濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGE河南科技大學(xué)高等教育自學(xué)考試畢業(yè)論文濱州學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目：汽車新能源技術(shù)系（院）：機電工程系年級：2013級專業(yè)：車輛工程班級：一班學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：王職稱：助教濱州學(xué)院教務(wù)處二零一四年五月

汽車新能源技術(shù)摘要能源危機和環(huán)境污染是21世紀(jì)世界各國面臨的兩大難題。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，世界各國和地區(qū)正在積極開展可再生能源的研究與開發(fā)。對于這種高消耗能源和高污染的現(xiàn)代工具來講，實現(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,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,得出電動汽車將是未來發(fā)展趨勢。然后探討電動汽車充電站整車充電、更換電池兩種運營模式,最終得出未來充電站將以更換電池為主，整車充電為輔的主流模式。能源危機和環(huán)境污染是21世紀(jì)世界各國面臨的兩大難題。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，世界各國和地區(qū)正在積極開展可再生能源的研究與開發(fā)。對于這種高消耗能源和高污染的現(xiàn)代工具來講，實現(xiàn)生態(tài)能源汽車的研發(fā)與使用具有重大意義。新能源汽車是指除汽油、柴油發(fā)動機之外所有其它能源汽車。包括燃料電池汽車、混合動力汽車、氫能源動力汽車和太陽能汽車等。其廢氣排放量比較低。具有很好的發(fā)展空間和巨大的利潤空間。在“十二五”規(guī)劃中，新能源汽車產(chǎn)業(yè)被描述成“國民經(jīng)濟的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)”；同時，市場期待已久的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃～2020年)》也將于近期正式對外發(fā)布。在政府鼓勵新能源汽車發(fā)展相關(guān)政策的推動下，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)正步入發(fā)展的快車道。蓄電池是電動汽車的動力源泉。目前，制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素是動力蓄電池不理想。電動汽車蓄電池的主要性能指標(biāo)是比能量、比功率和使用壽命等。要使電動汽車能與內(nèi)燃機汽車相競爭，關(guān)鍵是開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長、成本低的蓄電池。所以新能源汽車的研發(fā)與普及仍需要克服很大困難關(guān)鍵詞：新能源汽車，新技術(shù)，發(fā)展趨勢，充電站

ABSTRACTSourcesofcrisesandenvironmentalpollutionisthe21stcentury'stwomajorchallengesfacingthecountriesoftheworld.Toalleviateandultimatelyresolvethecontradictionbetweendemandandsupplyofenergy,andimprovetheworseningenvironmentsituation,allcountriesandregionsaroundtheworldareactivelyengagedinresearchanddevelopmentofrenewableenergy.Thishighenergy-consumingandhighlypollutingmoderntoolstoimplementeco-automotiveresearch,developmentanduseofenergyisofgreatimportance.Numerousnewenergytechnologies,developmentofnewenergyvehicles.Toserveasastartingpointforthispaper,focusingontheanalysisofthecurrentmajornewenergyvehicletechnologiesaswellastheadvantagesanddisadvantagesofthesetechnologiesandconcludedthatelectricvehicleswillbeafuturetrend.Andthenchargingstationsforelectricvehiclesvehiclecharging,batteryreplacementtwooperatingmodesinordertoworkoutthefuturechargingstationtoreplacethebattery,vehiclecharging,supplementedbythemainstream.Energycrisisandenvironmentalpollutionaretwomajorproblemsfacingthe21stcenturycountriesaroundtheworld.Toalleviateandultimatelyresolvethecontradictionbetweendemandandsupplyofenergy,andimprovetheworseningenvironmentsituation,allcountriesandregionsaroundtheworldareactivelyengagedinresearchanddevelopmentofrenewableenergy.Thishighenergy-consumingandhighlypollutingmoderntoolstoimplementeco-automotiveresearch,developmentanduseofenergyisofgreatimportance.Newenergyvehiclesreferstoallotherenergysourcesbesidesgasolineanddieselenginesmotor.Includingfuelcellvehicles,hybridvehicles,hydrogenpoweredcarsandsolarcars.Itslowemissions.Hasaverygooddevelopmentspaceandhugeprofitmargins.Inthe"Twelve-Five"plan,newenergyautomobileindustryisdescribedas"theleadingindustryofthenationaleconomy",whilethemarketawaitedtheenergy-savingandnew-energyautoindustrydevelopmentplan2011