng)汽車實(shí)現(xiàn) 批量出口；燃料電池轎車研發(fā)進(jìn)入世界先進(jìn)行列。2008 年，新能源汽車在國(guó)內(nèi)已 成全面出擊之勢(shì)。比亞迪、奇瑞、吉利、長(zhǎng)安、哈飛等汽車生產(chǎn)企業(yè)，紛紛在各 大國(guó)際車展上頻頻亮相，展出了自行研發(fā)的燃料電池汽車及混合動(dòng)力汽車，從而 在這場(chǎng)新能源的競(jìng)技中，取得了首發(fā)權(quán)。 國(guó)產(chǎn)新能源汽車如雨后春筍，紛紛嶄露頭角，如長(zhǎng)安的 CV9、杰勛混合動(dòng)力 版，奇瑞的 A5、東方之子燃料電池動(dòng)力汽車，海馬的 H12 電動(dòng)汽車、華普海域甲 醇動(dòng)力轎車和海尚油電動(dòng)力混合汽車，力帆 520 混合動(dòng)力汽車等。在美國(guó)汽車城 底特律舉行的 2009 北美國(guó)際汽車展上，比亞迪展示

22、了插電式混合動(dòng)力汽車 F3DM. 這款汽車已于 2008 年 12 月 15 日在中國(guó)市場(chǎng)開始銷售，于 2011 年在北美市場(chǎng)上 市。 第 3 章汽車新能源的類型 3.1純電動(dòng)汽車 3.1.1純電動(dòng)汽車的類型 純電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、 安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛，一般采用高效率充電蓄電池為動(dòng)力源。純電動(dòng)汽車可 分為 2 種類型，即用蓄電池作動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車和裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽 車。 一、用蓄電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車 用單一蓄電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車，只裝置了蓄電池組，它的電力和動(dòng) 力傳輸系統(tǒng)如圖 3-1 所示。 圖 3-1用單一蓄電池作為動(dòng)力源

23、的純電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng) 二、裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)車 用單一蓄電池作為動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車，蓄電池的比能量和比功率較低，蓄 電池組的質(zhì)量和體積比較大。因此，在某些純電動(dòng)汽車上增加輔助動(dòng)力源，如超 級(jí)電容器、發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能等，由此改善純電動(dòng)汽車的啟動(dòng)性能和增加續(xù)駛里 程。裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng)如圖 3-2 所示。 圖 3-2裝有輔助動(dòng)力源的純電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng) 3.1.2純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理 燃油汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、地盤、車身和電器 4 大部分組成，純電動(dòng)汽車的結(jié) 構(gòu)與燃油汽車相比，主要增加了電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，而取消了發(fā)動(dòng)機(jī)，電力驅(qū)動(dòng) 控制系統(tǒng)的組成與工

24、作原理如圖 3-3 所示，它由電力驅(qū)動(dòng)模塊、車載電源模塊和 輔助模塊 3 大部分組成5。 圖 3-3電力驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成與工作原理 當(dāng)汽車行駛時(shí)，由蓄電池輸出電能（電流）通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng) 機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)車輪前進(jìn)或后退。電動(dòng)汽車行駛里程與蓄電池容量 有關(guān)，蓄電池容量受諸多因素限制。要提高一次充電續(xù)駛里程，必須盡可能的節(jié) 省蓄電池能量。 3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 3.2.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)類型 一、串聯(lián)式結(jié)構(gòu)類型 如圖 3-4 所示串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是：能量的產(chǎn)生和使用完全獨(dú)立，發(fā)動(dòng) 機(jī)的功能只是驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，由發(fā)電機(jī)向蓄電池充電。汽車完全由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)， 發(fā)動(dòng)機(jī)只

25、需在某一轉(zhuǎn)速下工作，避免在怠速或其他不經(jīng)濟(jì)工況下工作可明顯減少 排氣污染和提高燃油經(jīng)濟(jì)性、節(jié)約費(fèi)用。 圖 3-4串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 圖 3-5并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 二、并聯(lián)式結(jié)構(gòu)形式 并聯(lián)式結(jié)構(gòu)（如圖 3-5）的混合動(dòng)力汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)飯別獨(dú)立的驅(qū) 動(dòng)，采用異步交流電動(dòng)機(jī)，既可作電動(dòng)機(jī)，又可作發(fā)電機(jī)使用。 汽車在不同行駛工況下工作如下: 1.正常行駛工況。在一般路面上駕駛員以發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力行駛。 2.啟動(dòng)及小負(fù)荷行駛工況。當(dāng)汽車在啟動(dòng)、小負(fù)荷和下坡行駛及汽車需要通 過(guò)對(duì)排放要求嚴(yán)格限制的地區(qū)，可通過(guò)離合器是發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，汽車由電動(dòng)機(jī)從蓄 電池中獲得電能來(lái)驅(qū)動(dòng)。 3.加速行駛工況。當(dāng)汽車加速或

