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1、 能源与汽车能源与汽车姓名姓名: :袁永兴袁永兴学号：学号：2009161420091614专业：车辆工程专业：车辆工程 汽车是现代人类的重要的交通工具，随着经济的发展，人民生活水平的提高，汽车的数量也随之迅速增加，在人们出行方便的同时，汽车产生的尾气污染对人类生存环境也造成了严重威胁。其中,含碳化合物造成的危害最为严重,期间,温家宝总理在中表示,2010 年要努力建设以低碳排放为特征的产业体系和消费模式,这给汽车企业提出了新要求,打造低碳型企业将成为车企 2010 年发展的不二选择. 调整能源结构和产业结构，走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新
2、型工业化路子。这是中国根据国情采取的自主行动，也是中国为全球应对气候变化做出的巨大努力。汽车低碳大体分三步走近期是对创痛技术的改良比如增压技术汽油直喷技术高效变速箱等中期是混合动力和纯电动车,远期是氢燃料电池车。新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力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。中国在新能源汽车领域群雄并起,各车企致力于新能源汽车的研发, 新能源汽车成为汽车行业的主力军将是必然趋势.石油紧张激发新能源汽车的发展，石油价格上涨，牵动了全球经济神经。1998 年原油借个还不足 10 美元一
3、桶，2003 年稳定在 25 美元 左右。但到了2004 年原油的价格不断上扬，国际油价每桶在 90 美元左右徘徊，逼近标志性的 100 美元大关.2007 年 10 月底，国际油价上涨 59%，2008 年，国际油价一路飙升，3 月油价升至每桶 110 美元，5 月底到 130 美元，到了 7 月 4 号，上升至150 美元，在能源消耗型增长模式下，中国能源安全已经告急!虽然 20092012年有一定的下降，但还是存在很大的问题。按国务院发展中心的预测，到 2020年，中国机动车要小号 2.56 亿吨石油，拥有的 80%，如果使用新能源的汽车代替部分传统燃油汽车，讲开拓一个全新的大市场，另一
4、方面，随着油价的不断增长，机动车用户也会在经济上有压力。所以说，解决石油危机和保障能源安全，在未来市场中提高竞争力，为了我们的环境更美好，我们汽车、轿车企业必须要发展新能源汽车。在全球能源短缺，提倡清洁能源的大背景下，新能源汽车是汽车行业发展的必然选择。从新能源汽车兴起的背景出发，提出我国新能源汽车发展的挑战和促进我国新能源汽车发展的相关措施，对我国新能源汽车的发展有重要意义。一、新能源汽车发展的背景 (一） 新能源汽车的相关概念 新能源汽车是相对于传统汽车提出来的，传统的汽车是以汽油、柴油为燃料。按照国家发改委的公告定义，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、
5、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。目前在工程上可实现的新能源汽车技术包括以下种类：新型燃油汽车；燃气汽车；生物燃料；煤制醇醚燃料；电动汽车。 (二） 新能源汽车兴起的背景 1、全球石油价格上涨的推动 全球石油资源储量的稀缺性毋庸置疑，几个大国能源紧缺问题严重，现阶段仍以石油为主要燃料的汽车产业的发展受到极大威胁。因此，发展新能源汽车成为世界汽车持续发展的必然选择。在 2008 年上半年石油价格从 80 美元一路飘升到 147 美元，汽车燃料的使用也随之水涨船高。在这一轮石油价格上涨期间，部分新能源汽车显示出相对使用成
6、本优势。部分消费者为免于负担过高的燃油费用而放弃原本欲购买的传统车型，而选择石油燃料消耗相对较低的新能源汽车。汽车制造厂商也看到了新能源汽车的发展空间，开始加大研发和推广的力度。各国政府也适时推出了一些优惠政策对新能源汽车的购买和销售予以补贴，新能源汽车行业获得了前所未有的发展良机。虽然近期石油价格受全球经济衰退影响出现严重下跌，但新能源汽车技术的不断发展仍可以使部分新能源汽车保持一定的使用成本优势。 2、各国石油自给率不足 世界上主要汽车消费国的石油自给率水平不高，石油的储备越来越不能满足各国消费的需要。全球汽车第一大消费国美国石油自给率仅为 33%，而日本、德国、法国和意大利的自给率甚至都
7、在 10%以下，在当前世界和经济格局不确定性增加的情况下，保证石油供给安全己成为各国政府必须解决的难题。降低石油依赖己成必然选择。从政治和经济的角度考虑，鼓励发展新能源汽车、降低石油对外依赖度是各国政府制定汽车产业政策的必然选择。 3、世界各国家和地区汽车尾气排放标准越来越严格 1997 年 12 月，旨在限制全球温室气体排放的京都议定书获得了 149个国家和地区代表的通过，并于 2005 年 2 月 16 日正式生效。现今汽车尾气己成为组成温室气体的重要污染物。针对汽车污染问题，世界各个国家和地区针对汽车尾气排放的标准也越来越严格，而为了应对不断严格的汽车尾气排放标准，各大汽车厂商目前主要采
8、取提高传统能源汽车发动机相关技术的方法，以提高排放质量，但技术提升的难度将会越来越大。此时，发展新能源汽车成为各大厂商的新选择，因为新能源汽车的生产和使用会从根本上解决汽车尾气排放问题。 二、技术概述电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。它使用存储在电池中的电来发动。在驱动汽车时有时使用 12 或 24 块电池，有时则需要更多。(一）电动车技术特点1、无污染，噪声低电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染” 。众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC 及 NOX、微粒、臭气等污染物形
