汽車(chē)新能源技術(shù)應(yīng)用畢業(yè)論文

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　　汽車(chē)新能源技術(shù)應(yīng)用</b></p><p><b>　　系 院：</b></p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　學(xué)

2、 號(hào)：</b></p><p><b>　　專(zhuān) 業(yè)：</b></p><p><b>　　年 級(jí)：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師：</b></p><p><b>　　職 稱(chēng)：</b></p>

3、<p><b>　　完成日期：</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　新能源汽車(chē)是指采用非常規(guī)的車(chē)用燃料作為動(dòng)力來(lái)源（或使用常規(guī)的車(chē)用燃料、采用新型車(chē)載動(dòng)力裝置），綜合車(chē)輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車(chē)。新能源汽車(chē)包括混合動(dòng)力汽車(chē)（HEV）、純電動(dòng)汽車(chē)（

4、BEV，包括太陽(yáng)能汽車(chē)）、燃料電池電動(dòng)汽車(chē)（FCEV）、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)、其它新能源（如高效儲(chǔ)能器、二甲醚）汽車(chē)等各類(lèi)別產(chǎn)品。</p><p>　　汽車(chē)新能源技術(shù)繁多,新能源汽車(chē)發(fā)展方向如何。本課題以此為出發(fā)點(diǎn),著重分析目前主要的新能源汽車(chē)技術(shù)以及這些技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn),得出電動(dòng)汽車(chē)將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。然后探討電動(dòng)汽車(chē)充電站整車(chē)充電、更換電池兩種運(yùn)營(yíng)模式,最終得出未來(lái)充電站將以更換電池為主，整車(chē)充電為輔的主流模式。</

5、p><p>　　關(guān)鍵詞：新能源汽車(chē)；新技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)；充電站</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　New energy vehicles refers to the vehicles of using unconventional vehicle fuels as a power source (or the

6、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

7、 principles, new technology and new structure. New energy vehicles, including hybrid electric vehicles (HEV), pure electric vehicles (BEV, including solar car), fuel cell el</p><p>　　Automobile new energy te

8、chnology 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 vehicl

9、e 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

10、 is electric vehicle charging statio</p><p>　　Keywords: new energy vehicles; new technology; development trends; charging station</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　

11、1 緒論1</b></p><p>　　2 汽車(chē)新能源技術(shù)的種類(lèi)2</p><p>　　2.1 天然氣汽車(chē)2</p><p>　　2.1.1 CNG—汽油兩用燃料汽車(chē)2</p><p>　　2.1.2 電控噴射天然氣汽車(chē)3</p><p>　　2.2 液化石油氣汽車(chē)4</p>&l

12、t;p>　　2.3 醇類(lèi)汽車(chē)4</p><p>　　2.4 氫燃料汽車(chē)5</p><p><b>　　2.5電動(dòng)汽車(chē)5</b></p><p>　　2.5.1 純電動(dòng)汽車(chē)6</p><p>　　2.5.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)7</p><p>　　2.5.3 燃料電池電動(dòng)汽車(chē)8&l

13、t;/p><p>　　3 汽車(chē)新能源技術(shù)的主要比較10</p><p>　　3.1 各種新能源汽車(chē)技術(shù)的特點(diǎn)分析10</p><p>　　3.1.1 天然氣汽車(chē)10</p><p>　　3.1.2 醇類(lèi)燃料汽車(chē)10</p><p>　　3.1.3 氫燃料汽車(chē)10</p><p>　　3.1

14、.4 混合動(dòng)力汽車(chē)11</p><p>　　3.1.5 燃料電池汽車(chē)11</p><p>　　3.1.6 純電動(dòng)汽車(chē)11</p><p>　　3.2 能量轉(zhuǎn)化效率的比較11</p><p>　　3.3 減少耗油量的比較12</p><p>　　3.4 減少碳排放的比較12</p><p&

15、gt;　　3.5 綜合比較13</p><p>　　3.6 電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用缺陷和瓶頸13</p><p>　　4 電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的解決方式14</p><p>　　4.1 整車(chē)充電模式14</p><p>　　4.1.1 常規(guī)充電14</p><p>　　4.1.2 快速充電14</p><

16、;p>　　4.2 更換電池模式15</p><p>　　4.2.1 電池租賃15</p><p>　　4.2.2 電池的快速更換15</p><p>　　4.2.3 電池的維護(hù)15</p><p>　　5 未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電站的發(fā)展方向16</p><p>　　5.1 整車(chē)充電中的慢速充電方式可以充分利用

17、16</p><p>　　5.2 換電池模式屬于能源新物流模式16</p><p>　　5.3 整車(chē)充電中的快充大量發(fā)展將使得電網(wǎng)諧波污染問(wèn)題突出16</p><p>　　6 結(jié) 論17</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)18</b></p><p><b>　　致 謝

18、19</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　目前，各國(guó)能源消費(fèi)依然嚴(yán)重依賴(lài)石油，而石油儲(chǔ)量有限的事實(shí)向全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。自2006年起，中國(guó)取代日本成為僅次于美國(guó)的世界第二大新車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)。中國(guó)能源問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題，并成為中國(guó)能源安全戰(zhàn)略的核心內(nèi)容。汽車(chē)能源消耗不僅是造成全球石油短缺的主要原

19、因，也是環(huán)境污染和全球溫室氣體排放的重要原因。目前有80％以上的一氧化碳、40％以上的氮氧化物以及20％～30％的城市顆粒污染物，均來(lái)自于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的排放。環(huán)境污染的問(wèn)題越來(lái)越引起我國(guó)的重視，實(shí)現(xiàn)交通能源動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、發(fā)展新能源汽車(chē)將是未來(lái)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的主要方向[1]。</p><p>　　歐、美、日各國(guó)把發(fā)展新能源汽車(chē)作為解決目前能源短缺的重要途徑，但在不同時(shí)期的新能源汽車(chē)技術(shù)路徑是不同的。總的來(lái)看，新能源汽車(chē)