26、高速行駛需要大功率時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)可聯(lián) 合工作，以獲得所需得峰值功率。 4.蓄電池充電工況。大汽車在低負(fù)荷工作時(shí)異步交流電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)自動(dòng) 接通為蓄電池充電，使蓄電池電能獲得補(bǔ)充，這有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率。 5.減速和制動(dòng)工況。由汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)為蓄電池充電，汽車制 動(dòng)時(shí)能量回收部分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏鴥?chǔ)存。 三、混聯(lián)式結(jié)構(gòu)形式 混聯(lián)式結(jié)構(gòu)（如圖 3-6）的混合動(dòng)力系統(tǒng)利用動(dòng)力分配裝置將動(dòng)力一分為二： 一部分直接驅(qū)動(dòng)汽車；另一部分驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)，而交流發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)并為 蓄電池充電。 圖 3-6混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng) 汽車在不同行駛工況下工作如下: 1.正常行駛工況。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力一路直接

27、驅(qū)動(dòng)車輪；另一路經(jīng)交流發(fā)電機(jī)、 變流器、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。 2.啟動(dòng)及小負(fù)荷行駛工況。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)效率不高而停止工作，由蓄電池帶 動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。 3.加速行駛工況。在正常行駛工況基礎(chǔ)上增加功率輸出，這部分增加的動(dòng)力 由蓄電池供給，由電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給車輪。 4.減速和制動(dòng)工況。由汽車車輪驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用， 電動(dòng)機(jī)發(fā)出的電能為蓄電池充電，將汽車的制動(dòng)能回收為電能6。 3.2.2不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的比較 表 3-1 對(duì)不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在燃油經(jīng)濟(jì)性、尾氣排放和控制難易 程度等方面作了比較。表 3-2 對(duì)不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在驅(qū)動(dòng)模式、傳動(dòng) 效率、整車布

28、置、使用條件等方面作了比較。 表 3-1不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車類型的比較 項(xiàng)目串聯(lián)式并聯(lián)式混聯(lián)式 公路行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性較優(yōu)優(yōu)優(yōu) 城市行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性優(yōu)較優(yōu)優(yōu) 無(wú)路行駛?cè)加徒?jīng)濟(jì)性較優(yōu)優(yōu)優(yōu) 低排放性能優(yōu)較優(yōu)較優(yōu) 成本低較低較低 復(fù)雜程度簡(jiǎn)單較復(fù)雜復(fù)雜 控制難易程度簡(jiǎn)單較復(fù)雜復(fù)雜 表 3-2不同類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特點(diǎn)的比較 結(jié)構(gòu)模型串聯(lián)式并聯(lián)式混聯(lián)式 動(dòng)力總成 發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等三大動(dòng) 力總成 發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī) 或電動(dòng)機(jī)兩大動(dòng)力總成 發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā) 電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等三大 動(dòng)力總成 驅(qū)動(dòng)模式電動(dòng)機(jī)是唯一的 驅(qū)動(dòng)模式 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)-電動(dòng) 機(jī)混合驅(qū)動(dòng)模式 發(fā)

29、動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式、發(fā) 動(dòng)機(jī)-電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng) 模式、電動(dòng)機(jī)-電動(dòng)機(jī) 混合驅(qū)動(dòng)模式 傳動(dòng)效率能量轉(zhuǎn)換效率較低傳動(dòng)效率較高傳動(dòng)效率較高 制動(dòng)能量回收能夠回收制動(dòng)能量能夠回收制動(dòng)能量能夠回收制動(dòng)能量 整車總布局 三大動(dòng)力總成之 間沒(méi)有機(jī)械式連接裝 置，結(jié)構(gòu)布置的自由 度較大，但三大動(dòng)力 總成的質(zhì)量、尺寸都 比較大，一般在大型 車輛上采用 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保持 機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī) 與電動(dòng)機(jī)兩大動(dòng)力總成之 間被不同的機(jī)械裝置連接 起來(lái)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是布局 受到一定的限制 三大動(dòng)力總成之 間采用機(jī)械裝置連接， 三大動(dòng)力總成的質(zhì)量、 尺寸都較小，能夠在 小型車輛上布置，但 結(jié)構(gòu)更加緊湊 適用條件

30、 適用于大型客車 或貨車，適應(yīng)在路況 較復(fù)雜的城市道路和 普通公路上行駛，更 加接近電動(dòng)汽車的性 能 適用于中小型汽車，適 應(yīng)在城市道路和高速公路 上行駛，接近普通的內(nèi)燃 機(jī)汽車性能 適用于各種類型的 汽車，適應(yīng)在各種道 路上行駛，更加接近 普通得內(nèi)燃機(jī)汽車性 能 3.3燃料電池電動(dòng)汽車 3.3.1燃料電池電動(dòng)汽車的類型 采用燃料電池作為電源的電動(dòng)汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車(Fuel Cell Electric Vehicle, FCEV)。FCEV 一般以質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）作為車載 能源.PCEV 按“多電源”的配置不同，可分為以下幾種： 一、純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)（PFC）的 FCEV

31、 純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車只有燃料電池一個(gè)動(dòng)力源，汽車的所有功率負(fù)荷 都由燃料電池承擔(dān)。純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)系統(tǒng)將氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電能通過(guò)總線 傳給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛。 二、燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)（FC+B）的 FCEV 燃料電池+輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)典 型的串聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在該動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池和蓄電池一起為驅(qū)動(dòng) 電機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車行駛。 在汽車制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，蓄電池將儲(chǔ)存回饋的能量。 三、燃料電池與超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)(FC+C)的 FCE