9、成酸雨酸雾及光化学烟雾。电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也是有危害的。2、能源效率高，多样化电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。有些研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量。另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，
10、可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。3、结构简单，使用维修方便电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小。当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。4、动力电源使用成本高，续驶里程短目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电源（电池）的寿命短，使用成本高。电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但从发展的角度看，随着科技的进步，投入相应的人力物力，电动汽车的问题会
11、逐步得到解决。扬长避短，电动汽车会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。(二）电动车基本结构电动汽车的组成包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机的调速控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。1、电源电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，许多新型电池也在发展中。这些电源（电池）主要有钠硫电池、镍铬
12、电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等，新型电源的应用，为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。 2、驱动电动机驱动电动机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前电动汽车上广泛采用直流串激电动机，这种电机具有“软“的机械特性，与汽车的行驶特性非常相符。但直流电动机由于存在换向火花，比功率较小、效率较低，维护保养工作量大，随着电机技术和电机控制技术的发展，势必逐渐被直流无刷电动机（BCDM） 、开关磁阻电动机（SRM）和交流异步电动机所取代。3、电动机调速控制装置电动机调速控制装置是为电动汽车的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩
13、和旋转方向的控制。早期的电动汽车上，直流电动机的调速采用串接电阻或改变电动机磁场线圈的匝数来实现。因其调速是有级的，且会产生附加的能量消耗或使用电动机的结构复杂，现在已很少采用。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管（入GTO、MOSFET、BTR 及 IGBT 等）斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用，将成为必然的趋势。在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，
14、实现电动机的旋向变换，这使得电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。4、传动装置电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动，所以电动汽车上无需传统内燃机汽车的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档。当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略传统汽车的变速器。在采用电动轮驱动时
15、，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。 5、行驶装置行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他汽车的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。6、转向装置专项装置是为实现汽车的转弯而设置的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。多数电动汽车为前轮转向，工业中用的电动叉车常常采用后轮转向。电动汽车的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。 7、制动装置电动汽车的制动装置同其他汽车一样，是为汽车减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电
16、动汽车上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池充电的电流，从而得到再生利用。 8、工作装置工作装置是工业用电动汽车为完成作业要求而专门设置的，如电动叉车的起升装置、门架、货叉等。货叉的起升和门架的倾斜通常由电动机驱动的液压系统完成。(三）电动汽车的技术内容包括：1、驱动电池技术：镍氢电池，镍镉电池，铅酸电池，钠硫电池，锂离子电池、燃料电池等，应具有比功率和比能量高，能满足动力性和续驶里程的要求：充电时间短、充电动循环多，以方便使用和保证寿命。2、电机技术：主要有四种电机：直流电机、永磁电机、开关磁阻电机、交流感应电机。要求重量轻、效率高、可靠性好。3、驱动系统控制与集成技术：多采用单片机和功率器件配合作为控制系统，功率器件主要使用 IGBT（绝缘栅双极晶体管） 。4、电池监视与管理系统技术5、充电系统技术6、电动汽车整车布置及匹配技术三、现状及国内外发展趋势二十世纪九十年代以来，国外将电动汽车技术的重点放在关键的电池技术研究上，美国三大汽车公司投资 26 亿美元，进行合作研究，美国