20、發(fā)展趨勢(shì)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(guò)渡是基本趨勢(shì)，電能、生物燃料和氫能將是汽車(chē)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(chē)能源呈現(xiàn)多元化局面。新能源汽車(chē)技術(shù)將出現(xiàn)多種技術(shù)共存的的局面，先進(jìn)汽油車(chē)、先進(jìn)柴油車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、天燃?xì)馄?chē)、醇類(lèi)燃料汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)都將占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。</p><p>　　但是由于目前汽車(chē)新能源汽車(chē)技術(shù)繁多，

21、每個(gè)國(guó)家在新能源汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)展方向有所不同。本課題以此為出發(fā)點(diǎn)，著重分析目前新能源汽車(chē)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，并最終得出電動(dòng)汽車(chē)將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。然而,電動(dòng)汽車(chē)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。通過(guò)分析本課題最終提出解決這一問(wèn)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(chē)充電為輔的運(yùn)營(yíng)模式。</p><p>　　2 汽車(chē)新能源技術(shù)的種類(lèi)</p><p&g

22、t;<b>　　2.1 天然氣汽車(chē)</b></p><p>　　天然氣汽車(chē)又被稱(chēng)為“藍(lán)色動(dòng)力”汽車(chē)，由于天然氣儲(chǔ)量在我國(guó)非常可觀，加上近幾年國(guó)家的大力開(kāi)發(fā)以及天然氣管道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的完逐步完善，天然氣汽車(chē)將是未來(lái)十幾年新能源發(fā)展的主要過(guò)渡產(chǎn)品。目前按存儲(chǔ)天然氣的壓力和形態(tài)可分為：壓縮天然氣汽車(chē)、常壓天然氣汽車(chē)、液化天然氣汽車(chē)、吸附天然氣汽車(chē)。按燃料的組成與應(yīng)用可分為：?jiǎn)稳剂掀?chē)、CNG—汽油兩用

23、燃料汽車(chē)、CNG—柴油雙燃料汽車(chē)。按燃料供給的控制方式分為：機(jī)械控制式天然氣汽車(chē)、機(jī)電聯(lián)合控制式天然氣汽車(chē)、電控式天然氣汽車(chē)。</p><p>　　目前各國(guó)天然氣加氣站基本上沒(méi)有形成網(wǎng)絡(luò)，所以，壓縮天然氣汽車(chē)大部分是在汽油機(jī)或柴油機(jī)的基礎(chǔ)上改造的兩用燃料汽車(chē)。目前廣泛使用的就是CNG—汽油兩用燃料汽車(chē)。</p><p>　　2.1.1 CNG—汽油兩用燃料汽車(chē)</p><

24、;p>　　所謂的CNG—汽油兩用燃料汽車(chē)，就是將原來(lái)的燃料供給系統(tǒng)保留不變，增加一套“車(chē)用壓縮天然氣裝置。改裝后的汽車(chē)油氣兩種燃料轉(zhuǎn)換非常方便，即可使用原來(lái)的汽油工作，也可以用天然氣工作，但不能同時(shí)使用?！败?chē)用壓縮天然氣裝置”由天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3個(gè)系統(tǒng)組成。天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng)主要由充氣閥、高壓截止閥、天然氣儲(chǔ)氣瓶、高壓管線、高壓接頭、壓力傳感器及氣量顯示器等組成；天然氣供給系統(tǒng)主要由天然氣濾清器、天然氣

25、高壓電磁閥、減壓調(diào)節(jié)閥、混合器等組成；油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由油氣燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、天然氣電磁閥、汽油電磁閥等組成[2]。</p><p>　　目前我國(guó)使用的CNG汽車(chē),有機(jī)械控制式和機(jī)電控制式兩大類(lèi)。機(jī)電控制式車(chē)用壓縮天然氣裝置工作原理方塊圖如圖2.1所示。充氣站將壓縮天然氣,通過(guò)充氣閥充入儲(chǔ)氣瓶至20mpa。當(dāng)使用天然氣作燃料時(shí)，手動(dòng)截止閥打開(kāi)，安裝在駕駛室內(nèi)的汽油燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)扳到“氣”的位置，此時(shí)天燃?xì)怆姶砰y打開(kāi)

26、，汽油電磁閥關(guān)閉，儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)的20mpa高壓天然氣通過(guò)高壓管路進(jìn)入減壓調(diào)節(jié)器減壓，再通過(guò)低壓管路、動(dòng)力閥，進(jìn)入混合器，并與經(jīng)空氣濾清器進(jìn)入的空氣混合，經(jīng)化油器通道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸燃燒。減壓調(diào)節(jié)器與混合器相匹配，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種不同工況產(chǎn)生不同的真空度，自動(dòng)調(diào)節(jié)減壓調(diào)節(jié)器的供氣量，并使天然氣與空氣均勻混合，滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的使用要求。</p><p>　　圖2.1 CNG—汽油兩用燃料汽車(chē)工作原理方塊圖</p&

27、gt;<p>　　當(dāng)使用汽油作燃料時(shí)，將油氣燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)扳到“油”的位置，此時(shí)天然氣電磁閥關(guān)閉，汽油電磁閥打開(kāi)，汽油通過(guò)汽油電磁閥進(jìn)入化油器，并吸入氣缸燃料。有的CNG汽車(chē)用晶體管電動(dòng)油泵代替汽油電磁閥，其性能基本相同。</p><p>　　2.1.2 電控噴射天然氣汽車(chē)</p><p>　　由目前市面上大部分汽車(chē)使用的汽車(chē)都是電控噴射的汽油車(chē)，因此汽油電噴兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)改裝

28、系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　電控噴氣燃料供給形式有兩大類(lèi)：缸外供氣方式和缸內(nèi)供氣方式。缸外供氣方式是將氣體燃料噴射到進(jìn)氣門(mén)之間的進(jìn)氣道或進(jìn)氣管中。缸內(nèi)噴射是指將氣體燃料直接噴到氣缸內(nèi)，噴氣閥裝在汽缸蓋上。 </p><p>　　從工作原理來(lái)看電控噴氣系統(tǒng)由空氣供給系統(tǒng)、燃?xì)夤┙o系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分組成?？諝夤┙o系統(tǒng)主要包括空氣濾清器、進(jìn)氣管和進(jìn)氣歧管等。這些部件與一般發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣

29、供給系統(tǒng)基本相同；燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)氣瓶、燃?xì)膺^(guò)濾器、調(diào)壓器、噴氣閥和輸氣管線等；控制系統(tǒng)主要包括傳感器、電控單元和執(zhí)行元件。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，空氣自空氣濾清器吸入后，經(jīng)進(jìn)氣管、節(jié)流閥體、進(jìn)氣門(mén)，進(jìn)入氣缸。氣體燃料從儲(chǔ)氣瓶輸出后，經(jīng)燃?xì)膺^(guò)濾器濾去雜質(zhì)，再經(jīng)過(guò)減壓閥降至所需求的壓力，最后電控系統(tǒng)中的電控單元根據(jù)各種傳感器隨時(shí)傳來(lái)的信息，經(jīng)過(guò)分析處理、計(jì)算出與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況相對(duì)應(yīng)的最佳供氣量，并向燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的噴氣閥發(fā)出控制指令。&

30、lt;/p><p>　　2.2 液化石油氣汽車(chē)</p><p>　　液化石油氣(簡(jiǎn)稱(chēng)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(chē)用燃料來(lái)說(shuō)，液化石油氣的能量密度比天然氣大，在中小型汽車(chē)上推廣比較容易。</p><p>　　目前，對(duì)于LPG加氣站不足的地區(qū)，還不具備發(fā)展純LPG汽車(chē)的條件，大多數(shù)國(guó)家仍以發(fā)展液化石油氣

31、—汽油兩用燃料汽車(chē)為主。</p><p>　　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(chē)的主要專(zhuān)用部件與天然氣汽車(chē)大部分一致。液化石油氣汽車(chē)與天然氣汽車(chē)的主要區(qū)別在于液化石油氣汽車(chē)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(dòng)機(jī)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(shí)供發(fā)動(dòng)機(jī)使用。</p><p><b>

32、　　2.3 醇類(lèi)汽車(chē)</b></p><p>　　醇類(lèi)汽車(chē)就是以甲醇、乙醇等醇類(lèi)物質(zhì)為燃料的汽車(chē)，使用比較廣泛的是乙醇，乙醇來(lái)源廣泛，制取技術(shù)成熟，最新的一種利用纖維素原料生產(chǎn)乙醇的技術(shù)其可利用的原料幾乎包括了所有的農(nóng)林廢棄物、城市生活有機(jī)垃圾和工業(yè)有機(jī)廢棄物。目前醇類(lèi)汽車(chē)多使用乙醇與汽油或柴油以任意比例摻和的靈活燃料驅(qū)動(dòng)，既不需要改造發(fā)動(dòng)機(jī)，又起到良好的節(jié)能、降污效果，但這種摻和燃料要獲得與汽油或柴

33、油相當(dāng)?shù)墓β?，必須加大燃油噴射量，?dāng)摻醇率大于15%—20%時(shí)，應(yīng)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比和點(diǎn)火提前角。乙醇燃料理論空燃比低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)要求不高，自燃性能差，辛烷值高，有較高的抗爆性，揮發(fā)性好，混合氣分布均勻，熱效率較高，汽車(chē)尾氣污染可減少30%以上。</p><p>　　目前醇類(lèi)燃料在汽車(chē)上的燃燒方式可分為摻燒和純燒兩種方式。</p><p>　　(1) 摻燒是目前醇類(lèi)汽車(chē)使用的主要方式

34、。因?yàn)槭褂梅奖悴⑶覠o(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做改動(dòng)因此受到廣泛使用。</p><p>　　(2) 在純燒醇類(lèi)燃料時(shí)，應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行必要的改動(dòng)：①混合氣的形成裝置必須與醇較低的熱值及較少的空氣需要量相適應(yīng)；②加大輸油泵的供油能力，以避免氣阻；③采用高壓縮比以充分利用醇高辛烷值的特性；④更合適的混合氣形成裝置；⑤火花塞和火花塞間隙的選擇，壓縮比提高后，宜采用冷型火花塞；⑥解決冷啟動(dòng)不利的因素；⑦加大燃料箱，以保證必要續(xù)航里程；⑧改

35、善有關(guān)零部件的抗腐蝕性和抗溶脹性等。</p><p>　　目前醇類(lèi)燃料在柴油車(chē)上的使用比較復(fù)雜。由于醇類(lèi)易于自然吸水且相對(duì)密度小于柴油，故與柴油的互溶性較差。此外，醇類(lèi)十六烷值很低著火性能很差，使得醇類(lèi)用作壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料比用作點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料困難。因此再將醇類(lèi)燃料在柴油車(chē)上使用時(shí)，必須采用預(yù)混的方法，就是在進(jìn)氣管上加裝一個(gè)醇燃料引入器，將醇燃料引入器進(jìn)入進(jìn)氣管的醇燃料迅速霧化、蒸發(fā)并與空氣混合，壓縮行程接近終了

36、時(shí)，柴油從噴油器噴入氣缸，引燃醇燃料空氣預(yù)混合氣。</p><p><b>　　2.4 氫燃料汽車(chē)</b></p><p>　　氫是清潔燃料，采用氫氣作燃料，只需略加改動(dòng)常規(guī)火花塞點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，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(diǎn)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

37、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(chǔ)存和安全問(wèn)題[3]。</p><p>　　汽車(chē)使用氫燃料較簡(jiǎn)單的技術(shù)是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管里進(jìn)行預(yù)混，經(jīng)過(guò)進(jìn)氣道在進(jìn)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(jī)外混合的容積效率低，功率只有原來(lái)石油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的80%左右；混合氣在進(jìn)氣行程進(jìn)入氣缸，又經(jīng)過(guò)壓縮行程的作用，氫與