32、V 燃料電池+超級(jí)電容與燃料電池+輔助蓄電池的結(jié)構(gòu)相似，只是把蓄電池?fù)Q成 超級(jí)電容。相對(duì)于蓄電池，超級(jí)電容充放電效率較高，能量損失小，功率密度大， 在回收制動(dòng)能量方面比蓄電池有優(yōu)勢(shì)，循環(huán)壽命長(zhǎng)但是超級(jí)電容的能量密度較小 隨著超級(jí)電容技術(shù)的不斷進(jìn)化，這種結(jié)構(gòu)將成為一種新的研究方向。 四、燃料電池與輔助蓄電池和超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)（FC+B+C）的 FCEV 燃料電池與輔助蓄電池和超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也為 串聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在該動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容一起 為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車 行駛。在汽車制動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)變成發(fā)電

33、機(jī)，蓄電池和超級(jí)電容將儲(chǔ)存回饋的能量。 3.3.2燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理 目前燃料電池電動(dòng)汽車絕大多數(shù)采用的是混合式燃料當(dāng)電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，將燃 料電池與輔助動(dòng)力源相結(jié)合，燃料電池可以只滿足持續(xù)功率需求，借助輔助動(dòng)力 源提供加速、爬坡等所需的峰值功率，而且在制動(dòng)時(shí)可以將回饋的能量?jī)?chǔ)存在輔 助動(dòng)力源中，混合式燃料電池驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種，如圖 3-77。 （a）串聯(lián)式 （b）并聯(lián) 式 圖 3-7混合式燃料電池電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)框圖 混合式燃料電池電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助動(dòng)力源、 DC/DC 變換器、DC/AC 逆變器、電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力控制系統(tǒng)等組成。 3.4氣體燃料汽車 3

34、.4.1天然氣汽車 天然氣是指以天然氣作為燃料的汽車。按照所使用天然氣燃料狀態(tài)的不同， 天然氣汽車可分為壓縮天然氣汽車（CNGV）和液化天然氣汽車（LNGV） 。 壓縮天然氣是指壓縮到 20.724.8MPa 的天然氣，儲(chǔ)存在車載高壓氣瓶中。 它是一種無(wú)色透明、無(wú)味、高熱量、比空氣輕的氣體，主要成分是甲烷，由于組 分簡(jiǎn)單，易于完全燃燒，加上燃料含碳少、抗爆性好、不稀釋潤(rùn)滑油，能夠延長(zhǎng) 發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。 液化天然氣是指常壓下、溫度為162的液體天然氣，儲(chǔ)存于車載絕熱氣瓶 中。液化天然氣燃點(diǎn)高、安全性能強(qiáng)，適于長(zhǎng)途運(yùn)輸和儲(chǔ)存。目前世界上使用較 多的是壓縮天然氣汽車。 3.4.2液化石油氣汽車 液化

35、石油氣(簡(jiǎn)稱 LPG)的主要成分是丙烷 C3H8，此外還含有少量的丙烷 C4H10，丙烷 C3H6和丁烯 C4H8，作為車用燃料來(lái)說(shuō)，液化石油氣的能量密度比天然 氣大，在中小型汽車上推廣比較容易。 目前，對(duì)于 LPG 加氣站不足的地區(qū)，還不具備發(fā)展純 LPG 汽車的條件，大多 數(shù)國(guó)家仍以發(fā)展液化石油氣汽油兩用燃料汽車為主。 由于液化氣和天然氣的性質(zhì)相似決定了它們的結(jié)構(gòu)相似性，故液化石油氣汽 車的主要專用部件與天然氣汽車大部分一致。液化石油氣汽車與天然氣汽車的主 要區(qū)別在于液化石油氣汽車必須有蒸發(fā)調(diào)壓器。所謂 LPG 蒸發(fā)調(diào)壓器是集預(yù)熱、 蒸發(fā)、減壓、調(diào)壓功能于一體，LPG 被發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水加熱后

36、蒸發(fā)氣化，再經(jīng)減壓 達(dá)到接近大氣壓時(shí)供發(fā)動(dòng)機(jī)使用8。 3.5生物燃料汽車 3.5.1甲醇燃料汽車 甲醇燃料汽車是指利用甲醇燃料作為能源驅(qū)動(dòng)的汽車。甲醇作為燃料在汽車 上的應(yīng)用主要有摻燒和純甲醇替代兩種。摻燒是指將甲醇以不同的比例（如 M10、M15、M30 等）摻入汽油中，作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，一般稱為甲醇汽油；純甲 醇替代是指將高比例甲醇（如 M185、M100）直接用作汽車燃料。 3.5.2乙醇燃料汽車 乙醇汽車是使用車用乙醇汽油作為主要?jiǎng)恿θ剂系钠?。一直以?lái)，生物乙 醇備受爭(zhēng)議，因?yàn)橛腥伺u(píng)大規(guī)模使用乙醇作為燃料，會(huì)導(dǎo)致食品價(jià)格上漲，此 外，傳統(tǒng)制造乙醇過(guò)程中會(huì)消耗很多能源，因此，從“從油