-2020)willbeofficiallyreleasedinthenearfuture.Governmentencouragesthedevelopmentofnewenergyvehiclesfuelledbypolicies,China'sautomobileindustryisenteringanewenergydevelopmentfast-track.Powerhousesofbatteryelectricvehicles.Atpresent,thekeyfactorsofrestrictingthedevelopmentofelectricvehiclesisbatteryisnotideal.Themainperformanceindicatoristheenergydensityofbatteriesforelectricvehicles,powerandlife.Tomakeelectriccarscancompetewithinternalcombustionenginecars,thekeyistodevelopahighenergydensity,highpower,longlife,lowcostofbatteries.Thedevelopmentandpopularizationofnewenergyvehicleswillstillneedtoovercomegreatdifficulties

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章國內(nèi)外汽車新能源技術(shù)研究現(xiàn)狀 2§2.1國外的相關(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政府推動電動汽車研發(fā)和推廣 2§2.2國內(nèi)的相關(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純電動汽車 5§3.1.1純電動汽車的類型 5§3.1.2純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理 6§3.2混合動力電動汽車 6§3.2.1混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)類型 6§3.2.2不同類型的混合動力電動汽車的比較 8§3.3燃料電池電動汽車 9§3.3.1燃料電池電動汽車的類型 9§3.3.2燃料電池電動汽車的結(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)的特點分析與展望 14§4.1.1純電動汽車 14§4.1.2混合動力電動汽車 14§4.1.3燃料電池電動汽車 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)缺點中和分析 18§4.6電動汽車的應(yīng)用缺陷和瓶頸 19第5章電動汽車應(yīng)用的解決方式 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 21第6章未來電動汽車充電技術(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)展將帶來電網(wǎng)諧波污染 23結(jié)論 24參考文獻 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)面對的共同挑戰(zhàn)，各國政府及產(chǎn)業(yè)界紛紛提出各自的發(fā)展戰(zhàn)略，積極應(yīng)對，以保持其汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并提高未來的國際競爭力。新能源汽車已成為21世紀(jì)汽車工業(yè)的發(fā)展熱點。據(jù)統(tǒng)計，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，其中中國約為6467萬輛，除此之外中國的摩托車保有量已達(dá)到8954萬輛，掛車101萬輛，上路行駛的拖拉機1464萬輛。并且世界汽車保有量正以每年3000萬輛的速度增長，預(yù)計到2020年全球汽車保有量將達(dá)到12億輛（其中中國將達(dá)到1.3～1.5億輛)，屆時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偷拇髴鬧1]。德國、美國、日本等國家把發(fā)展新能源汽車作為解決目前能源短缺的重要途徑，但在不同時期的新能源汽車技術(shù)路徑是不同的?？偟膩砜?，新能源汽車發(fā)展趨勢可歸納為：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渡是基本趨勢，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，先進汽油車、先進柴油車、混合動力汽車、純電動汽車、天然氣汽車、醇類燃料汽車、燃料電池汽車都將占據(jù)一定的市場份額。但是由于目前汽車新能源汽車技術(shù)繁多，每個國家在新能源汽車領(lǐng)域發(fā)展方向有所不同。本課題以此為出發(fā)點，著重分析目前新能源汽車技術(shù)優(yōu)缺點，并最終得出電動汽車將是未來發(fā)展趨勢。然而,電動汽車由于目前在蓄電池技術(shù)上存在著續(xù)航能力不足，充電時間過長等問題。通過分析本課題最終提出解決這一問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，整車充電為輔的運營模式.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)我國資源條件和產(chǎn)業(yè)技術(shù)狀況，通過制定國家交通能源發(fā)展戰(zhàn)略、組織開展國家重大科技開發(fā)計劃、實施鼓勵性政策等措施，推動新能源汽車的發(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，以實現(xiàn)汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。盡管在現(xiàn)階段國家汽車節(jié)能技術(shù)發(fā)展方向不盡相同、各具特色，但在長期發(fā)展純電動汽車和燃料電池汽車，實現(xiàn)交通能源轉(zhuǎn)型的總體趨勢上基本相同。1.2研究意義大力發(fā)展節(jié)能與新能源汽車是國際社會應(yīng)對能源短缺、環(huán)境污染和氣候變暖問題在交通領(lǐng)域采取的共同措施。新能源汽車是中國乃至世界汽車業(yè)跨越發(fā)展難得的機遇；近年來新能源汽車產(chǎn)業(yè)受到空前的關(guān)注，包括我國在內(nèi)的世界主要汽車生產(chǎn)國都加大了新能源的研發(fā)力度，以提高自身產(chǎn)業(yè)的競爭力；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)；進而促進新能源的發(fā)展，為低碳經(jīng)濟發(fā)展做出貢獻。所以，研究汽車新能源技術(shù)對我國乃至世界經(jīng)濟與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展具有非常大的現(xiàn)實意義和理論意義。