38、空氣的混合時(shí)間時(shí)間較長(zhǎng)，又較容易從外界創(chuàng)造條件促進(jìn)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(chē)的動(dòng)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(jiǎn)單，發(fā)動(dòng)機(jī)變動(dòng)較小，也可以采用一些措施來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率及避免回火，然而汽車(chē)的綜合性能難以達(dá)到較高水平。</p><p>　　理論分析、試驗(yàn)結(jié)果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都表明，采用缸內(nèi)形成混合氣的氫燃料汽車(chē)的動(dòng)力性、熱效率及燃料經(jīng)濟(jì)性都明顯地優(yōu)于使用石油燃料的汽車(chē)。噴氫器是實(shí)

39、現(xiàn)缸內(nèi)直噴的重要條件。壓縮行程開(kāi)始后，氣缸內(nèi)氣體壓力是逐步上升的，在壓縮行程初期、中期或末期噴入缸內(nèi)氫氣壓力也必須是不同的，壓力高低需要與缸內(nèi)氣體壓力相適應(yīng)。</p><p><b>　　2.5電動(dòng)汽車(chē)</b></p><p>　　電動(dòng)汽車(chē)是以電力作為能源，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。在外型上電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)的汽車(chē)并無(wú)顯著區(qū)別，它們的主要區(qū)別在于動(dòng)力源和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。目前電動(dòng)汽車(chē)的

40、種類(lèi)主要包括：純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)以及燃料電池電動(dòng)汽車(chē)三類(lèi)。純電動(dòng)汽車(chē)完全由蓄電池提供電能，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛，如果一輛電動(dòng)汽車(chē)同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，就構(gòu)成了所謂混合型電動(dòng)汽車(chē)或稱(chēng)混合動(dòng)力汽車(chē)；如果采用燃料電池作為電源就稱(chēng)為燃料電池汽車(chē)。</p><p>　　由于電能是二次能源，它可以來(lái)源于如風(fēng)能、水能、核能、熱能、太陽(yáng)能、等多種方式，所以電動(dòng)汽車(chē)是非常有發(fā)展前景的替代能

41、源汽車(chē)。目前，制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的主要因素為蓄電池技術(shù)。</p><p>　　2.5.1 純電動(dòng)汽車(chē)</p><p>　　目前純電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)主要由三個(gè)子系統(tǒng)組成(圖2.2)，即電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)，能源子系統(tǒng)和輔助控制子系統(tǒng)。其中，電力驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)由電控系統(tǒng)、電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪等部分組成；能源子系統(tǒng)由主電源和能量管理系統(tǒng)組成，能量管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)能源利用監(jiān)控、能量再生、協(xié)調(diào)控制等功能的關(guān)鍵部

42、件；而輔助控制子系統(tǒng)(整車(chē)控制器)，它接受駕駛員的踏板信號(hào)和其它信號(hào)，然后作出相應(yīng)的判斷，控制各個(gè)部件作出動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)正常行駛，并盡可能實(shí)現(xiàn)比較高的能量使用效率。電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)相比結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)汽車(chē)的動(dòng)力是通過(guò)剛性聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸傳遞的，而電動(dòng)汽車(chē)的能量則基本上是通過(guò)柔性的電線傳輸?shù)?，并且其電機(jī)及傳動(dòng)系可以有多種不同的選擇，因此電動(dòng)汽車(chē)各個(gè)部件的選擇和布置有很大的靈活性。 </p><p>　　圖2.2 電動(dòng)

43、汽車(chē)的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　(1) 電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車(chē)的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電源和電機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。電動(dòng)汽車(chē)的其它裝置基本與內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)相同。電源為電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電能，電機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪和工作裝置。</p><p>　　(2) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通

44、過(guò)傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輪和工作裝置。原來(lái)電動(dòng)汽車(chē)上廣泛采用直流串激電機(jī)，但直流電機(jī)由于存在換向火花，比功率較小、效率較低，維護(hù)保養(yǎng)工作量大，隨著電機(jī)技術(shù)和電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，勢(shì)必逐漸被直流無(wú)刷電機(jī)(BCDM)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)和交流異步電機(jī)所取代[4]。</p><p>　　(3) 電機(jī)調(diào)速控制裝置是為電動(dòng)汽車(chē)的變速和方向變換等設(shè)置的，其作用是控制電機(jī)的電壓或電流，完成電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。早期的

45、電動(dòng)汽車(chē)上，直流電機(jī)的調(diào)速采用串接電阻或改變電機(jī)磁場(chǎng)線圈的匝數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因其調(diào)速是有級(jí)的，且會(huì)產(chǎn)生附加的能量消耗或使用電機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)在已很少采用。目前電動(dòng)汽車(chē)上應(yīng)用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速，通過(guò)均勻地改變電機(jī)的端電壓，控制電機(jī)的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速[5]。在電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展中，它也逐漸被其它電力晶體管斬波調(diào)速裝置所取代。從技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，伴隨著新型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的應(yīng)用，電動(dòng)汽車(chē)的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應(yīng)用，將成為必然的趨勢(shì)。

46、在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋向變換控制中，直流電機(jī)依靠接觸器改變電樞或磁場(chǎng)的電流方向，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的旋向變換，這使得電路復(fù)雜、可靠性降低。當(dāng)采用交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場(chǎng)三相電流的相序即可，可使控制電路簡(jiǎn)化。此外，采用交流電機(jī)及其變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電動(dòng)汽車(chē)的制動(dòng)能量回收控制更加方便，控制電路更加簡(jiǎn)單。</p><p>　　(4) 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)裝置的作用是將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩傳給汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)軸，當(dāng)采用電力驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)

47、裝置的多數(shù)部件常?？梢院雎?，如無(wú)需傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的離合器，因?yàn)殡姍C(jī)可以帶負(fù)載起動(dòng)。電動(dòng)汽車(chē)也無(wú)需內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)變速器中的倒檔。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換。當(dāng)采用電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速控制時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)可以忽略傳統(tǒng)汽車(chē)的變速器。在采用電力驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的差速器。</p><p>　　2.5.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)</p><p>　　混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)是指包含兩