37、井到車輪”的全過(guò)程 來(lái)看，乙醇燃料并不環(huán)保。但是通用汽車打算結(jié)束這種爭(zhēng)論，在 2008 年北美車 展上，通用汽車大打“E85 牌” ，推出了多款 E85 乙醇燃料車，同時(shí)，推動(dòng)車用能 源多樣化的戰(zhàn)略手段，正式宣布與美國(guó) Coskata 能源公司攜手，在乙醇燃料技術(shù) 領(lǐng)域內(nèi)開展合作。 3.5.3二甲醚燃料汽車 二甲醚作為環(huán)保、清潔、安全的新型替代能源，已得到國(guó)際社會(huì)的公認(rèn)。二 甲醚是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的理想替代品。 由于二甲醚具有低沸點(diǎn)、高飽和蒸汽壓、低黏性、優(yōu)良的壓縮性、高十六烷 值、含氧 24.8%、較低熱值等特點(diǎn)，二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)以引起西方發(fā)達(dá)國(guó)家 政府和專家的高度重視。

38、近年來(lái)，歐美、日韓、俄羅斯等國(guó)家十分看好二甲醚燃 料汽車的市場(chǎng)前景和環(huán)保效益，紛紛開展二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車的研發(fā)。我國(guó) 與國(guó)際二甲醚燃料發(fā)動(dòng)機(jī)研究幾乎同步。 3.6氫燃料汽車 氫是清潔燃料，采用氫氣作燃料，只需略加改動(dòng)常規(guī)火花塞點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)， 就可以使用。其燃燒效率比汽油高，混合氣可以較大程度地變稀，所需點(diǎn)火能量 小，有利于節(jié)約燃料。氫氣也可以加入其它燃料(如 CNG)中，用于提高效率和減 少 N02排放。氫的質(zhì)量能量密度是各種燃料中最高的一種，但體積能量密度最低， 其最大的使用障礙是儲(chǔ)存和安全問(wèn)題9。 汽車使用氫燃料較簡(jiǎn)單的技術(shù)是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管里進(jìn)行預(yù)混，經(jīng)過(guò)進(jìn)氣道在 進(jìn)氣形成送入氣缸，由

39、火花塞或電熱塞引燃，也可以用柴油引燃。由于氫的分子 量很小，在等能量情況下，氣態(tài)氫比甲烷等其他氣體占的體積大，因此機(jī)外混合 的容積效率低，功率只有原來(lái)石油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的 80%左右；混合氣在進(jìn)氣行程進(jìn) 入氣缸，又經(jīng)過(guò)壓縮行程的作用，氫與空氣的混合時(shí)間時(shí)間較長(zhǎng)，又較容易從外 界創(chuàng)造條件促進(jìn)混合氣混合均勻，因此混合氣的品質(zhì)容易保證，但這種汽車的動(dòng) 力性較低，易產(chǎn)生回火，綜合性能較差。盡管預(yù)混技術(shù)簡(jiǎn)單，發(fā)動(dòng)機(jī)變動(dòng)較小， 也可以采用一些措施來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率及避免回火，然而汽車的綜合性能難以達(dá) 到較高水平。 3.7太陽(yáng)能汽車 太陽(yáng)能汽車是利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，并利用該電能作為能源 驅(qū)動(dòng)行駛的汽

40、車。太陽(yáng)能主要由太陽(yáng)能電池組、自動(dòng)陽(yáng)光跟蹤系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、 控制器、機(jī)械系統(tǒng)等組成。 太陽(yáng)能汽車由太陽(yáng)能電池板在向日自動(dòng)跟蹤器的控制下始終正對(duì)太陽(yáng)，接收 太陽(yáng)光，并轉(zhuǎn)化成電能，向電動(dòng)機(jī)供電，再由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛，它實(shí)際上是 一種電動(dòng)汽車，其工作原理與串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（SHEV）基本相同。 第 4 章汽車新能源的主要比較與發(fā)展 4.1各種新能源汽車技術(shù)的特點(diǎn)分析與展望 4.1.1純電動(dòng)汽車 純電動(dòng)汽車不需要再用內(nèi)燃機(jī)，因此，純電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車 的發(fā)動(dòng)機(jī)，蓄電池相當(dāng)于原來(lái)的油箱，電能是二次能源,可以來(lái)源于風(fēng)能、水能、 熱能、太陽(yáng)能等多種方式。因此很多人認(rèn)為純電動(dòng)汽車將是未來(lái)新能源

41、汽車發(fā)展 的主要方向。純電動(dòng)汽車主要特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)：1.無(wú)污染，廢氣排放為零。2.噪聲低，且運(yùn)行平穩(wěn)。3.能源效率高、 多樣化。4.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維修方便10。 缺點(diǎn)：1.動(dòng)力電源使用成本高，續(xù)駛里程短。2.充電設(shè)施建設(shè)不完善。3.蓄 電池重量大，壽命短，充電時(shí)間長(zhǎng)。 現(xiàn)狀與前景：從總體看仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段，要完全解決技術(shù)上的難題并降 低成本，還需要一定的時(shí)間；但隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展，存在的缺點(diǎn)會(huì)逐步得 到解決，電動(dòng)汽車將成為未來(lái)汽車發(fā)展的主體。 4.1.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 由于目前純電動(dòng)汽車在使用中受到電池續(xù)航能力以及充電設(shè)施建設(shè)不完善， 因此在傳統(tǒng)能源汽車向純電動(dòng)汽車過(guò)渡這段時(shí)期，混合