第2章國內(nèi)外汽車新能源技術(shù)研究現(xiàn)狀2.1國外的相關(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，時任美國總統(tǒng)小布什發(fā)表國文咨文，宣布了替代能源和節(jié)能政策，提出美國努力在未來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)邦政府將購買又美國3大汽車廠商制造的1.76萬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月啟動了“新一代汽車”計劃，該計劃力爭在2050年，是環(huán)保汽車占據(jù)汽車市場的一半左右，為了實現(xiàn)這一計劃，日本政府通過援建電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施、減稅和發(fā)放補貼等促進環(huán)保汽車發(fā)展。近年來，日本政府陸續(xù)出臺了《關(guān)于促進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年德國境內(nèi)的新能源汽車要超過100萬輛。法國在20世紀(jì)90年代中期，開始推廣電動汽車和天然汽車。1999年，政府要求所有市政部門的電動汽車及天然氣汽車比例必須占市政部門擁有車輛總數(shù)的20%以上，以此帶動整個社會選擇環(huán)保車型。2.1.2政府推動電動汽車研發(fā)和推廣2009年，美國電動汽車產(chǎn)業(yè)鏈上的各方面發(fā)起成立了美國電動汽車聯(lián)盟，美國電動汽車聯(lián)盟主要致力于從政策和行動上推動大規(guī)模實施電動汽車計劃，最終改變美國經(jīng)濟、環(huán)境和化石能源嚴(yán)重以來的現(xiàn)狀，實現(xiàn)美國電動汽車運輸?shù)母锩宰兓Ｃ绹偨y(tǒng)奧巴馬提出在2015年以前推廣100萬輛環(huán)保汽車，為鼓勵美國消費者購買，他還宣布將給予購買插電式電動汽車的人每輛車7500美元抵稅額。為推進新能源汽車及環(huán)保汽車的發(fā)展，日本從2009年4月1日起實施“綠色稅制”，日本實行“綠色稅制”可使混合動力電動汽車稅減免2萬日元，和車輛購置稅減免4萬日元。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幾年里，將混合動力電動汽車車型增加到10種；日產(chǎn)公司于2012年批量生產(chǎn)純電動汽車，投放日本和歐洲市場。在2009年年初德國政府通過的500億歐元的經(jīng)濟刺激計劃中，很大一部分用于電動汽車研發(fā)，汽車從電站網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和可再生能源研發(fā)。法國政府從1995年7月1日開始，給購買電動汽車的用戶提供5000法郎補貼，法國電力公司從自身利益考慮，想電動汽車制廠生產(chǎn)的電動汽車每輛提供10000法郎補助。這些措施給電動汽車在法國發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境。2.2國內(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，新能源汽車研究項目被列入國家“十五”期間的“836”重大科技問題，并規(guī)劃了以汽油車為起點，向氫動力車目標(biāo)挺進的戰(zhàn)略。“十一五”以來，我國提出“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日國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會（以下簡稱國資委）在北京召開中央企業(yè)電動汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立大會。國務(wù)院國資委推動有關(guān)中央企業(yè)成立“中央企業(yè)電動汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，旨在有效發(fā)揮中央企業(yè)在我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型中的帶頭和領(lǐng)導(dǎo)作用，形成合力加快推動我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，以聯(lián)盟的方式，促進企業(yè)間的合作與協(xié)同發(fā)展，快速、有效地突破電動汽車產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)，盡快形成規(guī)?；l(fā)展姿態(tài)。中國汽車業(yè)“十二五”規(guī)劃初稿已定，新能源汽車被列為中國汽車行業(yè)今后五年發(fā)展的重中之重。中國汽車業(yè)“十二五”規(guī)劃中，將提出到2015年，中國國內(nèi)新能源汽車的年銷售量達(dá)到百萬輛的目標(biāo)。新能源汽車的發(fā)展重點將以汽車電動化和動力混合化兩大技術(shù)結(jié)合為標(biāo)志，進行換代與產(chǎn)業(yè)升級[4]。2.2.2國內(nèi)新能源汽車取得重大發(fā)展2006-2007年，我國自主研制的純電動、混合動力和燃料電池三類新能源汽車整車產(chǎn)品相繼問世；混合動力和純電動客車實現(xiàn)了規(guī)模示范；純電動汽車實現(xiàn)批量出口；燃料電池轎車研發(fā)進入世界先進行列。2008年，新能源汽車在國內(nèi)已成全面出擊之勢。比亞迪、奇瑞、吉利、長安、哈飛等汽車生產(chǎn)企業(yè)，紛紛在各大國際車展上頻頻亮相，展出了自行研發(fā)的燃料電池汽車及混合動力汽車，從而在這場新能源的競技中，取得了首發(fā)權(quán)。國產(chǎn)新能源汽車如雨后春筍，紛紛嶄露頭角，如長安的CV9、杰勛混合動力版，奇瑞的A5、東方之子燃料電池動力汽車，海馬的H12電動汽車、華普海域甲醇動力轎車和海尚油電動力混合汽車，力帆520混合動力汽車等。在美國汽車城底特律舉行的2009北美國際汽車展上，比亞迪展示了插電式混合動力汽車F3DM.這款汽車已于2008年12月15日在中國市場開始銷售，于2011年在北美市場上市。

