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1、蓄电池电动汽车和混台动力电动汽车用蓄电池 美国先进电池联合会为了衡量各个公司电池技术开发水平，于1992年制订了先进电池的中期和长期目标，1997年制订了商业化目标、研发阶段和商业化阶段。蓄电池电动汽车和混合动力电动汽车用蓄电池、蓄电池电动汽车和混合动力电动汽车用蓄电池性能比较表。燃料电池汽车 燃料电池按电化学方式直接将化学能转化为电能，不经过热机过程，因此不受卡诺循环的限制，能量转化效率理论上高达8590，目前已达到4560，几乎不排放氮的氧化物和硫的氧化物。燃料电池被公认为是2l世纪首选的洁净、高效的发电技术。 近年来，随着人们对环境和能源的日益重视，燃料电池成为当今世界汽车领域开发的新热
2、点。通用公司的燃料电池驱动的氢动一号动力系统布置。通用公司的燃料电池驱动按电解质的种类不同，燃料电池可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、固体高分子型燃料电池(PEFC)、质子交换膜燃料电池(PEM)以及直接甲醇型燃料电池(HMFC)。 质子交换膜燃料电池具有比功率太、起动快、寿命长、体积小、工作温度低、能耗少、能量转换效率高(理论上可达到8590，目前已达到5060)、设计制造容易等优点，是否成为电动汽车燃料电池的重要发展方向?质子交换膜是质子交换膜燃料池的关键技术，自美国杜邦(DuPont)公司开发了全氟离子
3、交换膜以及氟磺酸离子交换膜出现后，质子交换膜燃料电池才重新得到迅速的发展。 太阳内部不断发生核聚变反应，释放出巨大的能量：科学研究证明，太阳的总辐射功率达3.73lO23kW，大约有20亿分之一到达大气层，其中约23被大气层吸收，约30被大气层反射回宇宙空间，穿过大气层到达地球表面的约47，数量为8.11013kw。其中被陆地接收的，约为l.71013kw，比目前全世界能源的总稍耗量还大1万倍。太阳能是一切能源中最丰富、最清洁、可再生的取之不尽用之不竭的绿色能源。 太阳能汽车一般由6个基本的部分组成，它们是驾驶控制系统、电器系统、传动机构、机械系统、车身和底盘、太阳能电池板。 太阳能汽车太阳能
4、汽车 灯、加速器踏板、后视镜、空气流通装置和巡航控制系统。驾驶员通过双向的无线电通信装置与同伴联系，驾驶员最重要的任务是监视汽车各系统的工作状况，太阳能汽车上显示各系统信息的方式跟传统的汽车相似。(2)电器系统 太阳能汽车的核心是电器系统，它由电池和电子执行器件组成，电器系统控制和管理整个系统所有的输入和输出。 电池组相当于传统汽车上的油箱，太阳能汽车用电池组来储存能量以备后用，太阳能汽车用充满电的电池组起动，起动后由电池板产生的能量对电池组再充电。电池组能储存能量的最大值受每一种电池类型的重量限制。电池类型有铅酸蓄电池、镍金属氢化物蓄电池、镍镉蓄电池、锂离子蓄电池、锂聚合体蓄电池等几种。 太
5、阳能汽车最复杂的组成部分是电子执行器件。它们包括具有峰值功率的阳光跟踪器，电机控制器和数据获取系统：电子执行器件的主要功能是监视和控制整个系统的电设备。 (3)传动机构 太阳能汽车的传动装置与传统汽车有很大的不同，它由电机和能把电机的电能传送到车轮而使汽车行驶的装置组成，由于产生的功率不到5hp，常在汽车的一个后轮上装有电动机。在太阳能汽车上最常用的电机是双重绕组的无刷直流电动机，这种电动机质量轻，而且在允许的转速内能达到98的功效。 一些太阳能汽车用可变比率的传送带把能量传给车轮。当电动机的速度升高时，齿轮齿数比改变。这样在低速时能够给电动机更大的起动转矩，直到汽车以稳定的高速行驶。可变比率