48、種或兩種以上動(dòng)力源并能協(xié)調(diào)工作的車(chē)輛?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)充分利用各種動(dòng)力源的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)自動(dòng)控制形成最優(yōu)匹配，通常其中一種動(dòng)力源可以存儲(chǔ)另一種動(dòng)力源的多余能量以及回收存儲(chǔ)車(chē)輛減速時(shí)的制動(dòng)能，能將它們傳輸給傳動(dòng)系統(tǒng)，供附件使用或用于協(xié)助驅(qū)動(dòng)車(chē)輛[6]?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(chē)有串聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)、并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)和混聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)三種類(lèi)型。</p><p>　　(1) 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能首先通過(guò)發(fā)

49、電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化后的電能一部分用來(lái)給蓄電池充電，另一部分經(jīng)由電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。盡管串聯(lián)式混合動(dòng)力的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但它需要三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置：發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)。此外，該種混合方式的車(chē)輛的效率通常較低。</p><p>　　(2) 并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)：采用發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通常通過(guò)不同的離合器來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或者發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)三種

50、工作模式。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率大于車(chē)輛所需驅(qū)動(dòng)功率時(shí)或者當(dāng)車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，給蓄電池充電。與串聯(lián)式混合動(dòng)力相比，它只需要兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，即發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。在蓄電池放完電之前，如果要得到相同的性能，并聯(lián)式比串聯(lián)式的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的尺寸要小。</p><p>　　(3) 混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)：在結(jié)構(gòu)上綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。與串聯(lián)式相比，混聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)增加了機(jī)械動(dòng)力的傳遞路線；與并聯(lián)式相比，它增

51、加了電能的傳輸路線。盡管綜合了串、并聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。然而，隨著控制技術(shù)和制造技術(shù)的發(fā)展，一些現(xiàn)代混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)更傾向于選擇這種結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2.5.3 燃料電池電動(dòng)汽車(chē)</p><p>　　燃料電池是一種把燃料氧化的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的“發(fā)電裝置”，它能夠使用多種燃料，可以是石油燃料也可以是有機(jī)燃料，還可以使用包括再生燃料在內(nèi)的幾乎所有的含氫元素的燃料。燃

52、料經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化成為氫后，以氫作為燃料的燃料電池，它的能量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制，熱效率要高的多，可達(dá)到34%至40%。燃料電池在運(yùn)行過(guò)程中，不需要復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)裝置，不需要潤(rùn)滑劑且沒(méi)有振動(dòng)與噪聲。</p><p>　　燃料電池依據(jù)其電解質(zhì)的性質(zhì)而分為不同的類(lèi)型，每類(lèi)燃料電池需要特殊的材料和燃料，且使用于其特殊的應(yīng)用。按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為五類(lèi)：①質(zhì)子交換膜燃料電池；②堿性燃料電池；③磷酸燃料電池；④溶

53、化的碳酸鹽燃料電池；⑤固態(tài)氧化物燃料電池。</p><p>　　而目前的燃料電池技術(shù)多以質(zhì)子交換膜燃料電池為主。質(zhì)子交換膜燃料電池的關(guān)鍵材料與部件為：①電催化劑；②電極（陰極與陽(yáng)極）；③質(zhì)子交換膜；④ 雙極板。</p><p>　　氫燃料電池在工作時(shí)，氫在陽(yáng)極被轉(zhuǎn)變成氫離子的同時(shí)釋放出電子，電子通過(guò)外電路回到電池陰極，與此同時(shí)，氫離子則通過(guò)電池內(nèi)部高分子膜電解質(zhì)到達(dá)陰極。在陰極，氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

54、氧原子，氧原子得到從陽(yáng)極傳過(guò)來(lái)的電子變成氧離子，和氫離子結(jié)合生成水。因此電子在外電路行成直流電，只要源源不斷地向燃料電池陽(yáng)極和陰極提供供給氫氣和氧氣，就可以向外電路的負(fù)載連續(xù)的輸出電能。</p><p>　　3 汽車(chē)新能源技術(shù)的主要比較</p><p>　　3.1 各種新能源汽車(chē)技術(shù)的特點(diǎn)分析</p><p>　　由于目前汽車(chē)新能源技術(shù)繁多，發(fā)展進(jìn)度又有所不同，并且

55、在使用中也存在著很多問(wèn)題。因此以下將對(duì)各種汽車(chē)新能源技術(shù)的特點(diǎn)加以分析、總結(jié)。</p><p>　　3.1.1 天然氣汽車(chē)</p><p>　　天然氣汽車(chē)由于使用的天然氣在我國(guó)儲(chǔ)量非常豐富,加上近幾年國(guó)家的大量開(kāi)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(chē)將得到長(zhǎng)足性的發(fā)展。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①天然氣在我國(guó)儲(chǔ)量豐富，可廣泛使用。②天然氣管道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完善，加

56、氣站的建設(shè)成本大大降低。③普通燃油汽車(chē)改裝成天然氣汽車(chē)成本較低且技術(shù)成熟。④天然氣汽車(chē)與普通燃油汽車(chē)百公里使用成本相比，天然氣汽車(chē)較低。⑤ 從排放上來(lái)說(shuō)，天然氣汽車(chē)排放廢棄物較少。</p><p>　　缺點(diǎn)：①天然氣的能量密度低，使得隨車(chē)一次儲(chǔ)存的燃料所能維持的續(xù)駛里程明顯縮短。②動(dòng)力性較差。</p><p>　　3.1.2 醇類(lèi)燃料汽車(chē)</p><p>　　由于醇

57、類(lèi)燃料是可再生資源，它的制取可以通過(guò)生物發(fā)酵制取，從而得到很多國(guó)家的廣泛應(yīng)用。由于乙醇再運(yùn)用中可將其摻入汽油使用，所以可以大大減少石油的使用。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①可再生，具有長(zhǎng)期使用的價(jià)值。②廢氣排放在理論計(jì)算上幾乎可忽略為零。③使用方便，辛烷值高。</p><p>　　缺點(diǎn)：①具有一定的金屬腐蝕性。②熱值較低。</p><p>　　3.1.3 氫燃料汽車(chē)

58、</p><p>　　氫燃料汽車(chē)是一種真正實(shí)現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，它具有無(wú)污染，零排放，制取原料豐富等優(yōu)勢(shì)。因此，氫燃料汽車(chē)是傳統(tǒng)汽車(chē)最理想的替代方案。但是與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車(chē)相比，氫動(dòng)力汽車(chē)成本至少高出20%。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①排放物是純水，行駛時(shí)不產(chǎn)生任何污染物。②氫極易點(diǎn)燃，火焰?zhèn)鞑ヌ匦暂^好，容易實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。</p><p>　　缺點(diǎn)：