42、動(dòng)力汽車起著關(guān)鍵的作用。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)：1.由于有原動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力，蓄電池的數(shù)量和質(zhì)量可減少，因此汽 車自身中重量可減小。2.汽車的續(xù)駛里程和動(dòng)力性可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的水平。3.借助 原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，可帶動(dòng)空調(diào)、真空助力、轉(zhuǎn)向助力及其他輔助電器。4.可使原動(dòng) 機(jī)在最佳的工礦區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行，避免或減少了發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下的不良運(yùn)行，是發(fā) 動(dòng)機(jī)的排污和油耗大為降低。5.在人口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等地可用純電動(dòng)方 式驅(qū)動(dòng)汽車，實(shí)現(xiàn)零排放。6.可通過(guò)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，因此可配備功率較小的發(fā) 動(dòng)機(jī)，并可通過(guò)電動(dòng)機(jī)回收汽車減速和制動(dòng)時(shí)的能量，進(jìn)一步降低了汽車的能量 消耗和排污11。 缺點(diǎn)：1.長(zhǎng)

43、距離高速行駛基本不能省油。2.結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 現(xiàn)狀與前景：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是當(dāng)今最具有實(shí)際開發(fā)意義的低排放和低油 耗汽車，未來(lái)將繼續(xù)被各廠家升級(jí)更新，達(dá)到理想狀態(tài)。 4.1.3燃料電池電動(dòng)汽車 燃料電池電動(dòng)汽車用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)主要由直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng) 機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等。燃料電池汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型必須結(jié)合整車開發(fā)目標(biāo)， 所以受到一定限制。燃料電池電動(dòng)汽車具有以下特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：1.能源轉(zhuǎn)化效率較高，可以達(dá)到 30%以上。2.續(xù)駛里程長(zhǎng)，其長(zhǎng)途行 駛能力及動(dòng)力性已經(jīng)接近于傳統(tǒng)汽車。3.綠色環(huán)保，燃料電池沒(méi)有燃燒過(guò)程，接 近零排放。4.過(guò)載能力強(qiáng)，其短時(shí)過(guò)載能力可達(dá)額定功率的 200%或更

44、大。5.噪聲 低，燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，除了空氣壓縮機(jī)和冷卻系統(tǒng)以外無(wú)其他運(yùn) 行部件，因此運(yùn)行過(guò)程中噪聲和振動(dòng)都較小。6.設(shè)計(jì)方便靈活，可以在空間和重 量等問(wèn)題上進(jìn)行靈活的配置。 缺點(diǎn)：1.燃料電池汽車的制造成本和使用成本高。2.輔助設(shè)備復(fù)雜，且質(zhì)量 和體積較大。3.起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，系統(tǒng)抗震能力有待進(jìn)一步提高。 現(xiàn)狀與前景：燃料電池汽車近些年來(lái)取得了很大進(jìn)展，但從目前各大汽車公 司推出的制造成本上百萬(wàn)美元的燃料電池概念汽車來(lái)看，現(xiàn)階段燃料電池電動(dòng)汽 車的推廣還面臨很大的困難。最樂(lè)觀的預(yù)測(cè)，以純氫為燃料的燃料電池汽車商業(yè) 化生產(chǎn)至少還需十年以上的時(shí)間，即使在一定的程度上實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，也會(huì)是以

45、 一種高成本的方式12。 4.1.4氣體燃料汽車 氣體燃料汽車主要包括天然氣汽車和液化石油氣汽車。天然氣汽車由于使用 的天然氣在我國(guó)儲(chǔ)量非常豐富 ,加上近幾年國(guó)家的大量開發(fā)以及天然氣管道網(wǎng) 絡(luò)建設(shè)的完善性，天然氣汽車將得到長(zhǎng)足性的發(fā)展。氣體燃料汽車主要特點(diǎn)如 下： 優(yōu)點(diǎn)：1.天然氣在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，可廣泛使用。 2.普通燃油汽車改裝成 天然氣汽車成本較低且技術(shù)成熟。 3.辛烷值較高，污染小。 4.天然氣汽車與 普通燃油汽車百公里使用成本相比，天然氣汽車較低 13。 缺點(diǎn)：1.建加氣站網(wǎng)絡(luò)要求投資強(qiáng)度大。 2.氣體天然氣能量密度小，影響 續(xù)駛里程等性能。 3.與汽油車比動(dòng)力性低。 4.儲(chǔ)帶有所不便

46、。 現(xiàn)狀與前景：天然氣汽車在許多國(guó)家獲得廣泛使用并被大力推廣，已有約 100 多萬(wàn)輛；目前世界上液化石油氣汽車的保有量大 400 多萬(wàn)輛。氣體燃料汽車 是 21 世紀(jì)汽車的重要品種。 4.1.5生物燃料汽車 生物燃料是指生物資源生產(chǎn)的醇類燃料和生物才有等。由于醇類燃料是可 再生資源，它的制取可以通過(guò)生物發(fā)酵制取，從而得到很多國(guó)家的廣泛應(yīng)用。 由于乙醇再運(yùn)用中可將其摻入汽油使用，所以可以大大減少石油的使用。生物 燃料汽車主要特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)：1.資源較為豐富。 2.可再生，具有長(zhǎng)期使用的價(jià)值。 3.污染小， 廢氣排放幾乎為零。 4.使用方便，辛烷值高。 缺點(diǎn)：1.甲醇的毒性較大，不安全。 2.需