6、的传送带需要精确的辅助设备和装置配合有效的工作。(4)机械系统机械系统包括悬架、制动器、转向盘、车轮和轮胎。太阳能汽车通常有三个或四个车轮。三轮太阳能汽车一般是两个前轮和一个后轮，将后轮作为驱动轮。有些四轮太阳能汽车车轮配置跟传统汽车一样，但只用一个后轮作为驱动轮。还有一些四轮太阳能汽车把两个后轮并在一起装在中间位置。(5)车身和底盘 太阳能汽车的车身圆滑而奇特，因为没有固定的标准，每辆车都有自己的特点。车身设计的主要目标就是使前进的气动阻力最小、最大程度地接受太阳光的曝晒、质量最轻、安全性最高。在太阳能汽车上常用有三种类型的底盘：立体构架结构、半单体横造结构或碳质横梁结构和半单体横造结构。
7、(6)太阳能电池板 太阳能电动汽车的关键技术装备是太阳能电池板，一般在太阳能电动汽车的顶棚上装置转换能力较强的单晶硅电池板组，太阳能电池板占据了很大面积，并且必须装置在太阳能电动汽车的顶部；电池板组光电转换率可达到14.915.2，可产生166175V的电压、2.32.5A左右的电流和360380W的功率。近年来，美国已研制成光电转换率达35的高性能太阳能电池。 澳大利亚用激光技术制成的太阳能电池，其光电转换率达24.2，由太阳能电池板将太阳能转换为电能后，通过充电器向动力电池组充电，也可以由太阳能电池板直接提供电能，然后通过电流变换器将电流输送到驱动电动机，带动驱动系统驱动太阳能混合动力电动
8、汽车行驶，其驱动模式相当于串联式混合动力电动汽车。每天按8h的日照，太阳能电动汽车可获得2.53kwh的电能，可供太阳能电动汽车行驶40一60km，最高车速可达到6080kmh。 太阳能电池是把光能直接转换成电能的一种半导体器件。太阳能电池依据所用半导体材料不同，通常分为硅电池、硫化锅电池和砷化嫁电池等，其中最常用的是硅太阳能电池。 在n型半导体的表面形成p型半导体，构成pn结即形成太阳能电池，形成的p型层仅仅有l3nm，太阳光照射到它的表面，透过p型层达到n型层pn结处，就能够产生电动势，产生的电压约0.5V。太阳能电池的电流大小与太阳光照射强度的大小和太阳能电池面积的大小成正比。 太阳能汽
9、车要真正走进大众生括还有很多难题需要解决。首先是太阳能电池板造价普遍过高，其次是太阳能转化为电能的效率太低。目前太阳能电池的光电转换率一般只能达到20左右。为满足汽车高速行驶所需要的足够动力，通常需要78m。的太阳能电池板，因而导致车身过大、转动不够灵括和内部空间过于狭小等。据专家预计，太阳能汽车还需30年左右的时间才能真正实现商业化的目标。汽车新材料及其应用 随着汽车技术的发展，汽车的功能日益完善，汽车的结构越来越复杂，传统的汽车通常由几千个零件组成，现代高级轿车有几万个零部件组成。为满足汽车节能、环保、安全、舒适的要求，实现轻量化、高强度、高性能的目标，构成汽车的材料也发生了巨大的变化。
10、通常按照材料的成分，将汽车材料分为金属材料和非金属材料两大类。随着汽车技术的发展，未来汽车材料除金属材料、非金属材料外，复合材料和纳米材料也将获得广泛应用。新型结构材料铝及其台金 铝合金已成为仅次于钢材的汽车用金属材料，能够为汽车制造提供各种铝合金铸件、冲压结构件和拉制的铝型材。铝合金主要用于制造发动机缸体、活塞、进气支管、气缸盖、变速器壳体、轿车的骨架、车身、座椅支架、车轮等部件。 铝台金比重小、比强度高、工作性能好、散热性能好；铝台金的比重通常为2.7gm3，约为钢的13，铝合金铸造件整体刚度好。铝合金有优良的加工性能，切削速度可大大的高于其他金属，具有良好的散热性能。 奥迪A8率先使用了
11、全铝车身，不仅坚固耐用，抗锈蚀性更强，而且减轻了车身重量，为汽车带来更加强劲的动力性能和优越的经济性能。1991年在东京车展推出的奥迪概念车，是世界首款采用铝台金车身的汽车。镁台金 镁在地壳中的含量丰富，在海水中也含有大量的镁，绝太多数的镁是以镁台金的形式应用，镁合金具有比重小、比强度高、刚性好、抗冲击和抗振动性能好、加工性能好、散热性能好和屏蔽性能好等优点。 镁合金的比重通常为1.74gcm3，比铝合金轻30，镁合金的绝对强度接近于铝台金，镁合金的比强度高于铝合金和钢。镁合金是未来汽车的理想材料。 镁合金在现代汽车上将得到广范应用，镁台金是汽车的仪表板、转向盘、转向器导柱和座椅支架等的理想材
