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成绩评定表组长签字:2018年1月2日材料生产企业、零部件制造企业、材料加工企业、装备企业以及整车主机厂等在内的新能源汽车的整个产业链来说,车身轻量化技术的研究与应用都是不可或缺的
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3.6专用零部件开发技术新能源汽车在零部件方面与传统汽车有着较大的区别,有许多专用零部件要发展新能源汽车产业,相应的专用零部件技术开发以及相关企业的配套必须要形成规模化新能源汽车专用零部件的生产链主要包括充电机(充电桩)生产企业、充电站、加气站配套设备企业、储气罐生产企业等2第二章新能源汽车的发展现状2008年经济危机之后,面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力,世界主要汽车生产国都把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大战略举措,新能源汽车产业成为全球各国竞相追逐的战略性新兴产业之一目前,新一轮的新能源汽车研发、示范和产业化已经开始,而且得到各国政府和企业的高度重视,新能源汽车正处于产业爆发前期阶段
2.1国外新能源汽车发展现状从国际上看,随着技术的不断创新与突破,面对石油短缺、环境污染和气候变暖等多重压力影响,2008年以来,以美国、日本、欧盟为代表的国家和地区相继发布实施了新的电动汽车发展战略,进一步明确了产业发展方向,明显加大了研发投入与政策扶持力度美国以能源安全为首要任务,强调插电式混合动力电动汽车发展;日本以产业竞争力为第一目标全面发展混合动力、纯电动、燃料电池三种电动汽车研发和产业化均走在世界前列;欧盟以二氧化碳排放法规为主驱动力,重视发展纯电动汽车从技术层面看,常规混合动力电动汽车技术逐步成熟,已进入产品市场竞争期,率先实现了产业化,正成为汽车市场销售新的增长点,其中,日本市场混合动力电动汽车巳达汽车销量的10%左右;纯电动汽车电池技术进步加速,整车产品更加接近消费者需求;插电式混合动力电动汽车作为一种具有纯电动和混合动力双重特征的电动汽车技术成为全球新的研发热点;以电池租赁为代表的纯电动汽车商业模式创新取得进展,世界主要汽车制造商加快了纯电动汽车量产步伐;车用燃料电池技术取得重大进展,燃料电池轿车在动力性、安全性、续驶里程、低温起动等性能指标方面已接近汽油车水平,燃料电池电动汽车整车成本显著下降经多年探索实践,国际汽车产业界达成了电动汽车产业化战略共识在技术路线上早期2010-2015年,在依靠内燃机汽车技术改进和推进车辆小型化实现降低油耗和排放的同时,为满足更为严格的节能减排法规目标要求,应尽快推进混合动力技术的应用发展小型纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车;近期2015-2020年,在混合动力技术得到广泛应用的基础上,提高汽车动力系统电气化程度,加大小型纯电动汽车和插电式混合动力电动汽车推广力度;远期2020年以后,各种纯电驱动技术将逐步占据主导地位,通过进一步发展纯电动汽车和燃料电池电动汽车,实现大幅度降低石油消耗和二氧化碳排放在车型应用方面,纯电动、混合动力和燃料电池等不同类型的电动汽车技术具有最优的交通出行适用范围对于城市短途出行需求,小型纯电动汽车具有优势;对于长途出行需求,适合采用混合动力电动汽车、插电式混合动力电动汽车或者燃料电池电动汽车美国、日本、法国以及德国有关新能源汽车及其产业的发展如下所述E⑴
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1.1美国美国通过政府立法、财政补贴、减免税收和政府投资项目研发及建立产业联盟等指施,促进新能源汽车发展2005年,美国政府出台了《能源政策法》,按纯电动汽车总重划分为四档小于且等于80001bllb=
0.45359237kg;大于80001b且小于等于140001b;大于140001b且小于等于260001b;大于260001bo根据质量的不同确定不同的减税幅度,购买总量不超过85001b的纯电动汽车减3500美元,若这种纯电动汽车一次充电续驶里程达到lOOmileolmile=
1609.344m的或有效荷载容量达到10001b的,可以增大减税幅度到6000美元,支持纯电动汽车的发展美国政府也鼓励以混合动力电动汽车为代表的其他新能源汽车的使用2007年5月初美国国内收入局IRS调整针对环保车辆的税收优惠政策,规定消费者购买通用、福特、丰田、日产等公司生产的符合条件的混合动力电动汽车,可以享受到250-2600美元不等的税款抵免优惠美国能源部2008年6月12日宣布将拨款3000万美元,资助通用汽车公司、通用电气公司研究新能源汽车项目2009年2月,总统奥巴马签署的《美国复苏与再投资法案》生效,混合电动汽车、动力电池、风电和太阳能等新能源技术成为政府发展重点并且,美国政府通过减税、补贴消费者等政策加快新能源汽车的推广和应用,并设立了一个总量为250亿美元的基金,通过低息贷款方式,大力支持厂商对新能源汽车的研发和生产2009年,美国电动汽车产业链上的各方发起成立了美国电动汽车联盟,成员涵盖雷诺汽车、江森自控、太平洋燃气和电力公司、A123电池系统公司、联邦快递公司等企业美国电动汽车联盟主要致力于从政策和行动上推动大规模实施电动汽车计划,最终改变美国经济、环境和对化石能源严重依赖的现状,实现美国电动汽车运输的革命性变化美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划,主要内容有