第3章汽車新能源的類型3.1純電動汽車3.1.1純電動汽車的類型純電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛，一般采用高效率充電蓄電池為動力源。純電動汽車可分為2種類型，即用蓄電池作動力源的純電動汽車和裝有輔助動力源的純電動汽車。用蓄電池作為動力源的純電動汽車用單一蓄電池作為動力源的純電動汽車，只裝置了蓄電池組，它的電力和動力傳輸系統(tǒng)裝有輔助動力源的純電動車用單一蓄電池作為動力源的純電動汽車，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，在某些純電動汽車上增加輔助動力源，如超級電容器、發(fā)電機組、太陽能等，由此改善純電動汽車的啟動性能和增加續(xù)駛里程。裝有輔助動力源的純電動汽車的電力和動力傳輸系統(tǒng)如圖3-2所示。圖3-2裝有輔助動力源的純電動汽車的電力和動力傳輸系統(tǒng)3.1.2純電動汽車的結(jié)構(gòu)原理燃油汽車主要由發(fā)動機、地盤、車身和電器4大部分組成，純電動汽車的結(jié)構(gòu)與燃油汽車相比，主要增加了電力驅(qū)動控制系統(tǒng)，而取消了發(fā)動機，電力驅(qū)動控制系統(tǒng)的組成與工作原理如圖3-3所示，它由電力驅(qū)動模塊、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)動控制系統(tǒng)的組成與工作原理當(dāng)汽車行駛時，由蓄電池輸出電能（電流）通過控制驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)傳動系統(tǒng)帶動車輪前進或后退。電動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混合動力電動汽車3.2.1混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)類型串聯(lián)式結(jié)構(gòu)類型如圖3-4所示串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的最大特點是：能量的產(chǎn)生和使用完全獨立，發(fā)動機的功能只是驅(qū)動發(fā)電機工作，由發(fā)電機向蓄電池充電。汽車完全由電動機驅(qū)動，發(fā)動機只需在某一轉(zhuǎn)速下工作，避免在怠速或其他不經(jīng)濟工況下工作可明顯減少排氣污染和提高燃油經(jīng)濟性、節(jié)約費用。圖3-4串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)圖3-5并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)二、并聯(lián)式結(jié)構(gòu)形式并聯(lián)式結(jié)構(gòu)（如圖3-5）的混合動力汽車可由發(fā)動機與電動機飯別獨立的驅(qū)動，采用異步交流電動機，既可作電動機，又可作發(fā)電機使用。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)動機作為動力行駛。2.啟動及小負(fù)荷行駛工況。當(dāng)汽車在啟動、小負(fù)荷和下坡行駛及汽車需要通過對排放要求嚴(yán)格限制的地區(qū)，可通過離合器是發(fā)動機熄火，汽車由電動機從蓄電池中獲得電能來驅(qū)動。3.加速行駛工況。當(dāng)汽車加速或高速行駛需要大功率時發(fā)動機和電動機可聯(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)荷工作時異步交流電動機作為發(fā)電機自動接通為蓄電池充電，使蓄電池電能獲得補充，這有利于提高發(fā)動機工作效率。5.減速和制動工況。由汽車驅(qū)動電動機，此時電動機為蓄電池充電，汽車制動時能量回收部分轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芏鴥Υ?。三、混?lián)式結(jié)構(gòu)形式混聯(lián)式結(jié)構(gòu)（如圖3-6）的混合動力系統(tǒng)利用動力分配裝置將動力一分為二：一部分直接驅(qū)動汽車；另一部分驅(qū)動交流發(fā)電機，而交流發(fā)電機驅(qū)動電動機并為蓄電池充電。圖3-6混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)汽車在不同行駛工況下工作如下:1.正常行駛工況。發(fā)動機輸出動力一路直接驅(qū)動車輪；另一路經(jīng)交流發(fā)電機、變流器、電動機驅(qū)動車輪。2.啟動及小負(fù)荷行駛工況。此時，發(fā)動機效率不高而停止工作，由蓄電池帶動電動機驅(qū)動車輪。3.加速行駛工況。在正常行駛工況基礎(chǔ)上增加功率輸出，這部分增加的動力由蓄電池供給，由電能轉(zhuǎn)化成機械能傳給車輪。4.減速和制動工況。由汽車車輪驅(qū)動電動機，此時電動機作為發(fā)電機使用，電動機發(fā)出的電能為蓄電池充電，將汽車的制動能回收為電能[6]。3.2.2不同類型的混合動力電動汽車的比較表3-1對不同類型的混合動力電動汽車在燃油經(jīng)濟性、尾氣排放和控制難易程度等方面作了比較。表3-2對不同類型的混合動力電動汽車在驅(qū)動模式、傳動效率、整車布置、使用條件等方面作了比較。表3-1不同類型的混合動力電動汽車類型的比較項目串聯(lián)式并聯(lián)式混聯(lián)式公路行駛?cè)加徒?jīng)濟性較優(yōu)優(yōu)優(yōu)城市行駛?cè)加徒?jīng)濟性優(yōu)較優(yōu)優(yōu)無路行駛?cè)加徒?jīng)濟性較優(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)雜程度簡單較復(fù)雜復(fù)雜控制難易程度簡單較復(fù)雜復(fù)雜表3-2不同類型的混合動力電動汽車特點的比較結(jié)構(gòu)模型串聯(lián)式并聯(lián)式混聯(lián)式動力總成發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電動機等三大動力總成發(fā)動機、電動/發(fā)電機或電動機兩大動力總成發(fā)動機、電動/發(fā)電機、電動機等三大動力總成驅(qū)動模式電動機是唯一的驅(qū)動模式發(fā)動機驅(qū)動模式、電動機驅(qū)動模式、發(fā)動機-電動機混合驅(qū)動模式發(fā)動機驅(qū)動模式、電動機驅(qū)動模式、發(fā)動機-電動機混合驅(qū)動模式、電動機-電動機混合驅(qū)動模式傳動效率能量轉(zhuǎn)換效率較低傳動效率較高傳動效率較高制動能量回收能夠回收制動能量能夠回收制動能量能夠回收制動能量整車總布局三大動力總成之間沒有機械式連接裝置，結(jié)構(gòu)布置的自由度較大，但三大動力總成的質(zhì)量、尺寸都比較大，一般在大型車輛上采用發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)保持機械式傳動系統(tǒng)，發(fā)動機與電動機兩大動力總成之間被不同的機械裝置連接起來，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是布局受到一定的限制三大動力總成之間采用機械裝置連接，三大動力總成的質(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)燃機汽車性能3.3燃料電池電動汽車3.3.1燃料電池電動汽車的類型采用燃料電池作為電源的電動汽車稱為燃料電池電動汽車(FuelCellElectricVehicle,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（PFC）的FCEV純?nèi)剂想姵仳?qū)動的電動汽車只有燃料電池一個動力源，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)動系統(tǒng)將氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電能通過總線傳給驅(qū)動電機，驅(qū)動電機將電能轉(zhuǎn)化為機械能再傳給傳動系，從而驅(qū)動汽車行駛。