12、料。钛合金 钛的比重为4.6gcm3，仅是铁的l2，但强度和硬度超过了钢，且不易生锈。钛合金的主要成分为6的铝、4的钒和90的钛。用钛合金铸造的汽车发动机部件更轻、更坚固和更耐踌蚀，钛台金车身可以承受更大的作用力，钛还可以制造铌-钛超导合金和磁性材料等。工程塑料 工程塑料用于汽车可实现轻量化和节能，且可回收和循环利用。目前六大类的塑料，PP、PVR、PVC、ABS、PA和PE在汽车上得到广泛的应用，通常用于制造车身覆盖件、车门门槛、车身内外装饰件和永箱面罩、保险杠和车轮护罩等。用彩色塑料制造的车身覆盖件，不需要再进行油漆喷涂。节省了车身覆盖件的涂装设备涂装工艺。在彩色塑料制品上采取。上釉的方法
13、，可使彩色塑料具有闪亮的金属光泽。陶瓷材料 由于陶瓷本身具有的特殊力学性能以及对热、电、光等的物理性能，陶瓷材料特别是特种陶瓷在汽车上的应用日益受到人们的重视；陶瓷轴承、发动机涡轮增压转子等零部件具有耐高温、耐腐蚀、高速运转离心力小、运转温升低等优良性能，可在高速、高温、腐蚀、无润滑等苛刻工况下正常运转，使用寿命大大延长。我国已成功研制钛酸铅陶瓷-铝合金复合排气管、氮化硅陶瓷柴油机涡轮增压转子和球轴承等汽车部件。我国开发的氢化硅基陶瓷汽车零部件。05年上海国际汽车展出的德国Melcede8-Bez公司陶瓷材料制动盘。复合材料 复合材料是一种多相材料，是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合
14、而成。 复台材料按照机体材料类型可分为聚合物基复合材料(如碳纤维、酚醛复合材料)、无机非金属基复合材料(如碳纤维陶瓷复合材料)和金属基复台材料(如碳纤维-铝基复合材料)等。目前玻璃纤维增强树脂复合材料和碳纤维增强树脂复合材料在汽车上已经获得成功的应用。玻璃纤维增强树脂复合材料因其力学性能与钢相媲美，因此又称为玻璃钢。按复合材料强度要求，在树脂中单向铺设玻璃纤维制成单向玻璃纤维增强树脂复合材料。在树脂中交叉方向铺设玻璃纤维织双向树脂玻璃纤维增强树脂复合材料。玻璃纤维和玻璃纤维布的层数增加，玻璃纤维增强树脂复合材料的强度也增加。 玻璃纤维增强树脂复合材料耐腐蚀、绝缘性好，特别是有良好的可塑性，对模
15、具要求较低，对制造车身大型覆盖件的模具加工工艺较简易，生产周期短，成本较低。玻璃纤维增强树脂复合材料比强度高，有利于降低车辆的整备质量。在轿车和客车上，采用玻璃纤维增强树脂复合材料制造的轿车车身覆盖件、客车前后围覆盖件和货车驾驶室等零部件。 1953年，使用玻璃钢车身的“雪弗莱克尔维特”跑车问世，在当时被称为“太空时代的材料”，并于1984推出了全玻璃钢车身雪弗菜子弹头鲁米娜。现在复合材料已经在跑车、Fl赛车、EV、FCEV和太阳能汽车上获得了广泛应用。 碳纤维增强树脂复合材料是目前强度最大的复合材料：碳纤维增强树脂复合材料耐腐蚀、绝缘性好、可塑性强、生产周期短：碳纤维增强树脂复合材料比强度高
16、，有利于降低车辆的整备质量。可用于制造赛车的传动轴、制动盘、悬架系统、车身覆盖件等零部件。雪佛兰碳纤维汽车雪弗莱的玻璃钢车身的“克尔维特”跑车新型功能材料稀土材料 中国稀土资源丰富，居世界前列。世界已探明的稀土储量为6.2107t，其中中国稀土资源工业储量为4.8107t，占世界已探明资源的80，为我国大力开发稀土材料提供了得天独厚的条件。 稀土永磁电动机、发电机比传统电励磁起动机、发电机的效率提高1020。稀土永磁起动电机除了具有传统起动电机所具备的力学特性外，还具有体积小、重量轻、结构简单和运行可靠等优点。小功率稀土永磁发电机在车辆上也获得了广泛的应用。 使用汽车废气净化催化剂是控制汽车废气排放、减步污染的最有效手段。按照国家总体规划，到2010年我国汽车废气排放控制应与国际接轨，达到国际水平。这就为开发稀土汽车废气净化催化剂材料，提供了很大的发展空间。 汽车废气净化催化剂，早期使用普通金属Cu、Cr、Ni，它们催化恬性差、起燃温度高、易中毒。其后采用的Pt、Pd、Rh等作催化剂，具有活性高、寿命长、净化效果好等优点，但价格十分昂贵。 含稀土的汽车废气净化催化剂价格低、热稳定性好、