①到2040年美国将拥有
2.5亿辆电动汽车,其中3/4的轻型汽车需求由电动汽车提供,届时美国轻型气车耗油量将减少75%美国基本上摆脱进口石油依赖;
②争取到2020年,全美拥有电汽车1400万辆,近1/4的轻型汽车需求由纯电动汽车或插入式电动汽车提供;
③呼吁联邦政府拨款1300亿美元,资助电动汽车电池开发生产和传统汽车厂商的转型,呼吁出台有吸引力的鼓励民众使用电动汽车和建设电动汽车基础设施的税收激励或财务补助政策2010年5月,美国政府出台了2012-2016车型年采用车温室气体基金,通过低息贷款方式,大力支持厂商对新能源汽车的研发和生产2010年5月,美国政府出台了2012-2016车型年乘用车温室气体和燃油经济性标准该标准相当于降低40%的燃油消耗及50%的碳排放,并提出自2017-2025年,小型汽车每年提高5%燃油效率
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1.2日本日本新能源汽车的产业化成果在全球范围内是最好的在新能源汽车方面,日本主要走混合动力电动汽车的技术路线日本在混合动力电动汽车技术领域,领先世界以丰田普锐斯为代表的日本混合动力电动汽车,在世界低污染汽车开发销售领域已经占据了领头地位与此同时,日本还快速发展燃料电池电动汽车技术,丰田和本田汽车公司己成为当今世界燃料电池电动汽车市场上的重要企业日本新能源汽车快速发展的主要原因是政策扶持和先进的技术从1965年启动电动汽车研制开始,日本就陆续出台了一系列产业政策以扶持新能源相关产业的发展2001年,国土交通省、环境省和经济产业省联合颁布了《低公害开发普及行动计划》,计划定义的低公害车包括天然气汽车、混合动力电动汽车、电动汽车、甲醇燃料汽车、排污和燃效限制标准最严格的清洁汽油汽车,计划到2010年全国低公害汽车达到1340万辆2006年,经济产业省资源能源厅颁布了《新国家能源战略》,2030年,能源效率要比现在提高30%将石油依赖度从目前的近50%降至40%其中运输部门的石油依赖度从目前的100%降低至80%o2007年,经济产业省资源能源厅颁布了《新一代汽车及燃料计划》提出了“实现到2030年将交通云输领域石油依赖度降低到80%”目标的具体手段,以及“实现新一代电池、清洁柴油、氢燃料电池、生物燃料,利用IT技术创建世界一流友好型汽车社会构想”发展战略的具体措施2010年,经济产业省颁布了“新一代汽车战略”计划,到2020年在日本销售的新车中,实现电动汽车和混合动力电动汽车等“新一代汽车”总销售比例达到20%-50%的目标,并计划在2020年前在全国建成200万个普通充电站、5000个快速充电站为了实现这一计划,日本政府通过援建电动汽车基础设施、减税和发放补贴等促进环保汽车发展日本国内逐渐形成了一种以“新一代汽车战略”为主线,以税收优惠、购车补贴、拨款支持等财税政策为支撑的电动汽车发展体系2009年,日本开始实施“绿色税制”,它的适用对象包括纯电动汽车、混合动力汽车、清洁柴油汽车、天然气汽车及获得认定的低排放且燃油消耗量低的车辆前3类车被日本政府定义为“下一代汽车”,购买这类车可享受免除多种税赋优惠日本实“绿色税制”可使混合动力电动汽车税减免2万日元,车辆购置税减免4万日元同时,另外一项“补助金”政策可支付混合动力电动汽车与汽油原型车差价的一半因此价格在200万日元的混合动力电动汽车总共可以减免购车费用约26万日元,约占13%更重要的是近年来,由于实现了规模化生产,混合动力电动汽车的价格有了很大的下降空间实际购买时基本消除了两者之间的差价在技术方面,日本占据了混合动力电动汽车和电动汽车技术的前治日本锂电池产业占据全球的大半江山,并引领锂电池产业技术的发展在全球锂电池产业链上占据重要地位的材料供应商,几乎都是日本的一些化工和资源领域的知名企业从电动汽车核心技术的专利情况看,全球超过90%的专利技术来自日本
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1.3法国法国是石油缺少的国家,汽油昂贵,油价约为美国的4倍,每年从国外进口大量的石油20世纪70年代石油危机成为法国开发电动汽车的转折点,1973年雷诺汽车集团己研制出电动汽车,标致一雪铁龙与雷诺两大汽车公司一直在积极研制电动汽车,1990年标致一雪铁龙公司的J-5和C-25电动货车投人生产,该公司1995年正式将标致106和雪铁龙AX电动轿车投入生产从1995年7月1日开始,政府给购买电动汽车的用户提供5000法郎补贴,法国电力公司从自身利益考虑,向电动汽车制造厂生产的电动汽车每辆提供10000法郎的补助这些措施给电动汽车在法国发展创造了良好的环境20世纪90年代中期,法国开始推广电动汽车和天然气汽车1999年,政府要求所有市政部门的电动汽车及天然气汽车比例必须占市政部门拥有车辆总数的20%以上,以此带动整个社会选择环保车型法国政府规定,自2008年1月1日起,政府按所购买新车的尾气二氧化碳排放量多少,对车主给予相应的现金“奖罚”,以鼓励购买低排量环保车型按规定,凡购买尾气二氧化碳排放量介于100〜130g的新车,车主可获得现金200-1000欧元不等的环保奖励若购买超低能耗、低排放的新能源汽车如电动汽车,奖励金额则高达5000欧元反之,如果尾气二氧化碳排放量在160g以上,将按递增方式向车主征收环保税,税额从200〜2600欧元不等此外,法国政府还鼓励报废能耗大的旧车,并给予一定数额的现金奖励在这些补贴、征税等政策的指导下,众多汽车商和消费者都将目光投向了更为环保的小排量汽车和新能源汽车
