汽车新能源技术应用汽车新能源技术应用本科毕业论文汽车新能源技术应用系 院:姓 名:学 号:专 业:年 级:指导教师:职 称:完成日期:摘 要 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、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。新能源汽车包括混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其它新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等各类别产品。汽车新能源技术繁多,新能源汽车发展方向如何。本课题以此为出发点,着重分析目前主要的新能源汽车技术以及这些技术的优缺点,得出电动汽车将是未来发展趋势。然后探讨电动汽车充电站整车充电、更换电池两种运营模式,最终得出未来充电站将以更换电池为主,整车充电为辅的主流模式。关键词:新能源汽车;新技术;发展趋势;充电站AbstractNew energy vehicles refers to the vehicles of using unconventional vehicle fuels as a power source or the use of conventional motor vehicle fuels but using new-vehicle power unit, integrated with the power control and advanced drive technology, thus forming the kind of vehicles that have the advantages of advanced technical principles, new technology and new structure. New energy vehicles, including hybrid electric vehicles HEV, pure electric vehicles BEV, including solar car, fuel cell electric vehicles FCEV, hydrogen engine vehicles, and other new energy sources such as high energy storage devices, diethyl ether vehicles of all kinds Automobile new energy technology 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 conclusion 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 replaced charging station, supplemented by the mainstream model of vehicle charging.Keywords: new energy vehicles; new technology; development trends; charging station目 录1 绪论 12 汽车新能源技术的种类22.1 天然气汽车22.1.1 CNG?汽油两用燃料汽车 22.1.2 电控喷射天然气汽车32.2 液化石油气汽车42.3 醇类汽车 42.4 氢燃料汽车52.5 电动汽车52.5.1 纯电动汽车 62.5.2 混合动力电动汽车72.5.3 燃料电池电动汽车83 汽车新能源技术的主要比较 103.1 各种新能源汽车技术的特点分析103.1.1 天然气汽车 103.1.2 醇类燃料汽车103.1.3 氢燃料汽车 103.1.4 混合动力汽车113.1.5 燃料电池汽车113.1.6 纯电动汽车 113.2 能量转化效率的比较113.3 减少耗油量的比较 123.4 减少碳排放的比较 123.5 综合比较 133.6 电动汽车的应用缺陷和瓶颈134 电动汽车应用的解决方式144.1 整车充电模式 144.1.1 常规充电144.1.2 快速充电144.2 更换电池模式 154.2.1 电池租赁154.2.2 电池的快速更换 154.2.3 电池的维护 155 未来电动汽车充电站的发展方向 165.1 整车充电中的慢速充电方式可以充分利用 165.2 换电池模式属于能源新物流模式165.3 整车充电中的快充大量发展将使得电网谐波污染问题突出 166 结 论 17参考文献18致 谢 191 绪论目前,各国能源消费依然严重依赖石油,而石油储量有限的事实向全球经济发展提出了严峻的挑战。自 2006 年起,中国取代日本成为仅次于美国的世界第二大新车消费市场。中国能源问题已经成为国民经济发展的战略问题,并成为中国能源安全战略的核心内容。汽车能源消耗不仅是造成全球石油短缺的主要原因,也是环境污染和全球温室气体排放的重要原因。目前有 80%以上的一氧化碳、40%以上的氮氧化物以及 20%30%的城市颗粒污染物,均来自于机动车尾气的排放。环境污染的问题越来越引起我国的重视,实现交通能源动力系统转型、发展新能源汽车将是未来汽车行业发展的主要方向1。欧、美、日各国把发展新能源汽车作为解决目前能源短缺的重要途径,但在不同时期的新能源汽车技术路径是不同的。