59、①氫的沸點(diǎn)為很低且常溫下為氣體，攜帶性和安全性差。②氫氣在汽車(chē)上的存儲(chǔ)相當(dāng)不便。③動(dòng)力性較差。④氫的制取較為復(fù)雜且制取成本過(guò)高。</p><p>　　3.1.4 混合動(dòng)力汽車(chē)</p><p>　　由于目前純電動(dòng)汽車(chē)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(chē)向純電動(dòng)汽車(chē)過(guò)渡這段時(shí)期，混合動(dòng)力汽車(chē)起著關(guān)鍵的作用。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①采用

60、混合動(dòng)力后可按平均需要的功率來(lái)確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機(jī)功率不足時(shí)，由電池來(lái)補(bǔ)充；負(fù)荷少時(shí)，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車(chē)一樣。②因?yàn)橛辛穗姵兀梢允址奖愕鼗厥罩苿?dòng)時(shí)、下坡時(shí)、怠速時(shí)的能量。③在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放。④有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動(dòng)汽車(chē)遇到的難

61、題。⑤可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。⑥可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過(guò)充、過(guò)放，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本。</p><p>　　缺點(diǎn)：長(zhǎng)距離高速行駛基本不能省油。</p><p>　　3.1.5 燃料電池汽車(chē)</p><p>　　氫燃料電池汽車(chē)中最重要的技術(shù)就是質(zhì)子交換膜，由于現(xiàn)在質(zhì)子交換膜造價(jià)較高且技術(shù)大部分掌握在少數(shù)國(guó)家里，因此氫燃料電池在應(yīng)用普及

62、方面受到了很大的限制。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①運(yùn)行平穩(wěn)、無(wú)噪聲。②能源來(lái)源廣泛，可以是氫氣、甲烷、乙醇等。③以氫作為燃料的燃料電池，它的能量轉(zhuǎn)化不受卡諾循環(huán)規(guī)律的限制，熱效率較高。</p><p>　　缺點(diǎn)：①質(zhì)子交換膜成本過(guò)高。②氫的制取成本過(guò)高。③加氫站建設(shè)成本過(guò)高。</p><p>　　3.1.6 純電動(dòng)汽車(chē)</p><p>　　

63、純電動(dòng)汽車(chē)通過(guò)車(chē)輛自身攜帶的高效儲(chǔ)能電池向電動(dòng)機(jī)供電，由電動(dòng)機(jī)直接向驅(qū)動(dòng)軸輸出扭矩，汽車(chē)取消了傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、離合器、等一些復(fù)雜的傳動(dòng)裝置。因此很多人認(rèn)為純電動(dòng)汽車(chē)將是未來(lái)新能源汽車(chē)發(fā)展的主要方向。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：①?gòu)U氣排放為零。②幾乎無(wú)機(jī)械噪聲，且運(yùn)行平穩(wěn)。③使用成本較低。④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，省去很多機(jī)械裝置。</p><p>　　缺點(diǎn)：①蓄電池使用壽命較短且續(xù)航能力不足。②充電設(shè)施建

64、設(shè)不完善</p><p>　　3.2 能量轉(zhuǎn)化效率的比較</p><p>　　圖3.1是不同車(chē)速下燃油汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的能量輸出曲線圖。內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)在同樣工況下的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于純電動(dòng)汽車(chē)的能耗，據(jù)統(tǒng)計(jì)，內(nèi)燃機(jī)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(dòng)力技術(shù)，汽車(chē)在低速行駛時(shí)切換到電能驅(qū)動(dòng)模式，可大幅度降低能量損耗，減少排放。盡管混合動(dòng)力汽車(chē)在啟動(dòng)和低速運(yùn)行工況下，避免了高能耗和排放，

65、但在高速行駛時(shí)若仍然采用燃油驅(qū)動(dòng)，其能耗和排放還是明顯大于純電動(dòng)汽車(chē)。</p><p>　　圖3.1 燃油汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)能耗曲線圖</p><p>　　3.3 減少耗油量的比較 </p><p>　　表3.1為同一車(chē)型利用不同技術(shù)路線而減少耗油量的比較，在對(duì)多種動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)計(jì)算其整體擁有成本時(shí)，按照5年的平均擁有期將車(chē)輛的起初成本、再銷(xiāo)售價(jià)值以及預(yù)計(jì)節(jié)油量納入考量范

66、圍。通過(guò)比較可以得出結(jié)論，純電動(dòng)汽車(chē)可以最有效地減少對(duì)石油的依賴(lài)，是解決能源安全問(wèn)題的最佳方案</p><p>　　表3.1 不同技術(shù)路線的耗油量</p><p>　　3.4 減少碳排放的比較 </p><p>　　從表3.2可以看出，對(duì)比其它的汽車(chē)動(dòng)力技術(shù)，混合動(dòng)力技術(shù)的減碳排放比可達(dá)56％；電動(dòng)汽車(chē)?yán)锰?yáng)能發(fā)電以及風(fēng)力發(fā)電，因此純電動(dòng)汽車(chē)碳排放為零，考慮到目前

67、的火力發(fā)電，故而純電動(dòng)汽車(chē)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(dòng)車(chē)技術(shù)是解決機(jī)動(dòng)車(chē)環(huán)境污染問(wèn)題的最佳方案。</p><p>　　表3.2不同技術(shù)路線對(duì)減少碳排放的比較</p><p><b>　　3.5 綜合比較 </b></p><p>　　從環(huán)保性、全壽命成本、安全性、續(xù)駛里程等方面的全面比較可以看出，各類(lèi)技術(shù)都有其優(yōu)缺