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1.4德国德国在新能源汽车方面也做出了重要贡献宝马也是氢动力发动机车型研究的先行者早在2004年宝马所研发的H2R赛车就在法国南方小镇Miramas高速赛道创造了9项世界纪录其搭载一台
6.OLV12氢动力发动机,最高车速达到了300km/h以上,百千米加速时间控制在6s以内有了H2R赛车成功的先例,宝马就坚定了继续研发氢动力发动机车型的信心在2007年,其向外界推出了7系氢动力车型,该车型搭载一台
6.0LV12氢动力发动机,最大功率为191kW最大转矩为390N・m这个数据同汽油发动机车型的327kW相比还是存在一定的差距,但是191kW的动力也已经非常具有优势,毕竟零排放才是其真正的杀手铜这台发动机基于宝马760i的
6.0LV12发动机改进而来,按照双模式驱动的要求,在汽油模式下燃油通过直接喷射供应,同时在发动机进气系统中集成了氢气供应管路这台发动机的关键技术是喷射阀体需要提供相应的燃料/空气混合气体,在很短的时间内将通量的氮气送入进气当中在解决这一难题的过程中,宝马发动机所具有的Valystromic电子气门和Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统起到至关重要的作用,虽然具有最为先进的技术,但是高昂的研发费用使得这款车的价格不菲,宝马目前只生产了10辆氢动力7系车型通过特殊的营销渠道供应给消费者德国政府表示,到2020年,可再生能源要占全部能源消耗的47%因此,2020年德国境内的新能源汽车要超过100万辆,在2009年年初德国政府通过的500亿欧元的经济刺激计划中,很大一部分用于电动汽车研发“汽车充电站”网络建设和可再生能源开发
2.2国内新能源汽车发展现状在上世纪八十年代,我国新能源汽车的研究主要是压缩天然气、甲醇、液化石油气等90年代末期,我国提出了“清洁汽车行动”,清洁燃料发展计划也制定并实施在“十五”期间,我国加快了新能源汽车的研究步伐,研制成功的燃料电池轿车和燃料电池客车和混合动力汽车,对纯电动轿车和客车的研究也取得了新的进展,并通过国家相关部门的认证试验2004年,各大汽车制造商集中力量攻关“生物燃料技术开发”项目,纷纷制定新能源汽车的发展战略,并逐渐步入大规模生产模式,东风纯电动小巴取得销售佳绩,“超越3号”的问世也为我国新能源汽车的发展注入了新的活力2007年12月,我国自主开发的第一款混合动力汽车问世,由长安汽车研发的杰勋HEV开始批量生产2008年我国举办北京奥运会期间,共投入500多台新能源汽车全年乘用车销量中,新能源汽车的销量同比劲增117%2014年,全世界共118辆首发车型参加北京车展,其中有79辆新能源汽车,占总数的70%同年七月,我国对境内获得销售许可的新能源汽车(包括进口汽车),减免车辆购置税比亚迪“秦”年销售
1.5万辆,在世界插电式车型销量中名列前茅2014年2月,国家发改委等单位联合发布了《关于进一步做好新能够源汽车推广应用的通知》,确定了新能源汽车补贴范围和标准2014年7月,国务院办公厅印发了《关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》,对充电设施建设、财政税收政策支持、政府采购、准入政策等提出指导方向,助推新能源汽车商业化、市场化进程提速2015年在全球电动汽车发展较好的主要国家中,中国进步最大,超过美国位居全球第一目前我国通过减免车辆购置税、政府及公共机构采购、扶持性电价、充电基础设施建设支持等全方位立体化的政策扶持体系,给新能源汽车产业的发展带来了新的发展机遇当前,我国电动汽车发展己进入关键时期,既面临着重大的发展机遇,也面临着严峻的挑战我国电动汽车发展中还存在很多需要解决的问题,例如,核心技术还不具竞争优势,企业投入不足,政府的协调统筹潜力还没有充分发挥等总体看,我国电动汽车研发起步不晚,发展不慢,但由于传统汽车及相关产业基础相对薄弱、投入不足,差距仍在,中高端技术竞争压力越来越大因此,必须加大攻坚力度,推动我国汽车工业向创新驱动转型,抢占技术制高点,培育新能源汽车战略性新兴产业,引领产业变革确保我国汽车行业可持续发展ff闫3第三章新能源汽车的结构及其工作原理纯电动汽车的结构与工作原理纯电动汽车的结构纯电动车相比燃油汽车而言,主要差别体现在四大部件上,即驱动电动机、调速控制器、动力蓄电池及车载充电动机也就是说,纯电动车的品质差异取决于这四大部件其价值高低也取决于这四大部件的品质,纯电动车的用途也与四大部件的选用配置直接相关纯电动车的基本组成口⑷纯电动车由车载电源、电池组管理系统、电源辅助设施、电动机、控制器、底盘、车身等七部分组成,沿用传统的汽车构造结构划分方式,也可将纯电动车分成电动机、底盘、车身和电气四部分图3T所示为典型的纯电动车主要总成布置图1典型纯电动汽车的主蛰总成布置1一主电池2空调控制装置;3-空调逆变器4电动机;5—压