47、要解決分成問(wèn)題。 3.對(duì)金屬及 橡膠件有腐蝕性。 4.冷起動(dòng)性能較差。 5.二甲醚在儲(chǔ)運(yùn)方面存在問(wèn)題 14。 現(xiàn)狀與前景：甲醇、乙醇燃料汽車以獲得一定程度上的應(yīng)用；可以作為能源 的一種補(bǔ)充，在某些國(guó)家和地區(qū)可能保持較大的比例。二甲醚目前正在研究中。 4.1.6氫燃料汽車 氫燃料汽車是在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的基礎(chǔ)上加以修改后可以直接用氫為燃料燃燒， 產(chǎn)生動(dòng)力的汽車。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。氫燃料汽車主要特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)：1.排放物是純凈水，無(wú)污染、零排放。 2.氫氣來(lái)源豐富。 3.辛烷 值高，熱值高。 4.氫極易點(diǎn)燃，火焰?zhèn)鞑ヌ匦暂^好，容易實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。

48、 缺點(diǎn)：1.氫氣生產(chǎn)復(fù)雜且成本高。2.氣態(tài)氫能量密度小且儲(chǔ)存不便，液態(tài)氫 技術(shù)難度大，成本高。3.需要開發(fā)專用發(fā)動(dòng)機(jī)。 現(xiàn)狀與前景：仍處于基礎(chǔ)研究階段，制氫及儲(chǔ)帶技術(shù)有待突破；有希望成為 未來(lái)汽車的重要組成部分，但前景尚難估量15。 4.1.7太陽(yáng)能汽車 太陽(yáng)能汽車的能源來(lái)自太陽(yáng)，是真正的綠色能源汽車。太陽(yáng)能汽車與電動(dòng) 汽車有許多相似之處，從廣義講，也是電動(dòng)汽車的一個(gè)類型。太陽(yáng)能汽車主要 特點(diǎn)如下： 優(yōu)點(diǎn)：1.太陽(yáng)能屬于可再生能源，來(lái)源非常豐富。 2.運(yùn)行無(wú)污染而且噪 聲很小。3.太陽(yáng)能電池實(shí)際上是一個(gè)半導(dǎo)體元件，易于制造。 缺點(diǎn)：1.成本高。2.效率低，目前太陽(yáng)能電池的最高效率約為20%。3

49、. 能量密度低。 4.受時(shí)令影響大。 現(xiàn)狀與前景：目前正在研究，近年來(lái)已有少數(shù)國(guó)家有了太陽(yáng)能實(shí)驗(yàn)車型，達(dá) 到實(shí)用階段上需要一段較長(zhǎng)的時(shí)間。預(yù)期在缺乏其他能源、日照充足的沙漠干旱 地區(qū)，太陽(yáng)能汽車會(huì)有用武之地。 4.2能量轉(zhuǎn)換效率的比較 圖 4-1 是不同車速下燃油汽車與電動(dòng)汽車的能量輸出曲線圖。內(nèi)燃機(jī)汽車在 同樣工況下的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純電動(dòng)汽車的能耗，據(jù)統(tǒng)計(jì)，內(nèi)燃機(jī)在低速區(qū)域的能 量轉(zhuǎn)化效率最低(僅為 12)。應(yīng)用混合動(dòng)力技術(shù)，汽車在低速行駛時(shí)切換到電能 驅(qū)動(dòng)模式，可大幅度降低能量損耗，減少排放。盡管混合動(dòng)力汽車在啟動(dòng)和低速 運(yùn)行工況下，避免了高能耗和排放，但在高速行駛時(shí)若仍然采用燃油驅(qū)動(dòng)，其能

50、 耗和排放還是明顯大于純電動(dòng)汽車。 圖 4-1燃油汽車與電動(dòng)汽車能耗曲線圖 4.3減少耗油量的比較 表 4-1 對(duì)同一車型利用不同新能源技術(shù)路線在消減油量上作亂比較。在對(duì) 多種動(dòng)力汽車技術(shù)計(jì)算其整體擁有成本時(shí)，按照5 年的平均擁有期將車輛的 起初成本、再銷售價(jià)值以及預(yù)計(jì)節(jié)油量納入考量范圍。 表 4-1不同新能技術(shù)源路線的消減耗油量 技術(shù)方式醇類汽車氣體燃料汽車混合動(dòng)力汽車純電動(dòng)汽車 消減耗油量(%) 41503050 100 有表 4-1 可以看出，純電動(dòng)汽車可以最有效地減少對(duì)石油的依賴，是解決能 源安全問(wèn)題的最佳方案。 4.4減少碳排放的比較 表 4-2 對(duì)不同新能源技術(shù)路線在碳排放上作了比

51、較。由 表可以看出，對(duì)比 其它的汽車動(dòng)力技術(shù)，混合動(dòng)力技術(shù)的減碳排放比可達(dá) 56；電動(dòng)汽車?yán)锰?yáng) 能發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電，因此純電動(dòng)汽車碳排放為零，考慮到目前的火力發(fā)電，故 而純電動(dòng)汽車平均碳排放比可以達(dá)到 30。所以采用清潔能源發(fā)電配合純電動(dòng)車 技術(shù)是解決機(jī)動(dòng)車環(huán)境污染問(wèn)題的最佳方案。 表 4-2不同新能源技術(shù)路線對(duì)減少碳排放的比較 技術(shù)方式 液化石油氣汽 車 醇類汽車天然氣汽車混合動(dòng)力汽車純電動(dòng)汽車 減碳排放比（%） 505355560 30 4.5各種能源方案優(yōu)缺點(diǎn)中和分析 表 4-3 對(duì)普通內(nèi)燃機(jī)、純電動(dòng)、混合動(dòng)力和氫燃料電池汽車能源的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn) 行了綜合比較。 表 4-3各種能源方案優(yōu)缺