二、燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動（FC+B）的FCEV燃料電池+輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動的燃料電池電動汽車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個典型的串聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)。在該動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池和蓄電池一起為驅(qū)動電機提供能量，驅(qū)動電機將電能轉(zhuǎn)化成機械能傳給傳動系，從而驅(qū)動汽車行駛。在汽車制動時，驅(qū)動電機變成發(fā)電機，蓄電池將儲存回饋的能量。三、燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動(FC+C)的FCEV燃料電池+超級電容與燃料電池+輔助蓄電池的結(jié)構(gòu)相似，只是把蓄電池?fù)Q成超級電容。相對于蓄電池，超級電容充放電效率較高，能量損失小，功率密度大，在回收制動能量方面比蓄電池有優(yōu)勢，循環(huán)壽命長但是超級電容的能量密度較小隨著超級電容技術(shù)的不斷進化，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電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+B+C）的FCEV燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動的電動汽車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也為串聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)。在該動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池、蓄電池和超級電容一起為驅(qū)動電機提供能量，驅(qū)動電機將電能轉(zhuǎn)化成機械能傳給傳動系，從而驅(qū)動汽車行駛。在汽車制動時驅(qū)動電機變成發(fā)電機，蓄電池和超級電容將儲存回饋的能量。3.3.2燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)原理目前燃料電池電動汽車絕大多數(shù)采用的是混合式燃料當(dāng)電池驅(qū)動系統(tǒng)，將燃料電池與輔助動力源相結(jié)合，燃料電池可以只滿足持續(xù)功率需求，借助輔助動力源提供加速、爬坡等所需的峰值功率，而且在制動時可以將回饋的能量儲存在輔助動力源中，混合式燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)有并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種，如圖3-7[7]。（a）串聯(lián)式（b）并聯(lián)式圖3-7混合式燃料電池電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)框圖混合式燃料電池電動汽車的動力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動機、輔助動力源、DC/DC變換器、DC/AC逆變器、電動機和動力控制系統(tǒng)等組成。3.4氣體燃料汽車3.4.1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20.7～24.8MPa的天然氣，儲存在車載高壓氣瓶中。它是一種無色透明、無味、高熱量、比空氣輕的氣體，主要成分是甲烷，由于組分簡單，易于完全燃燒，加上燃料含碳少、抗爆性好、不稀釋潤滑油，能夠延長發(fā)動機使用壽命。液化天然氣是指常壓下、溫度為－162℃3.4.2液化石油氣汽車液化石油氣(簡稱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，作為車用燃料來說，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)動機冷卻水加熱后蒸發(fā)氣化，再經(jīng)減壓達(dá)到接近大氣壓時供發(fā)動機使用[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)動機的燃料，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動力燃料的汽車。一直以來，生物乙醇備受爭議，因為有人批評大規(guī)模使用乙醇作為燃料，會導(dǎo)致食品價格上漲，此外，傳統(tǒng)制造乙醇過程中會消耗很多能源，因此，從“從油井到車輪”的全過程來看，乙醇燃料并不環(huán)保。但是通用汽車打算結(jié)束這種爭論，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，推動車用能源多樣化的戰(zhàn)略手段，正式宣布與美國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，已得到國際社會的公認(rèn)。二甲醚是汽車發(fā)動機，特別是柴油發(fā)動機燃料的理想替代品。由于二甲醚具有低沸點、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，二甲醚燃料發(fā)動機技術(shù)以引起西方發(fā)達(dá)國家政府和專家的高度重視。近年來，歐美、日韓、俄羅斯等國家十分看好二甲醚燃料汽車的市場前景和環(huán)保效益，紛紛開展二甲醚燃料發(fā)動機與汽車的研發(fā)。我國與國際二甲醚燃料發(fā)動機研究幾乎同步。3.6氫燃料汽車氫是清潔燃料，采用氫氣作燃料，只需略加改動常規(guī)火花塞點火式發(fā)動機，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存和安全問題[9]。汽車使用氫燃料較簡單的技術(shù)是在發(fā)動機進氣管里進行預(yù)混，經(jīng)過進氣道在進氣形成送入氣缸，由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，因此機外混合的容積效率低，功率只有原來石油燃料發(fā)動機的80%左右；混合氣在進氣行程進入氣缸，又經(jīng)過壓縮行程的作用，氫與空氣的混合時間時間較長，又較容易從外界創(chuàng)造條件促進混合氣混合均勻，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)簡單，發(fā)動機變動較小，也可以采用一些措施來提高發(fā)動機功率及避免回火，然而汽車的綜合性能難以達(dá)到較高水平。3.7太陽能汽車太陽能汽車是利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，并利用該電能作為能源驅(qū)動行駛的汽車。