缩机6—操纵电动机;7—SOC*仪表8D/D逆凄器9操纵控制装置;10—ECU:11一逆变器图3-1纯电动车的基本组成1电动机电动机是电动车的动力装置它是根据电磁感应原理实现电能转换的一种电磁装置在电路中用字母M表示它的主要作用是产生旋转运动,作为用电器或各种机械的动力源2发电机发电机的主要作用是将机械能转化为电能,它在电路中用字母G表示冷却系统冷却系统一般由散热器、水泵、风扇、节温器、冷却液温度表和放水开关等组成电动车发动机采用两种冷却方式,即空气冷却和水冷却传动系统图3-2中所示为典型的纯电动车驱动桥由于电动机具有良好的牵引特性,因此汽车的传动系统不需要离合器和变速器车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现图3-2典型的纯电动车驱动桥行驶系统行驶系统与燃料汽车类似,主要包括车架、车桥、车轮和悬架等电动车行驶系统的作用是接受电动机经传动系统传来的转矩,并通过驱动轮与路面间的附着作用,产生路面对电动车的牵引力,以保证整车正常行驶转向系统电动车转向系统的作用是保持或者改变电动车的行驶方向包括转向操纵机构、转器转向传动机构等部件转向系统由转向盘、转向器、转向节、转向节臂,横拉杆直拉杆等组成电动车在转向行驶时,要保证各转向轮之间有协调的转角关系驾驶人通过操纵转向系统,使电动车保持在直线或转弯运动状态,或者在上述两种运动状态间互相转换;还要保证在行驶状态下,转向轮不会产生自振,转向盘没有摆动,转向灵敏,最小转弯直径小,操纵轻便制动系统课程设计任务书汽车与交通学院实践教学要求与任务:介绍新能源汽车的分类及其特点,阐述不同类型新能源汽车的结构及其工作原理,以及运行品质分析和可行性分析,着重说明其发展现状,结合自然环境和生态环境,提出其未来发展趋势工作计划与进度安排:查阅《新能源汽车》等专业书籍及电子文献;3天;处理各种知识点、资料整理2天;撰写论文6天;论文修订2天;答辩准备1天;答辩1天指导教师:专业负责人:学院教学副院长:2017年12月8日201年月曰201年月曰制动系统是电动车装备的全部制动和减速系统的总称,它的作用是使行驶中的电动车降低速度或停止行驶,或使已停驶的电动车保持不动制动系统包括制动器、制动传动装置现代电动车制动系统中还装设了制动防抱死装置与燃料汽车相似,纯电动车的制动系统也由行车制动和驻车制动两套装置构成电气设备电动车电气设备主要由蓄电池、发电机、照明灯具、仪表、音响装置、水器等组成
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1.2纯电动车的工作原理纯电动车是由蓄电池的能量使电动机驱动车轮前进,如图3-3所示能量流动路线为蓄电池电流一电力调节器一电动机一动力传动系统一驱动轮其中,蓄电池提供电流,经过电力调节器后输出到电动机,然后由电动机提供扭矩,经传动装置后驱动车轮实现车辆的行驶交流电源图3-3纯电动车的能量流动路线
3.2混合动力汽车的结构与工作原理
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2.1混合动力汽车的组成混合动力汽车顷」继承和沿用了很大一部分的内燃机汽车传动系统,保留了人们已经习惯的内燃机汽车的操纵装置,包括发动机控制装置、加速踏板、制动踏板,离合器、变速器的纵装置等,混合动力汽车一般由发动机、发电机、电动机、储能装置、功率转换装置和控制装置等组成1发动机从能量来源来说,可以采用汽油机、柴油机;从结构原理上,可以采用四冲程内燃机、二冲程内燃机、转子发动机和斯特林林发动机,与传统内燃机一样,转子发动机燃烧效率比较高,排放比较清洁一般用于混合动力汽车的是四冲程内燃机;丰田Prius采用阿特金森循环发动机发电机/电动机汽车启动时电动机作为发动机的启动机;发动机运转时带动发电机发电,为电池充电根据不同的混合动力结构,电动机/发电机的功率大小和布置也有不同在某些混合动力汽车上直接参与车辆驱动在车辆加速或爬坡时提供辅助动力,在车辆制动时回收制动反馈能量驱动电动机驱动电动机有纯电驱动、混合驱动和制动能量回收,可采用直流电动机、交流异步电动机、水磁电动机和开关磁阻电动机等多种类型,目前多数采用异步电动机和永磁电动机,开关磁阻电动机也得到重视储能装置储能装置是混合动力汽车的电动机驱动和能量回收、发电时的电能存储单元,储能装置可以是不同类型的动力电池、电容、燃料电池或者多种储能元件的复合电动附件电动附件包括水泵、油泵,制动系统,电动助力转向等这些操纵装置接收驾驶人的控制输入,并且发出控制信号通过中控计算机的中央控制器和各个部分的控制模块向驱动系统中内燃机、电动机、离合器、变速器发出指令,以获得不同的驱动模式同时整车的传感器系统采集车辆信号,为控制系统提供反馈信号
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2.2混合动力汽车的工作原理以串联式混合动力汽车为例,其工作原理为由发动机带动发电机所产生的电能和蓄电池输出的电能,共同输出到电动机来驱动汽车行驶,电力驱动是唯一的驱动模式动力流程图如图3-4所示|>机械能1〉电能3图3-4混合动力汽车的动力流程图