52、點(diǎn)綜合分析表 類 別 能源 來(lái)源 能源 效率 排 放 制造 成本 使用 成本 維護(hù) 成本 補(bǔ)充 燃料 功 率 重 量 行駛里 程 配套設(shè) 備 普通內(nèi)燃 機(jī) 受 限 低差一 般 一 般 一 般 方 便 大輕400完 善 純電動(dòng)力一般最高無(wú)高最低高不便小重300不完善 混合動(dòng)力受 限 較 高 一 般 較 高 一 般 最 高 方 便 一般較 重 500完 善 氫燃料電 池 困難高無(wú)高最高高不便小輕300不完善 從表中可以看出混合動(dòng)力汽車發(fā)展比較成熟，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，純電動(dòng)汽車技 術(shù)更節(jié)能環(huán)保，更能解決將來(lái)能源緊張問(wèn)題。因此純電動(dòng)汽車將是未來(lái)汽車發(fā)展 方向。 4.6電動(dòng)汽車的應(yīng)用缺陷和瓶頸 目前，電動(dòng)汽

53、車技術(shù)趨于成熟，但在續(xù)駛里程、制造成本等方面還無(wú)法與 傳統(tǒng)燃油汽車相比。作為動(dòng)力源的各類型蓄電池不同程度地存在著成本高、功 率小、體積和重量大、充電時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，是電動(dòng)汽車發(fā)展和普及應(yīng)用的瓶頸。 歸納起來(lái)存在： 1.續(xù)駛里程有限； 2.蓄電池使用壽命太短； 3.電池價(jià)格昂貴； 4.充電時(shí)間和充電網(wǎng)點(diǎn)短期內(nèi)不能得到有效解決等問(wèn)題。但隨著電動(dòng)車技術(shù)的 發(fā)展，電動(dòng)汽車存在的缺陷和瓶頸會(huì)逐步得到解決。 第 5 章電動(dòng)汽車應(yīng)用的解決方式 目前解決電動(dòng)汽車電池續(xù)航時(shí)間短的方法是加快充電站以及換電站的建設(shè),只 有將這些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)完善才能彌補(bǔ)目前蓄電池技術(shù)的不足。 在我國(guó)，電動(dòng)汽車充電站的業(yè)務(wù)才剛剛起步，運(yùn)

54、營(yíng)模式還沒(méi)形成，各個(gè)相關(guān) 的利益群體對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的傾向也不盡相同。根據(jù)技術(shù)與充電方式的不同，電動(dòng)汽 車充電站的運(yùn)營(yíng)模式基本上可以分為“整車充電”與“電池更換”兩種模式。 5.1整車充電模式 整車充電模式是很多國(guó)家研究試驗(yàn)的重點(diǎn)，這種模式把電池與車輛作為一個(gè) 整體來(lái)考慮，其規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵是能夠研制生產(chǎn)出“容量大、成本低、充電快、 壽命長(zhǎng)”的電池產(chǎn)品16，在便捷性上滿足用戶的需求，具體又包括常規(guī)充電和快 速充電兩種類型。 5.1.1常規(guī)充電 蓄電池在放電終止后，應(yīng)立即充電，充電電流相當(dāng)?shù)?，大小約為 15A，這種 充電叫做常規(guī)充電(普通充電)。常規(guī)蓄電池的充電方法都采用小電流的恒壓或恒 流充電，一般

55、充電時(shí)問(wèn)為 58h，甚至長(zhǎng)達(dá) 10 至 20 多個(gè)小時(shí)。盡管充電時(shí)間較 長(zhǎng)，但因?yàn)樗霉β屎碗娏鞯念~定值并不關(guān)鍵，因此充電器和安裝成本比較低； 可充分利用電力低谷時(shí)段進(jìn)行充電，降低充電成本；可提高充電效率和延長(zhǎng)電池 的使用壽命17。 這種充電方式通常適用于：設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程盡可能大，需滿足車輛 一天運(yùn)營(yíng)需要，僅僅利用晚間停運(yùn)時(shí)間充電。現(xiàn)階段技術(shù)條件下，電池的續(xù)駛里 程大約為 200km，像私家車、市內(nèi)環(huán)衛(wèi)車、企業(yè)商務(wù)車等車輛日均行駛里程都在 電池的續(xù)駛里程范圍之內(nèi)，均可采用常規(guī)充電的方式。 5.1.2快速充電 快速充電又稱應(yīng)急充電，是以較大電流短時(shí)間在電動(dòng)汽車停車的 20min 至 2h