太陽能主要由太陽能電池組、自動陽光跟蹤系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制器、機械系統(tǒng)等組成。太陽能汽車由太陽能電池板在向日自動跟蹤器的控制下始終正對太陽，接收太陽光，并轉(zhuǎn)化成電能，向電動機供電，再由電動機驅(qū)動汽車行駛，它實際上是一種電動汽車，其工作原理與串聯(lián)式混合動力汽車（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)的特點分析與展望4.1.1純電動汽車純電動汽車不需要再用內(nèi)燃機，因此，純電動汽車的電動機相當(dāng)于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機，蓄電池相當(dāng)于原來的油箱，電能是二次能源,可以來源于風(fēng)能、水能、熱能、太陽能等多種方式。因此很多人認(rèn)為純電動汽車將是未來新能源汽車發(fā)展的主要方向。純電動汽車主要特點如下：優(yōu)點：1.無污染，廢氣排放為零。2.噪聲低，且運行平穩(wěn)。3.能源效率高、多樣化。4.結(jié)構(gòu)簡單、使用維修方便[10]。缺點：1.動力電源使用成本高，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，充電時間長?，F(xiàn)狀與前景：從總體看仍處于實驗研究階段，要完全解決技術(shù)上的難題并降低成本，還需要一定的時間；但隨著電動汽車技術(shù)的發(fā)展，存在的缺點會逐步得到解決，電動汽車將成為未來汽車發(fā)展的主體。4.1.2混合動力電動汽車由于目前純電動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)能源汽車向純電動汽車過渡這段時期，混合動力汽車起著關(guān)鍵的作用?；旌蟿恿﹄妱悠囍饕攸c如下：優(yōu)點：1.由于有原動機作為輔助動力，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)駛里程和動力性可達(dá)到內(nèi)燃機的水平。3.借助原動機的動力，可帶動空調(diào)、真空助力、轉(zhuǎn)向助力及其他輔助電器。4.可使原動機在最佳的工礦區(qū)域穩(wěn)定運行，避免或減少了發(fā)動機變工況下的不良運行，是發(fā)動機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)等地可用純電動方式驅(qū)動汽車，實現(xiàn)零排放。6.可通過電動機提供動力，因此可配備功率較小的發(fā)動機，并可通過電動機回收汽車減速和制動時的能量，進一步降低了汽車的能量消耗和排污[11]。缺點：1.長距離高速行駛基本不能省油。2.結(jié)構(gòu)較復(fù)雜?，F(xiàn)狀與前景：混合動力電動汽車是當(dāng)今最具有實際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車，未來將繼續(xù)被各廠家升級更新，達(dá)到理想狀態(tài)。4.1.3燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車用的驅(qū)動電機主要由直流電動機、交流電動機、永磁電動機和開關(guān)磁阻電動機等。燃料電池汽車驅(qū)動電機的選型必須結(jié)合整車開發(fā)目標(biāo)，所以受到一定限制。燃料電池電動汽車具有以下特點：優(yōu)點：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，其長途行駛能力及動力性已經(jīng)接近于傳統(tǒng)汽車。3.綠色環(huán)保，燃料電池沒有燃燒過程，接近零排放。4.過載能力強，其短時過載能力可達(dá)額定功率的200%或更大。5.噪聲低，燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，除了空氣壓縮機和冷卻系統(tǒng)以外無其他運行部件，因此運行過程中噪聲和振動都較小。6.設(shè)計方便靈活，可以在空間和重量等問題上進行靈活的配置。缺點：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.起動時間長，系統(tǒng)抗震能力有待進一步提高?，F(xiàn)狀與前景：燃料電池汽車近些年來取得了很大進展，但從目前各大汽車公司推出的制造成本上百萬美元的燃料電池概念汽車來看，現(xiàn)階段燃料電池電動汽車的推廣還面臨很大的困難。最樂觀的預(yù)測，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間，即使在一定的程度上實現(xiàn)了商業(yè)化，也會是以一種高成本的方式[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儲量非常豐富,加上近幾年國家的大量開發(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足性的發(fā)展。氣體燃料汽車主要特點如下：優(yōu)點：1.天然氣在我國儲量豐富，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：1.建加氣站網(wǎng)絡(luò)要求投資強度大。2.氣體天然氣能量密度小，影響續(xù)駛里程等性能。3.與汽油車比動力性低。4.儲帶有所不便?，F(xiàn)狀與前景：天然氣汽車在許多國家獲得廣泛使用并被大力推廣，已有約100多萬輛；目前世界上液化石油氣汽車的保有量大400多萬輛。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，它的制取可以通過生物發(fā)酵制取，從而得到很多國家的廣泛應(yīng)用。由于乙醇再運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如下：優(yōu)點：1.資源較為豐富。2.可再生，具有長期使用的價值。3.污染小，廢氣排放幾乎為零。4.使用方便，辛烷值高。缺點：1.甲醇的毒性較大，不安全。2.需要解決分成問題。3.對金屬及橡膠件有腐蝕性。4.冷起動性能較差。5.二甲醚在儲運方面存在問題[14]?，F(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充，在某些國家和地區(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)生動力的汽車。是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具，因此氫動力汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。氫燃料汽車主要特點如下：優(yōu)點：1.排放物是純凈水，無污染、零排放。2.氫氣來源豐富。3.辛烷值高，熱值高。4.氫極易點燃，火焰?zhèn)鞑ヌ匦暂^好，容易實現(xiàn)稀薄燃燒。缺點：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)動機?，F(xiàn)狀與前景：仍處于基礎(chǔ)研究階段，制氫及儲帶技術(shù)有待突破；有希望成為未來汽車的重要組成部分，但前景尚難估量[15]。