3.3燃料电池电动汽车的结构原理目前燃料电池电动汽车⑸绝大多数采用的是混合式燃料电池驱动系统,将燃料电池与辅助动力源相结合,燃料电池可以只满足持续动力需求,借助辅助动力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率,而且在制动时可以得回馈的能量储存在辅助动力源中,混合式燃料电池驱动系统有并联式和串联式两种混合式燃料电池电动汽车的动力系统主要由燃料电池发动机、辅DC/DC转换器、DC/AC逆变器、电动机和动力电控系统等组成
3.4增程式电动汽车的结构与工作原理
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4.1增程式电动汽车的结构图3-5所示一款增程式电动汽车动力传动系统结构图⑷,其中粗线表示机械连接细线表示电气连接,虚线为CAN总线连接增程式电动汽车动力传动系统由电驱动系统、发动机/发电机系统、功率分配装置、动力电池等组成图3-5增程式电动汽车动力传动系统结构图
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4.2增程式电动汽车的工作原理工作模式为增程模式,能量传递路线如图3-6所示在电池的电量达到预设的最低值时,增程器系统启动,发动机运行在最佳的状况,使发电机发电,一部分用于驱动车辆行驶,多余的电量为蓄电池充电增程模式的发动机可以有多种工作方式,根据控制策略的不同,可以选择发动机恒定功率模式、功率跟随模式、恒功率与功率跟随相结合模式,此外有智能控制策略和优化算法控制策略等复杂控制策模式当车辆停止时,可以利用市电为蓄电池充电车轮机械能传递路径电能传递路径图3-6增程式电动汽车的能量传递路线
3.5其他新能源汽车的结构与工作原理以太阳能汽车为例,其结构组成及其工作原理如下⑵
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5.1太阳能汽车的结构组成太阳能汽车是利用太阳电池将太阳能转换为电能,并利用该电能作为能源驱动行驶的汽车,它是电动汽车的一种太阳能汽车主要由太阳电池组、自动阳光跟踪系统、驱动系统、控制器、机械系统组成
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5.2太阳能汽车的工作原理大阳能汽车由太阳电池板在向日自动跟踪器的控制下始终正对太阳,接收太阳光,并转换成电能,向电动机供电,再由电动机驱动汽车行驶,它实际上是一种电动汽车,其工作原理与串联式混合动力汽车基本相同由于太阳电池的能量较小,而且受天气的影响,在阴天、下雨时,太阳电池的转换效率会降低或停止,所以太阳能汽车往往与蓄电池组共同组成太阳能混合动力电动汽车当太阳强烈,转换为电能充足时,由太阳电池板将太阳能转换为电能后,通过充电器向动力蓄电池电池组充电,也可以由太阳电池板直接提供电能,通过电流变换器将电流输送到驱动电动机机,驱动汽车行驶,其驱动模式相当于串联式混合动力电动汽车一般采用智能控制系统来控制来运行4第四章新能源汽车未来发展趋势
4.1发展新能源汽车的必要性石油短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车产业面对的共同挑战,各国政府及产业界纷纷提出各自的发展战略,积极应对,以保持其汽车产业的可持续发展,并提高未来的国际竞争力新能源汽车已成为21世纪汽车工业的发展热点口,14\
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1.1环境污染世界卫生组织指出,全球大多数城市的空气质量指数未能达到该组织的建议标准全世界90%的城市居民所呼吸空气的污染程度都明显高于其设定的极限值城市空气的主要污染源是汽车尾气及煤、石油和天然气的燃烧2013年发布的《中国环境分析》报告数据显示,世界上污染最严重的10城市有7个在中国,全国500个城市中,空气质量达到世界卫组织推荐标准的不足5个燃油汽车在行驶过程中会产生大量的有害气体,不但污染环境,还大大地影响人类健康汽车尾气排放的主要污染物为一氧化碳(C0)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NO、)、铅(Pb)、细微颗粒物及硫化物等这些一次污染物还会通过大气化学反应生成光化学烟雾、酸沉降等二次污染物据统计,全球大气污染42%源于交通车辆产生的污染随着城市机动车数量的快速增长,机动车排气污染已成为城市大气污染的主要贡献者一些城市机动车排放的污染物对多项大气污染指标的贡献率已达到70%以上机动车排放污染己对城市大气污染构成了严重威胁,是雾霾形成的重要因素之一,因此,必须研究改善城市机动车排放污染的对策和措施降低和控制机动车排放污染物的主要措施如下
(1)、不断完善和升级汽车油耗标准
(2)、不打完善和升级汽车排放标准
(3)、提高燃油品质
(4)、计划开展新进节能减排技术的研发和创新
(5)、大力发展节能与新能源汽车
6、改善城市交通环境
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1.2石油短缺汽车消费的快速增长导致石油消耗加速增长中国机动车燃油消耗量占全国总油耗的1/3以上,这也使得中国石油对外依存度每年都在不断攀升据统计,目前汽车用汽柴油消费占全国汽柴油消费的比例己经达到了55%左右,每年新增石油消费量的70%以上被新增汽车消耗我国经济持续快速发展,对石油资源的需求激增,能源供需矛盾日益突出,对进口石油的依赖度不断提高2013年,我国石油对外依存度很高,国际能源机构预测,随着越来越多中国消费者购买汽车,到2030年,中国石油消耗量的80%需要依靠进口目前,全球交通运输设备的石油需求约占石油总需求量的60%在中国,汽车的石油需求约占石油总需求量的35%.出于能源安全角度考虑,中国和很多发达国需要降低对石油的依赖因此,新能源汽车产业的发展日益受到各国政府的重视,纷纷出台了各种扶持政策