68、點(diǎn)，相比較而言，目前電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)更趨成熟。 </p><p>　　3.6 電動(dòng)汽車(chē)的應(yīng)用缺陷和瓶頸 </p><p>　　目前，電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)趨于成熟，但在續(xù)駛里程、制造成本等方面還無(wú)法與傳統(tǒng)燃油汽車(chē)相比。作為動(dòng)力源的各類(lèi)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(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展和普及應(yīng)用的瓶頸。歸納起來(lái)存在：①續(xù)駛里程有限；②蓄電池使用壽命太短；③電池價(jià)格昂

69、貴；④充電時(shí)間和充電網(wǎng)點(diǎn)短期內(nèi)不能得到有效解決等問(wèn)題。 </p><p>　　4 電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的解決方式</p><p>　　目前解決電動(dòng)汽車(chē)電池續(xù)航時(shí)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(bǔ)目前蓄電池技術(shù)的不足。</p><p>　　在我國(guó)，電動(dòng)汽車(chē)充電站的業(yè)務(wù)才剛剛起步，運(yùn)營(yíng)模式還沒(méi)形成，各個(gè)相關(guān)的利益群體對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的傾向也不

70、盡相同。根據(jù)技術(shù)與充電方式的不同，電動(dòng)汽車(chē)充電站的運(yùn)營(yíng)模式基本上可以分為“整車(chē)充電”與“電池更換”兩種模式。</p><p>　　4.1 整車(chē)充電模式 </p><p>　　整車(chē)充電模式是很多國(guó)家研究試驗(yàn)的重點(diǎn)，這種模式把電池與車(chē)輛作為一個(gè)整體來(lái)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(zhǎng)”的電池產(chǎn)品[7]，在便捷性上滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，具體又包括常規(guī)充電和快速充電

71、兩種類(lèi)型。 </p><p>　　4.1.1 常規(guī)充電 </p><p>　　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(shí)問(wèn)為5～8h，甚至長(zhǎng)達(dá)10至20多個(gè)小時(shí)。盡管充電時(shí)間較長(zhǎng)，但因?yàn)樗霉β屎碗娏鞯念~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(shí)段進(jìn)行充

72、電，降低充電成本；可提高充電效率和延長(zhǎng)電池的使用壽命[8]。</p><p>　　這種充電方式通常適用于：設(shè)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程盡可能大，需滿(mǎn)足車(chē)輛一天運(yùn)營(yíng)需要，僅僅利用晚問(wèn)停運(yùn)時(shí)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(chē)、市內(nèi)環(huán)衛(wèi)車(chē)、企業(yè)商務(wù)車(chē)等車(chē)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。</p><p>　　4.1.2 快速充電 <

73、/p><p>　　快速充電又稱(chēng)應(yīng)急充電，是以較大電流短時(shí)間在電動(dòng)汽車(chē)停車(chē)的20min至2h內(nèi)(具體的充電時(shí)間由電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的接收能力而定)，為其提供短時(shí)充電服務(wù)，一般充電電流為150~400A。充電時(shí)問(wèn)短；充電電池壽命長(zhǎng)(可充電2000次以上)；沒(méi)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(shí)問(wèn)內(nèi)(約為10～15min)就能使電池儲(chǔ)電量達(dá)到80％~90％，與加油時(shí)間相仿，使電動(dòng)

74、汽車(chē)使用起來(lái)非常方便。這種充電方式適用情況為：電動(dòng)汽車(chē)的日平均里程大于電池的續(xù)駛里程即200km，即在車(chē)輛運(yùn)行的間隙進(jìn)行快速補(bǔ)充電，來(lái)滿(mǎn)足運(yùn)營(yíng)需要；比如公交車(chē)、出租車(chē)等車(chē)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(shí)段通過(guò)快速充電的方式進(jìn)行補(bǔ)充。當(dāng)然也可以采用更換電池的方式來(lái)進(jìn)行能量的補(bǔ)給[9]。 </p><p>　　4.2 更換電池模式 </p><p&

75、gt;　　更換電池模式也稱(chēng)租賃電池模式，是一種把車(chē)輛與電池分開(kāi)考慮的思路。用戶(hù)只購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)，由專(zhuān)門(mén)的電池租賃公司負(fù)責(zé)電池的購(gòu)買(mǎi)、租賃、充電、快速更換及管理?？梢宰層脩?hù)像“汽車(chē)加油”一樣方便地得到能源供給。它的運(yùn)營(yíng)模式是通過(guò)各個(gè)電池更換站集中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的電池充電，電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)需要補(bǔ)充能源時(shí)，可以非常方便地到任意一個(gè)更換站更換充好的電池。電池更換站的運(yùn)用模式可以分為以下幾點(diǎn)。</p><p>　　4.2.1 電池租賃&l

76、t;/p><p>　　能源供給企業(yè)購(gòu)買(mǎi)電池后通過(guò)向中間運(yùn)營(yíng)商(建站企業(yè))支付一定的建站費(fèi)用來(lái)進(jìn)行更換站的建設(shè)。電動(dòng)汽車(chē)用戶(hù)在購(gòu)買(mǎi)“裸車(chē)”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(dòng)汽車(chē)投入使用。租賃的手續(xù)及租金由相關(guān)部門(mén)協(xié)商而定，對(duì)于租金可以肯定的是，因?yàn)閾Q給消費(fèi)者的是一塊充滿(mǎn)電的電池，加上一些其它成本，租賃電池的價(jià)格肯定要比消費(fèi)者自己在家充電貴，但是絕對(duì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃油的費(fèi)用。用戶(hù)在電池的使用過(guò)程中不

77、僅要交租金，每次更換電池時(shí)根據(jù)電池電量的消耗情況用戶(hù)還要向電池更換站交納相應(yīng)的所用電費(fèi)。 </p><p>　　4.2.2 電池的快速更換 </p><p>　　為了使得更換更加快捷，需要更換電池的車(chē)輛進(jìn)站之前應(yīng)向站臺(tái)提出電池更換請(qǐng)求，以便站臺(tái)調(diào)度安排停車(chē)位置、通知電池更換庫(kù)準(zhǔn)備整車(chē)更換電池并運(yùn)至更換電池區(qū)、準(zhǔn)備卸載設(shè)備。當(dāng)車(chē)輛進(jìn)站后，根據(jù)調(diào)度指令將車(chē)開(kāi)到更換電池區(qū)準(zhǔn)確位置，準(zhǔn)備更換電池