总的来看,新能源汽车发展趋势可归纳为:能源逐渐由化石燃料向可再生、低排放甚至零排放的能源形式过渡是基本趋势,电能、生物燃料和氢能将是汽车能源的最终解决方案。但在电能、生物燃料和氢能最终替代化石燃料前,汽车能源呈现多元化局面。新能源汽车技术将出现多种技术共存的的局面,先进汽油车、先进柴油车、混合动力汽车、纯电动汽车、天燃气汽车、醇类燃料汽车、燃料电池汽车都将占据一定的市场份额。但是由于目前汽车新能源汽车技术繁多,每个国家在新能源汽车领域发展方向有所不同。本课题以此为出发点,着重分析目前新能源汽车技术优缺点,并最终得出电动汽车将是未来发展趋势。然而,电动汽车由于目前在蓄电池技术上存在着续航能力不足,充电时间过长等问题。通过分析本课题最终提出解决这一问题的主要方案就是加快充电站的建设,并且充电站建设将是以更换电池为主,整车充电为辅的运营模式。2 汽车新能源技术的种类2.1 天然气汽车天然气汽车又被称为“蓝色动力”汽车,由于天然气储量在我国非常可观,加上近几年国家的大力开发以及天然气管道网络建设的完逐步完善,天然气汽车将是未来十几年新能源发展的主要过渡产品。目前按存储天然气的压力和形态可分为:压缩天然气汽车、常压天然气汽车、液化天然气汽车、吸附天然气汽车。按燃料的组成与应用可分为:单燃料汽车、CNG?汽油两用燃料汽车、CNG?柴油双燃料汽车。按燃料供给的控制方式分为:机械控制式天然气汽车、机电联合控制式天然气汽车、电控式天然气汽车。目前各国天然气加气站基本上没有形成网络,所以,压缩天然气汽车大部分是在汽油机或柴油机的基础上改造的两用燃料汽车。目前广泛使用的就是CNG?汽油两用燃料汽车。2.1.1 CNG?汽油两用燃料汽车所谓的 CNG?汽油两用燃料汽车,就是将原来的燃料供给系统保留不变,增加一套“车用压缩天然气装置。改装后的汽车油气两种燃料转换非常方便,即可使用原来的汽油工作,也可以用天然气工作,但不能同时使用。 “车用压缩天然气装置”由天然气储气系统、天然气供给系统、油气燃料转换系统 3 个系统组成。天然气储气系统主要由充气阀、高压截止阀、天然气储气瓶、高压管线、高压接头、压力传感器及气量显示器等组成;天然气供给系统主要由天然气滤清器、天然气高压电磁阀、减压调节阀、混合器等组成;油气燃料转换系统主要由油气燃料转换开关、天然气电磁阀、汽油电磁阀等组成2。目前我国使用的 CNG 汽车,有机械控制式和机电控制式两大类。机电控制式车用压缩天然气装置工作原理方块图如图 2.1 所示。充气站将压缩天然气,通过充气阀充入储气瓶至 20mpa。当使用天然气作燃料时,手动截止阀打开,安装在驾驶室内的汽油燃料转换开关扳到“气”的位置,此时天燃气电磁阀打开,汽油电磁阀关闭,储气瓶内的 20mpa 高压天然气通过高压管路进入减压调节器减压,再通过低压管路、动力阀,进入混合器,并与经空气滤清器进入的空气混合,经化油器通道进入发动机气缸燃烧。减压调节器与混合器相匹配,根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度,自动调节减压调节器的供气量,并使天然气与空气均匀混合,满足发动机不同工况的使用要求。图 2.1 CNG?汽油两用燃料汽车工作原理方块图当使用汽油作燃料时,将油气燃料转换开关扳到“油”的位置,此时天然气电磁阀关闭,汽油电磁阀打开,汽油通过汽油电磁阀进入化油器,并吸入气缸燃料。有的 CNG 汽车用晶体管电动油泵代替汽油电磁阀,其性能基本相同。2.1.2 电控喷射天然气汽车由目前市面上大部分汽车使用的汽车都是电控喷射的汽油车,因此汽油电喷两用燃料发动机改装系统应运而生。电控喷气燃料供给形式有两大类:缸外供气方式和缸内供气方式。缸外供气方式是将气体燃料喷射到进气门之间的进气道或进气管中。缸内喷射是指将气体燃料直接喷到气缸内,喷气阀装在汽缸盖上。 从工作原理来看电控喷气系统由空气供给系统、燃气供给系统和控制系统三大部分组成。空气供给系统主要包括空气滤清器、进气管和进气歧管等。这些部件与一般发动机的空气供给系统基本相同;燃气供给系统主要包括储气瓶、燃气过滤器、调压器、喷气阀和输气管线等;控制系统主要包括传感器、电控单元和执行元件。在发动机运转过程中,空气自空气滤清器吸入后,经进气管、节流阀体、进气门,进入气缸。气体燃料从储气瓶输出后,经燃气过滤器滤去杂质,再经过减压阀降至所需求的压力,最后电控系统中的电控单元根据各种传感器随时传来的信息,经过分析处理、计算出与发动机运行工况相对应的最佳供气量,并向燃气供给系统中的喷气阀发出控制指令。2.2 液化石油气汽车液化石油气简称 LPG 的主要成分是丙烷 C3H8,此外还含有少量的丙烷C4H10,丙烷 C3H6 和丁烯 C4H8,作为车用燃料来说,液化石油气的能量密度比天然气大,在中小型汽车上推广比较容易。目前,对于 LPG 加气站不足的地区,还不具备发展纯 LPG 汽车的条件,大多数国家仍以发展液化石油气?汽油两用燃料汽车为主。由于液化气和天然气的性质相似决定了它们的结构相似性,故液化石油气汽车的主要专用部件与天然气汽车大部分一致。液化石油气汽车与天然气汽车的主要区别在于液化石油气汽车必须有蒸发调压器。所谓 LPG 蒸发调压器是集预热、蒸发、减压、调压功能于一体,LPG 被发动机冷却水加热后蒸发气化,再经减压达到接近大气压时供发动机使用。2.3 醇类汽车醇类汽车就是以甲醇、乙醇等醇类物质为燃料的汽车,使用比较广泛