4.2新能源汽车未来发展趋势新能源汽车未来发展的趋势主要有以下几点[111415]
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2.1短期以混合型动力为主,长期以纯电动力驱动为主流发展方向对新能源汽车技术发展路径进行分析,结合节能减排效果可知,国内新能源汽车产业发展趋势逐渐明朗起来在2010年〜2015年,也就是新能源汽车发展的近期,主要依靠于内燃机汽车技术的优化和创新来降低油耗以及控制尾气排放量,通过实现车辆小型化促使环保取得良好效果,与此同时,还应当尽量加快对混合型动力技术的普及应用,积极努力推动小型纯电动汽车与插电式混合型动力汽车的推广和发展;在2015年〜2020年,也就是新能源汽车发展的中期,在混合型动力技术成功获得普及应用的前提下,努力推动汽车动力系统电气化,使其程度逐渐加深,并且需要扩展小型纯电动汽车与插电式混合型动力汽车的推广范围,在其普及应用方面加大力度;在2020年之后,也就是新能源汽车发展的中远期,各种类型的纯电驱动技术会逐渐占据市场,在新能源汽车产业发展中占有主导地位对新能源汽车在今后很长一段时间内的发展形势进行预测可知混合型动力汽车及插电式混合型动力汽车会成为新能源汽车发展过程中的过渡类型,纯电动汽车将会成为新能源汽车发展的主要目标
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2.2城市公共服务用车将成为新能源汽车的“领跑者”就当前新能源汽车推广应用情况来看,国内新能源汽车主要应用于城市公共服务相关领域中,例如,公共服务领域中的公交车、出租车、环卫车等,还在其他推广领域也有所应用,如电力工程车、旅游观光车、邮政车等,但是在私家车领域则应用较少早在2011年,新能源汽车在国内就推广了一万多辆,其中新能源公交车所占比重为50%推广了将近五千辆新能源公交车在国家相关政策逐渐深化落实的过程中,城市公共服务用车将继续在国内新能源汽车中占据领跑的位置据有关推测,到2016年底,国内新能源公交车推广量将增加至十万辆,在城市公共交通用车中所占比重可达到
14.9%这明显反映出国内新能源汽车发展在一定程度上由国家政府主导,并且在相关政策的支持下,国内新能源汽车产业将得到更好、更快的发展
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2.3新能源汽车未来将会在公务用车中占有较大份额在今后的几年中,新能源公务用车市场将在相关政策的推动下促进国内新能源汽车技术、产业得到进一步发展国家财政部、科技部、工业和信息化部、国家发展和改革委员会、国家机关事务管理局于2014年7月联合发布了《政府机关及公共机构购买新能源汽车实施方案》,其中着重指出了政府机关与公共机构名下所属的公务用车实现“新能源化”的时间表和过程图明确要求在2014年〜2016年,公务车采购过程中新能源汽车份额不得少于30%要求新能源公务车数量逐年升高基于此,在中国公务用车逐步实现新能源化的背景下,国内新能源汽车产业将得到极大的发展另外,政府对加快新能源汽车的发展起着至关重要的作用,政府要加大资金投入和政策引导;企业要加大对新能源汽车研发的力度;同时要加大示范运行范围和力度,为新能源汽车规模化、产业化发展做准备5参考文献崔胜民.新能源汽车概论:M].2版.北京北京大学出版社,
2015.
8.吴兴敏,高元伟,金艳秋.新能源汽车[M].北京化学工业出版社,
2017.
5.吴兴敏,余运涛,刘映凯.新能源汽车[M].北京北京理工大学出版社,
2015.
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201013.BrownSPykeDSteenhofP.Electricvehicles theroleandimportanceofstandardsinanemergingmarket[J].EnergyPolicy2010383797-3806摘要当今关于节能环保的问题备受关注生产和使用节能环保型汽车成为解决这些问题重要途径之一目前,节能环保型汽车可分为两大类,一类是电动汽车,一类是新燃料车新燃料汽车主要是指使用非石油燃料的汽车本文主要是对新能源汽车进行了论述,介绍新能源汽车的分类及其特点,阐述不同类型新能源汽车的结构及其工作原理,说明了新能源汽车国内外的发展展现状,最后结合自然环境和生态环境,提出新能源汽车在未来一段时间内的发展趋势目录1第一章新能源汽车概述
11.1新能源汽车的定义
11.2新能源汽车的类型及其特点1纯电动汽车ElectricVehiclesBEV1¥昆合动力电动汽车HybridElectricVehiclesHEV
11.
2.3氢燃料电动汽车
21.
2.4代用燃料电动车
21.
2.5其他清洁能源汽
31.3新能源汽车的技术特点
31.
3.1整车技术整合与创新
31.
3.2动力电池技术和产品的支持
31.
3.3先进驱动系统技术突破
41.
3.4车载电子系统技术至关重要
41.