78、。</p><p>　　4.2.3 電池的維護(hù) </p><p>　　當(dāng)電池在使用過(guò)程中，個(gè)體電池的容量會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重不均衡的現(xiàn)象。這樣在電池串聯(lián)充電時(shí)，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(shí)電壓較低的個(gè)體電池還處于欠充狀態(tài)；反過(guò)來(lái)在電動(dòng)汽車(chē)行駛過(guò)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(kāi)動(dòng)力電池停止放電，而此時(shí)電壓較高的個(gè)體電池容量不能充分利用[10]

79、。這樣長(zhǎng)期循環(huán)使用下去，電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的容量會(huì)越來(lái)越不均衡，一次充滿(mǎn)電的行駛里程會(huì)大大降低。為充分利用鋰離子動(dòng)力電池的儲(chǔ)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(cè)試與充放電維護(hù)設(shè)備，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池的容量明顯出現(xiàn)下降時(shí)，利用該設(shè)備可以對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行容量測(cè)試，并對(duì)容量落后的電池進(jìn)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)。</p><p>　　5 未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電站的發(fā)展方向</p&g

80、t;<p>　　電動(dòng)汽車(chē)充電站的運(yùn)營(yíng)究競(jìng)選取哪種模式，應(yīng)圍繞“快速、健康、高效地推動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及普及”這一核心目標(biāo)，結(jié)合技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和現(xiàn)實(shí)條件進(jìn)行綜合考量。最主要包括以下三個(gè)方面：</p><p>　　5.1 整車(chē)充電中的慢速充電方式可以充分利用</p><p>　　低谷電力充電，電費(fèi)相對(duì)降低，但是充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)使車(chē)輛的使用十分不便；快速充電方式下充電時(shí)間短易于車(chē)輛的使

81、用，但是充電費(fèi)用較高，且會(huì)大大縮短電池的使用壽命。換電池模式單純的租賃費(fèi)和電費(fèi)支出可能比整車(chē)充電模式有一定幅度增加，但是由于節(jié)省購(gòu)買(mǎi)電池的費(fèi)用，如果政策和管理到位，理論上車(chē)輛整個(gè)生命時(shí)期的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用會(huì)顯著低于整車(chē)充電模式，且換電池模式的靈活性、方便性都相對(duì)較好[11]。</p><p>　　5.2 換電池模式屬于能源新物流模式 </p><p>　　換電池模式有利于電池生產(chǎn)企業(yè)規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化

82、生產(chǎn)，有利于能源供給企業(yè)的規(guī)?；少?gòu)與集約化管理，能夠顯著降低總運(yùn)營(yíng)成本。能源供給企業(yè)作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的中間運(yùn)營(yíng)商，有利于政府施加更具針對(duì)性的扶持和優(yōu)惠政策，如電價(jià)政策、購(gòu)買(mǎi)電池補(bǔ)貼政策等，容易建立起清晰的財(cái)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(jì)回報(bào)，具有更大的發(fā)展空間。</p><p>　　5.3 整車(chē)充電中的快充大量發(fā)展將使得電網(wǎng)諧波污染問(wèn)題突出</p><p>　　換電池模式

83、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(duì)電網(wǎng)的不利影響，有利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電力資源的優(yōu)化利用[12]。</p><p>　　綜上所述，換電池模式具有更突出的優(yōu)勢(shì)和更廣闊的發(fā)展前景。考慮到差異化需求和特殊情況下電能補(bǔ)給的需要，以更換電池為主、整車(chē)充電為輔的運(yùn)營(yíng)模式將成為我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充電站未來(lái)發(fā)展的主流模式。 </p><

84、;p><b>　　6 結(jié) 論</b></p><p>　　在未來(lái)的20年內(nèi)，汽油和柴油仍是汽車(chē)主要的能量來(lái)源，但汽油和柴油的質(zhì)量要求越來(lái)越高，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)將快速發(fā)展以提高能量利用率。代用燃料會(huì)得到迅速運(yùn)用，天然氣汽車(chē)和乙醇汽車(chē)會(huì)率先大規(guī)模投入使用，純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)將會(huì)逐步擴(kuò)大應(yīng)用。其中混合動(dòng)力汽車(chē)將會(huì)得到快速發(fā)展和應(yīng)用，混合動(dòng)力汽車(chē)將至少在30年內(nèi)都是汽車(chē)工業(yè)最切實(shí)可行的解決

85、能源問(wèn)題和污染問(wèn)題的途徑。</p><p>　　而純電動(dòng)汽車(chē)將是未來(lái)新能源汽車(chē)發(fā)展的最終方向。但是由于目前電動(dòng)汽車(chē)電池續(xù)航能力不足，以及充電站網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)的不足等，制約其在短時(shí)期內(nèi)的運(yùn)用。但隨著充電站以及換電站的建立，純電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)將會(huì)逐步取代目前的任何新能源汽車(chē)技術(shù)，最終發(fā)揮其在零排放、動(dòng)力性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性、使用成本低方面的優(yōu)勢(shì)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b>

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89、p><p>　　[10]騰樂(lè)天,何維國(guó),杜成剛.電動(dòng)汽車(chē)能源供給模式及其對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的影響[J].華東電力,2009(10): 89-91.</p><p>　　[11]雷芳芳.我國(guó)新能源汽車(chē)的發(fā)展[J].汽車(chē)工程師,2009(5): 13-15.</p><p>　　[12]汪傳敬.汽車(chē)工程手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社，2001: 96-99,400-402.<

90、;/p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　感謝四年來(lái)所有老師對(duì)我的精心培養(yǎng)，不僅使我學(xué)到了很多知識(shí)，也培養(yǎng)了我做事認(rèn)真，腳踏實(shí)地的優(yōu)良作風(fēng)，非常感謝*老師在繁忙的事務(wù)中還抽出時(shí)間給予我指導(dǎo)，使我從中學(xué)到了很多知識(shí)，鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，也感謝電子科學(xué)與工程系給我提供了學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使我初步具備了科研能力。</p&