4.1.7太陽能汽車太陽能汽車的能源來自太陽，是真正的綠色能源汽車。太陽能汽車與電動汽車有許多相似之處，從廣義講，也是電動汽車的一個類型。太陽能汽車主要特點如下：優(yōu)點：1.太陽能屬于可再生能源，來源非常豐富。2.運行無污染而且噪聲很小。3.太陽能電池實際上是一個半導(dǎo)體元件，易于制造。缺點：1.成本高。2.效率低，目前太陽能電池的最高效率約為20%。3.能量密度低。4.受時令影響大。現(xiàn)狀與前景：目前正在研究，近年來已有少數(shù)國家有了太陽能實驗車型，達(dá)到實用階段上需要一段較長的時間。預(yù)期在缺乏其他能源、日照充足的沙漠干旱地區(qū)，太陽能汽車會有用武之地。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汽車的能量輸出曲線圖。內(nèi)燃機汽車在同樣工況下的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純電動汽車的能耗，據(jù)統(tǒng)計，內(nèi)燃機在低速區(qū)域的能量轉(zhuǎn)化效率最低(僅為12％)。應(yīng)用混合動力技術(shù)，汽車在低速行駛時切換到電能驅(qū)動模式，可大幅度降低能量損耗，減少排放。盡管混合動力汽車在啟動和低速運行工況下，避免了高能耗和排放，但在高速行駛時若仍然采用燃油驅(qū)動，其能耗和排放還是明顯大于純電動汽車。圖4-1燃油汽車與電動汽車能耗曲線圖4.3減少耗油量的比較表4-1對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。在對多種動力汽車技術(shù)計算其整體擁有成本時，按照5年的平均擁有期將車輛的起初成本、再銷售價值以及預(yù)計節(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力汽車純電動汽車消減耗油量(%)41503050~100有表4-1可以看出，純電動汽車可以最有效地減少對石油的依賴，是解決能源安全問題的最佳方案。4.4減少碳排放的比較表4-2對不同新能源技術(shù)路線在碳排放上作了比較。由表可以看出，對比其它的汽車動力技術(shù)，混合動力技術(shù)的減碳排放比可達(dá)56％；電動汽車?yán)锰柲馨l(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電，因此純電動汽車碳排放為零，考慮到目前的火力發(fā)電，故而純電動汽車平均碳排放比可以達(dá)到30％。所以采用清潔能源發(fā)電配合純電動車技術(shù)是解決機動車環(huán)境污染問題的最佳方案。表4-2不同新能源技術(shù)路線對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力汽車純電動汽車減碳排放比（%）505355560~304.5各種能源方案優(yōu)缺點中和分析表4-3對普通內(nèi)燃機、純電動、混合動力和氫燃料電池汽車能源的優(yōu)缺點進行了綜合比較。表4-3各種能源方案優(yōu)缺點綜合分析表類別能源來源能源效率排放制造成本使用成本維護成本補充燃料功率重量行駛里程配套設(shè)備普通內(nèi)燃機受限低差一般一般一般方便大輕＞400完善純電動力一般最高無高最低高不便小重＜300不完善混合動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高最高高不便小輕＜300不完善從表中可以看出混合動力汽車發(fā)展比較成熟，但從長遠(yuǎn)來看，純電動汽車技術(shù)更節(jié)能環(huán)保，更能解決將來能源緊張問題。因此純電動汽車將是未來汽車發(fā)展方向。4.6電動汽車的應(yīng)用缺陷和瓶頸目前，電動汽車技術(shù)趨于成熟，但在續(xù)駛里程、制造成本等方面還無法與傳統(tǒng)燃油汽車相比。作為動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、充電時間長等問題，是電動汽車發(fā)展和普及應(yīng)用的瓶頸。歸納起來存在：1.續(xù)駛里程有限；2.蓄電池使用壽命太短；3.電池價格昂貴；4.充電時間和充電網(wǎng)點短期內(nèi)不能得到有效解決等問題。但隨著電動車技術(shù)的發(fā)展，電動汽車存在的缺陷和瓶頸會逐步得到解決。

第5章電動汽車應(yīng)用的解決方式目前解決電動汽車電池續(xù)航時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)完善才能彌補目前蓄電池技術(shù)的不足。在我國，電動汽車充電站的業(yè)務(wù)才剛剛起步，運營模式還沒形成，各個相關(guān)的利益群體對產(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，電動汽車充電站的運營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家研究試驗的重點，這種模式把電池與車輛作為一個整體來考慮，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”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，一般充電時問為5～8h，甚至長達(dá)10至20多個小時。盡管充電時間較長，但因為所用功率和電流的額定值并不關(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段進行充電，降低充電成本；可提高充電效率和延長電池的使用壽命[17]。這種充電方式通常適用于：設(shè)計電動汽車的續(xù)駛里程盡可能大，需滿足車輛一天運營需要，僅僅利用晚間停運時間充電?，F(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，是以較大電流短時間在電動汽車停車的20min至2h內(nèi)(具體的充電時間由電動汽車動力電池的接收能力而定)，為其提供短時充電服務(wù)，一般充電電流為150~400A。充電時間短；充電電池壽命長(可充電2000次以上)；沒有記憶性，可以大容量充電及放電，在幾分鐘內(nèi)就可充70％~80％的電；由于充電在短時間內(nèi)(約為10~15min)就能使電池儲電量達(dá)到80％~90％，與加油時間相仿，使電動汽車使用起來非常方便。這種充電方式適用情況為：電動汽車的日平均里程大于電池的續(xù)駛里程即200km，即在車輛運行的間隙進行快速補充電，來滿足運營需要；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、平時通過快速充電的方式進行補充。當(dāng)然也可以采用更換電池的方式來進行能量的補給[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。用戶只購買汽車，由專門的電池租賃公司負(fù)責(zé)電池的購買、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。它的運營模式是通過各個電池更換站集中對標(biāo)準(zhǔn)化的電池充電，電動汽車用戶需要補充能源時，可以非常方便地到任意一個更換站更換充好的電池。電池更換站的運用模式可以分為以下幾點。