3.5车身轻量化技术的发展与应用
41.
3.6专用零部件开发技术52第二章新能源汽车的发展现状
62.1国外新能源汽车发展现状6美国7日本8法国9德国
102.2国内新能源汽车发展现状113第三章新能源汽车的结构及其工作原理
133.1纯电动汽车的结构与工作原理
133.
1.1纯电动汽车的结构
133.
1.2纯电动车的工作原理
153.2混合动力汽车的结构与工作原理
163.
2.1混合动力汽车的组成
163.
2.2混合动力汽车的工作原理
173.3燃料电池电动汽车的结构原理
173.4增程式电动汽车的结构与工作原理
173.
4.1增程式电动汽车的结构
173.
4.2增程式电动汽车的工作原理
183.5其他新能源汽车的结构与工作原理
193.
5.1太阳能汽车的结构组成
193.
5.2太阳能汽车的工作原理194第四章新能源汽车未来发展趋势
204.1发展新能源汽车的必要性
204.
1.1环境污染
204.
1.2石油短缺
214.2新能源汽车未来发展趋势
214.
2.1短期以混合型动力为主,长期以纯电动力驱动为主流发展方向
214.
2.2城市公共服务用车将成为新能源汽车的“领跑者”
224.
2.3新能源汽车未来将会在公务用车中占有较大份额225参考文献231第一章新能源汽车概述
1.1新能源汽车的定义新能源汽车的英文为NewEnergyVehicles⑴,我国2009年7月1日正式实施了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》,此规则明确指出新能源汽车是指采用非常规的车用燃料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,形成的技术原理仙剑,具有新技术、新结构的汽车非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气NG、液化石油气LPG、乙醇汽油EG、甲醇等之外的燃料
1.2新能源汽车的类型及其特点新能源汽⑵车包括的范围较广,大致可分为纯电动汽车EV、混合动力电动汽车HEV、燃料电池电动汽车FCEV、燃气汽车GV、生物燃料汽车BFV等类型纯电动汽车ElectricVehiclesBEV纯电动汽车是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车它利用蓄电池储能动力源,通过电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶纯电动汽车与传统内燃机汽车的区别主要在于动力来源及其驱动系统,即纯电动汽车的电机相当于传统汽车的发动机,蓄电池相当于原来的油箱纯电动汽车无需再使用内燃机在车辆行驶一定的里程后,电池通过充电系统进行电能的补充纯电动汽车本身不排放污染大气的有害气体,即使按所消耗的电量为发电厂的排放物,除硫化物和微利外,其它污染物也显著减少由于电厂大多远离人口密集的城市而且固定不动,因此,易于进行各种有害物质的集中排放和清除,目前也已有了这方面的相关技术并且电力可以从多种一次性能源获得,例如核能、煤炭、水力、风能等此外,发电设备时刻都能使用,纯电动汽车完全可以在晚间充分利用用电低谷的电力进行充电,极大提高其经济效益纯电动汽车的优点在于其结构简单,电源来源多样化,使用过程零排放纯电动汽车的缺点在于续驶里程短,依赖充电设施,成本较高混合动力电动汽车HybridElectricVehiclesHEV混合动力电动汽车简称混合动力汽车主要是指在传统内燃机汽车基础上增加一套由驱动电机和动力蓄电池组成的辅助动力系统,由其进行功率的平衡、耦合以及能量的再生与存储等,从而降低油耗与污染排放按照动力耦合方式的不同,混合动力电动汽车又可以分为串联式、并联式、混合式和插电式等类型混合动力电动汽车由于既有发动机又有电动机,可单独由电动机驱动或由发动机和电动机共同驱动,而且发动机可以经常工作在高效的排放区,因此与普通燃油汽车相比,提高了能量转化效率,降低了燃油消耗和排放而与纯电动汽车相比,由于混合动力电动汽车可以使用现有的加油设施,因此具有和传统燃油汽车相同的续驶里程,克服了目前纯电动汽车一次充电续驶里程较短缺陷混合动力电动汽车的优点在于能有效降低能量消耗和有效降低排放混合动力电动汽车的缺点在于其结构比较复杂,技术难度大,对传统汽车技术依赖性强
1.
2.3氢燃料电动汽车燃料电池电动汽车的动力系统主要由燃料电池发动机、燃料箱、驱动电机、动力蓄电池等组成,采用燃料电池作为主要能源,通过电机驱动车辆行驶其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用获得的,不会产生有害的气体,而且燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2至3倍,因此从能量的利用和环境保护方面来看,燃料电池电动汽车是一种理想的交通工具,但是其难点在于如何以低成本获取氢燃料燃料电池电动汽车的优点在于其结构简单,使用可再生的氢燃料,使用过程零排放燃料电池电动汽车的缺点在于燃料电池技术尚不成熟,需要氢气制备、储存和加氢设施成本较高
1.