56、 內(nèi)(具體的充電時(shí)間由電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的接收能力而定)，為其提供短時(shí)充電服 務(wù)，一般充電電流為 150400A。充電時(shí)間短；充電電池壽命長(zhǎng)(可充電 2000 次以 上)；沒(méi)有記憶性，可以大容量充電及放電，在幾分鐘內(nèi)就可充 7080的電； 由于充電在短時(shí)間內(nèi)(約為 1015min)就能使電池儲(chǔ)電量達(dá)到 8090，與加油 時(shí)間相仿，使電動(dòng)汽車使用起來(lái)非常方便。這種充電方式適用情況為：電動(dòng)汽車 的日平均里程大于電池的續(xù)駛里程即 200km，即在車輛運(yùn)行的間隙進(jìn)行快速補(bǔ)充 電，來(lái)滿足運(yùn)營(yíng)需要；比如公交車、出租車等車輛它們的日平均行駛里程在 300km 左右，則還有 100km 左右的電量需要在峰、平時(shí)

57、通過(guò)快速充電的方式進(jìn)行 補(bǔ)充。當(dāng)然也可以采用更換電池的方式來(lái)進(jìn)行能量的補(bǔ)給18。 5.2更換電池模式 更換電池模式也稱租賃電池模式，是一種把車輛與電池分開考慮的思路。用 戶只購(gòu)買汽車，由專門的電池租賃公司負(fù)責(zé)電池的購(gòu)買、租賃、充電、快速更換 及管理?？梢宰層脩粝瘛捌嚰佑汀币粯臃奖愕氐玫侥茉垂┙o。它的運(yùn)營(yíng)模式是 通過(guò)各個(gè)電池更換站集中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的電池充電，電動(dòng)汽車用戶需要補(bǔ)充能源時(shí)， 可以非常方便地到任意一個(gè)更換站更換充好的電池。電池更換站的運(yùn)用模式可以 分為以下幾點(diǎn)。 5.2.1電池租賃 能源供給企業(yè)購(gòu)買電池后通過(guò)向中間運(yùn)營(yíng)商(建站企業(yè))支付一定的建站費(fèi)用 來(lái)進(jìn)行更換站的建設(shè)。電動(dòng)汽車用戶在購(gòu)

58、買“裸車”后，去電池更換站辦理相應(yīng) 的“租賃手續(xù)”及交一定的租金就能使電動(dòng)汽車投入使用。租賃的手續(xù)及租金由 相關(guān)部門協(xié)商而定，對(duì)于租金可以肯定的是，因?yàn)閾Q給消費(fèi)者的是一塊充滿電的 電池，加上一些其它成本，租賃電池的價(jià)格肯定要比消費(fèi)者自己在家充電貴，但 是絕對(duì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃油的費(fèi)用。用戶在電池的使用過(guò)程中不僅要交租金，每次更換 電池時(shí)根據(jù)電池電量的消耗情況用戶還要向電池更換站交納相應(yīng)的所用電費(fèi)。 5.2.2電池的快速更換 為了使得更換更加快捷，需要更換電池的車輛進(jìn)站之前應(yīng)向站臺(tái)提出電池更 換請(qǐng)求，以便站臺(tái)調(diào)度安排停車位置、通知電池更換庫(kù)準(zhǔn)備整車更換電池并運(yùn)至 更換電池區(qū)、準(zhǔn)備卸載設(shè)備。當(dāng)車輛進(jìn)站后，

59、根據(jù)調(diào)度指令將車開到更換電池區(qū) 準(zhǔn)確位置，準(zhǔn)備更換電池。 5.2.3電池的維護(hù) 當(dāng)電池在使用過(guò)程中，個(gè)體電池的容量會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重不均衡的現(xiàn)象。這樣在電 池串聯(lián)充電時(shí)，只要有一只電池的充電電壓達(dá)到最高限制電壓，就要立即停止充 電，而此時(shí)電壓較低的個(gè)體電池還處于欠充狀態(tài)；反過(guò)來(lái)在電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中， 只要有一只電池的電壓下降到最低限制電壓，就要斷開動(dòng)力電池停止放電，而此 時(shí)電壓較高的個(gè)體電池容量不能充分利用19。這樣長(zhǎng)期循環(huán)使用下去，電動(dòng)汽車 動(dòng)力電池的容量會(huì)越來(lái)越不均衡，一次充滿電的行駛里程會(huì)大大降低。為充分利 用鋰離子動(dòng)力電池的儲(chǔ)能效率，降低使用成本，充電站建設(shè)需要設(shè)置電池容量測(cè) 試與充放電維護(hù)設(shè)

60、備，當(dāng)電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的容量明顯出現(xiàn)下降時(shí)，利用該設(shè)備 可以對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行容量測(cè)試，并對(duì)容量落后的電池進(jìn)行多次的充放電操作，使 其活性物質(zhì)充分激活，容量得到恢復(fù)。 第 6 章未來(lái)電動(dòng)汽車充電技術(shù)的發(fā)展方向 6.1整車充電中的慢速充電方式可以充分利用 低谷電力充電，電費(fèi)相對(duì)降低，但是充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使車輛的使用十分不便； 快速充電方式下充電時(shí)間短易于車輛的使用，但是充電費(fèi)用較高，且會(huì)大大縮短 電池的使用壽命。換電池模式單純的租賃費(fèi)和電費(fèi)支出可能比整車充電模式有一 定幅度增加，但是由于節(jié)省購(gòu)買電池的費(fèi)用，如果政策和管理到位，理論上車輛 整個(gè)生命時(shí)期的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用會(huì)顯著低于整車充電模式，且換電池模式的靈活性