5.2.1電池租賃能源供給企業(yè)購買電池后通過向中間運營商(建站企業(yè))支付一定的建站費用來進行更換站的建設(shè)。電動汽車用戶在購買“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，對于租金可以肯定的是，因為換給消費者的是一塊充滿電的電池，加上一些其它成本，租賃電池的價格肯定要比消費者自己在家充電貴，但是絕對遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃油的費用。用戶在電池的使用過程中不僅要交租金，每次更換電池時根據(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。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站之前應(yīng)向站臺提出電池更換請求，以便站臺調(diào)度安排停車位置、通知電池更換庫準(zhǔn)備整車更換電池并運至更換電池區(qū)、準(zhǔn)備卸載設(shè)備。當(dāng)車輛進站后，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電池的維護當(dāng)電池在使用過程中，個體電池的容量會出現(xiàn)嚴(yán)重不均衡的現(xiàn)象。這樣在電池串聯(lián)充電時，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，而此時電壓較低的個體電池還處于欠充狀態(tài)；反過來在電動汽車行駛過程中，只要有一只電池的電壓下降到最低限制電壓，就要斷開動力電池停止放電，而此時電壓較高的個體電池容量不能充分利用[19]。這樣長期循環(huán)使用下去，電動汽車動力電池的容量會越來越不均衡，一次充滿電的行駛里程會大大降低。為充分利用鋰離子動力電池的儲能效率，降低使用成本，充電站建設(shè)需要設(shè)置電池容量測試與充放電維護設(shè)備，當(dāng)電動汽車動力電池的容量明顯出現(xiàn)下降時，利用該設(shè)備可以對單個電池進行容量測試，并對容量落后的電池進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章未來電動汽車充電技術(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，電費相對降低，但是充電時間過長使車輛的使用十分不便；快速充電方式下充電時間短易于車輛的使用，但是充電費用較高，且會大大縮短電池的使用壽命。換電池模式單純的租賃費和電費支出可能比整車充電模式有一定幅度增加，但是由于節(jié)省購買電池的費用，如果政策和管理到位，理論上車輛整個生命時期的運營費用會顯著低于整車充電模式，且換電池模式的靈活性、方便性都相對較好[20]。6.2換電池模式屬于能源新物流模式換電池模式有利于電池生產(chǎn)企業(yè)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有利于能源供給企業(yè)的規(guī)?；少徟c集約化管理，能夠顯著降低總運營成本。能源供給企業(yè)作為一個相對獨立的中間運營商，有利于政府施加更具針對性的扶持和優(yōu)惠政策，如電價政策、購買電池補貼政策等，容易建立起清晰的財務(wù)盈利模式，比單純提供充電服務(wù)可獲得更高的經(jīng)濟回報，具有更大的發(fā)展空間。6.3無線快速充電將成為最理想充電方式無線快速充電技術(shù)將會為電動汽車提供便捷的充電方式，隨時隨地利用各種新的清潔能源進行充電，例如風(fēng)能、太陽能等。這種充電站裝有太陽能發(fā)電系統(tǒng)或風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)和蓄電設(shè)備，可與商用電力連接。能將太陽能發(fā)的電儲存在蓄電設(shè)備中，然后利用太陽能發(fā)電和蓄電設(shè)備的電力為車輛充電。蓄電設(shè)備儲存的電力用完時，可用商用電力為車輛充電，因此能夠不受天氣和時間的影響穩(wěn)定充電[21]。6.4快速充電大量發(fā)展將帶來電網(wǎng)諧波污染換電池模式集中充電便于統(tǒng)一調(diào)度、管理和監(jiān)控，能夠最大程度發(fā)揮削峰填谷作用，提高電力系統(tǒng)負(fù)荷率，最大限度減少諧波污染等對電網(wǎng)的不利影響，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和電力資源的優(yōu)化利用[22]。綜上所述，換電池模式具有更突出的優(yōu)勢和更廣闊的發(fā)展前景?？紤]到差異化需求和特殊情況下電能補給的需要，以更換電池為主、整車充電為輔的運營模式將成為我國電動汽車充電站未來發(fā)展的主流模式。

結(jié)論在未來的20年內(nèi)，汽油和柴油仍是汽車主要的能量來源，但汽油和柴油的質(zhì)量要求越來越高，發(fā)動機技術(shù)將快速發(fā)展以提高能量利用率。代用燃料會得到迅速運用，天然氣汽車和乙醇汽車會率先大規(guī)模投入使用，純電動汽車和燃料電池汽車將會逐步擴大應(yīng)用。其中混合動力汽車將會得到快速發(fā)展和應(yīng)用，混合動力汽車將至少在30年內(nèi)都是汽車工業(yè)最切實可行的解決能源問題和污染問題的途徑。而純電動汽車將是未來新能源汽車發(fā)展的最終方向。但是由于目前電動汽車電池續(xù)航能力不足，以及充電站網(wǎng)點建設(shè)的不足等，制約其在短時期內(nèi)的運用。但隨著充電站以及換電站的建立，純電動汽車技術(shù)將會逐步取代目前的任何新能源汽車技術(shù)，最終發(fā)揮其在零排放、動力性強、經(jīng)濟性、使用成本低方面的優(yōu)勢。

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致謝感謝所有老師對我的精心培養(yǎng)，不僅使我學(xué)到了很多知識，也培養(yǎng)了我做事認(rèn)真，腳踏實地的優(yōu)良作風(fēng)，非常感謝房老師老師在繁忙的事務(wù)中還抽出時間給予我指導(dǎo)，使我從中學(xué)到了很多知識，鍛煉了我綜合運用所學(xué)知識分析問題，解決問題的能力，也感謝汽車工程系給我提供了學(xué)習(xí)和實驗平臺，使我初步具備了科研能力。

畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名：日期：

學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日

指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）指導(dǎo)教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）水平1、論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格（在所選等級前的□內(nèi)畫“√”）評閱教師：（簽名）單位：（蓋章）年月日PAGE9教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文（設(shè)計）質(zhì)量1、論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的