2.4代用燃料电动车代用燃料汽车可分为气体燃料汽车、液体代用燃料汽车等气体燃料汽车主要是天然气汽车和氢能发动机起车天然气汽车中的天然气是一种天然气是一种以甲烷(CH.)为主要成分的矿物燃料根据产地的不同,天然气中甲烷的质量分数高达80%〜99%其余成分是二氧化碳、氮气和低分子量炷天然气在汽车上可以以液态形式存储,或者以气态压缩的形式存储优点在于具有优异的燃烧特性和二氧化碳、氮氧化合物、CO低排放特性火花塞无积碳,减轻了机油的污染缺点在于由于天然气的热值低,所以,发动机功率降低天然气存储费用高在同样的燃料箱容量的情况下,续驶里程缩短对于氢能发动机起车,氢气与石化燃料不同,其不含碳,而且燃烧之后生成得失水和少量的一氧化碳,而没有CO和HC燃烧清洁,也不会产生造成温室效应的二氧化碳符合减缓全球变暖的时代需求,所以它是一种清洁燃料目前车用氢能主要有两种方案:一种是燃料电池,它是通过氢的离子化转化成电能另一种是氢内燃机,它通过氢的燃烧使化学能转化为机械能然而,燃料电池汽车存在车体积庞大,冷启动性差,高负荷运行时效率低,续驶里程及寿命有限,价格昂贵的缺点,以及目前燃料电池汽车相关基础设施建设较少,也缺少健全的标准和规范,所以在短期很难达到大规模产业化和市场化液体代用燃料汽车主要有甲醇混合燃料汽车、乙醇混合燃料汽车以及生物柴油汽车
1.
2.5其他清洁能源汽其它清洁能源汽车主要有压缩空气汽车、太阳能汽车以及二甲醍汽车等以压缩空气汽车为例,压缩空气动力汽车AirpoweredvehicleAPV利用高压压缩急气为动力源将压缩空气存储的压力能转化为其他形式的机械能,从而驱动汽车运行从理论上来说,液态空气和液氮等吸热膨胀做功为动力的其他气体动力汽车,也应属于气动汽车的范畴除动力的来源不同,压缩空气动力汽车工作原理与传统汽车基本相同,其发动机的总体结构形式还是借鉴传统汽车现有的结构模式,主要还是往复活塞式、旋转活塞式等形式
1.3新能源汽车的技术特点新能源汽车产业与传统汽车产业相比,在技术上所经历的路线不太一样新能源汽车的本质是在传统汽车产业的基础上发展创新的,主要体现在以下几个方面⑶
1.
3.1整车技术整合与创新整车厂是汽车工业的主要载体,是整个行业的主要贡献者整车厂在新能源汽车产业发展中处于龙头地位,对新能源汽车产业具有行业带动作用,因此,新能源汽车产业的发展,在很大程度上还是要靠传统汽车工业技术整合与创新新能源汽车产业要得到高速发展,应该对传统汽车行业进行技术整合,在整合的基础上再去创新以促进新能源汽车技术的发展
1.
3.2动力电池技术和产品的支持动力电池在新能源汽车产业中占据核心地位,素有“电池为王”的说法,因此,新能源汽车产业的发展必须依托于强大的动力电池产业目前世界各国新能源汽车的主要重点在于建设锂离子动力电池产业,支持发展铁电池、镣氢电池等其它新型电池产业动力电池技术的发展主要依托于以下几个方面的内容
①动力电池领导企业利用自身良好的基础和优势,大力提高产业聚集度;
②为保证产业链的完整性上游材料企业和下游电池应用企业需要配套发展,主要是在正负极材料、隔膜材料、电解液、电芯及单体电池、电池管理系统BatteryManagementSystemBMS电池包、电池回收以及生产装备等方面;
③按差异化原则发展各具特色的动力电池产业,形成不同的竞争优势,在技术方面获得多方面的重大突破
1.
3.3先进驱动系统技术突破驱动系统直接决定汽车的动力性和经济性,对于传统汽车和新能源汽车产业都是如此要发展新能源汽车产业,必须发展先进驱动系统的规模企业,研发引导先进技术,继而搭建起先进驱动产业链,实现对新能源汽车产业的支持在具体的电机技术上,重点发展永磁电机产业链和交流异步电机产业链,这是目前驱动系统技术的前沿和未来发展的制胜点
1.
3.4车载电子系统技术至关重要整车控制系统技术是新能源汽车控制的关键技术整车控制系统负责对整车各个子系统进行顶层监测,及时了解各个系统的工作状态,并根据预定的控制策略实施各种控制或保护除此之外,新能源汽车上还采用了一系列新型电力电子系统主要包括电动助力系统、电子仪表盘、通讯模块、新型传感器、专用电缆和DC/DCDirectCurrent转换器等要形成新能源汽车比较强的生产能力,必须建设好这些新型车载电子系统产业发展车载电子系统技术要以基础好、条件好的传统汽车零部件企业为基础,为动力平台提供系统配套,同时依托电源生产企业建设DC/DC转换器产业基地,依托各类应用电子企业建设电子仪表盘、通讯模块、新型传感器等产业基地,形成完整的车载电力电子系统配套供应
1.
3.5车身轻量化技术的发展与应用传统汽车产业发展到今天,汽车轻量化技术已经得到了广泛的应用,轻量化技术所带来的节能减排效果也是非常显著的同样对于新能源汽车而言,在电池能源一定的情况下,运用了车身轻量化技术的汽车会具有更好的行驶里程从这个角度来说,车身轻量化是新能源汽车的核心技术,对提高新能源汽车的经济性和动力性有着重要的作用新能源汽车中广泛采用如铝合金、碳纤维、蜂窝材料、发泡材料等一系列新型材料制造轻量化零部件为了支持新能源汽车整车开发,对于包括原学生姓名霍雪宁班级学号1402030232专业交通运输课程设计题目新能源汽车现状与发展分析。