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淮安信息职业技术学院

汽车新技术报告

新能源汽车

班级：820113

学号：48

姓名：廖忠德

新能源汽车

《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于20xx年7月1日正式实施，《规则》强调说明：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、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、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。

1混合动力汽车

混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。目前国内市场上，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。

混合动力汽车的优点是：1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。2、因为有了电池， 可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。3、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。缺点:长距离高速行驶基本不能省油。

2纯电动汽车

电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源

日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电，使发电设备日夜都能充分利用，大大提高其经济效益。有关研究表明，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，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。有专家认为，对于电动车而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程，与混合动力相比，电动车更需要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设，才会有大规模推广的机会。

优点:技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。

缺点: 目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1／3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。 3燃料电池汽车

燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能或的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。

单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。近几年来，燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂，如戴姆勒－克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布，计划在20xx年以前将燃料电池汽车投向市场。目前，燃料电池轿车的样车正在进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战，如燃料电池组的一体化，提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力，并已取得了显著的进步。

与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：

1、零排放或近似零排放。

2、减少了机油泄露带来的水污染。

3、降低了温室气体的排放。

4、提高了燃油经济性。

5、提高了发动机燃烧效率。

4氢动力汽车

氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少高出20%。中国长安汽车在20xx年完成了中国第一台高效零排放氢内燃机点火，并在20xx年北京车展上展出了

随着“汽车社会”的逐渐形成，汽车保有量在不断地呈现上升趋势，而石油等资源却捉襟见肘，另一方面，吞下大量汽油的车辆不断排放着有害气体和污染物质。最终的解决之道当然不是限制汽车工业发展，而是开放替代石油的新能源，燃料电池车的四轮快速又安静地滚过路面，辙印出新能源的名字——氢。

几乎所有的世界汽车巨头都在研制新能源汽车。电曾经被认为是汽车的未来动力，但蓄电池漫长的充电时间和重量使得人们渐渐对它兴味索然。而目前（指20xx年）的电与汽油合用的混合动力车只能暂时性地缓解能源危机，只能减少但无法摆脱对石油的依赖。这个时候，氢动力燃料电池的出现，犹如再造了一艘诺亚方舟，让人们从危机中看到无限希望。

以氢气为汽车燃料这种说法刚出来时吓人一跳，但事实上是有根据的。氢具有很高的能量密度，释放的能量足以使汽车发动机运转，而且氢与氧气在燃料电池中发生化学反应只生成水，没有污染。因此，许多科学家预言，以氢为能源的燃料电池是21世纪汽车的核心技术，它对汽车工业的革命性意义，相当于微处理器对计算机业那样重要

优点：排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。

缺点：氢燃料电池成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照目前的技术条件来说非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外最致命的问题，氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，否则无法从根本上降低二氧化碳排放。

5燃气汽车

燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。近年来，世界上各国政府都积极寻求解决这一难题，开始纷纷调整汽车燃料结构。燃气汽车由于其排放性能好，可调正汽车燃料结构，运行成本低、技术成熟、安全可靠，所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。

目前，燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流，在我国代用燃料汽车中占到９０％左右。美国的目标是，到２０１０年，公共汽车领域有７％的汽车使用天然气，５０％的出租车和班车改为专用天然气的汽车；到２０１０年，德国天然气汽车数量将达到１０万至４０万辆，加气站将由目前的１８０座增加到至少３００座。

业内专家指出，替代燃料的作用是减轻并最终消除由于石油供应紧张带来的各种压力以及对经济发展产生的负面影响。近期，中国仍将主要用压缩天然气、液化气、乙醇汽油作汽车的替代燃料。汽车代用燃料能否扩大应用，取决于中国替代燃料的资源、分布、可利用情况，替代燃料生产与应用技术的成熟程度以及减少对环境污染等；替代燃料的生产规模、投资、生产成本、价格决定着其与石油燃料的竞争力；汽车生产结构与设计改进必须与燃料相适应。

燃料电池汽车

6生物乙醇汽车

乙醇俗称酒精，通俗些说，使用乙醇为燃料的汽车，也可叫酒精汽车。用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长，无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟，近来由于石油资源紧张，汽车能源多元化趋向加剧，乙醇汽车又提到议事日程。

目前世界上已有40多个国家，不同程度应用乙醇汽车，有的已达到较大规模的推广，乙醇汽车的地位日益提升。

在汽车上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使汽车缸内燃烧更完全，可以降低尾气的害物的排放。

乙醇汽车的燃料应用方式：一、掺烧，指乙醇和汽油掺合应用。在混合燃料中，乙醇和容积比例以“E”表示，如乙醇占10%，15%，则用E10，E15来表示，目前，掺烧占乙醇汽车占主要地位。二、纯烧，即单烧乙醇，可用E100%表示，目前应用并不多，属于试行阶段；三、变性燃料乙醇，指乙醇脱水后，再添加变性剂而生成的乙醇，这也是属于试验应用阶步；四、灵活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料，还可以用氢气，并随时可以切换。如福特，丰田汽车均在试验灵活燃料汽车（FFV） [编辑本段]特别关注：物理燃料电池汽车 这是20xx年关于新能源研究领域的最新方向，原名称叫做“热磁振荡发电技术”， 当应用于汽车等可移动的动力设备领域时，因可能会成为氢燃料电池的替代方案，又叫做“物理燃料电池”。目前已处于前期开发研究阶段。 1、工作原理

通过对处于磁路中的一段软磁体迅速加热并冷却，使其温度在其居里点上下周期性地振荡，引起磁路线圈中的磁通量周期性地增减，从而感应出连续的交流电。能量是通过燃烧产生热能，再直接转化为电能的。它的技术原理是物理原理，而通常概念中的电池，均属化学原理

2、优点

采用外燃方式，发电过程高效平稳，对燃料性质要求不高，甚至可以用固体燃料作能源。能使热能直接高效地转化为电能，少了一个机械传动的中间环节，计算值在40％以上；运动部件只有一个活塞，省去了机械传动系统，因此使用寿命长，维护少，实现成本低，技术难度小。

目前的燃料电池是通过低温化学作用产生电能，因需要催化剂、燃料要求高等，难以商业转化。这项技术完全克服了化学燃料电池的上述弱点。 各种能源方案优缺点综合分析表

能能

源源

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类别 来效放 成成成

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上表中，能源来源、能源效率、排放三项指标确定了方案的新能源特征，即政府的政策支持力度；制造成本、使用成本、维护成本三项指标确定了方案的市场成本，补充燃料、功率、重量、行驶里程、配套设备四项指标确定了方案的竞争

力，即用户接受程度。

从上表中可以看出，纯电池力、氢燃料电池虽然具有较优的新能源特征，但市场竞争力弱，混合动力则具有微弱的优势。因此，混合动力属于过渡方案，纯电池力属于辅助方案，而氢燃料电池属于难以实施的方案。物理燃料电池则兼顾了新能源特征、市场及用户的诸多优点，所以具有广阔的开发前景。

3、适用范围

新能源汽车、船等动力设备，分布式发电领域。 新能源汽车的其他方案 1. 提高旧能源汽车的效率

目前的汽柴油内燃机热效率小于30%，如果算上机械效率以及其他的能量传递损失，则总效率仅占燃料放出热能的15%左右。毫无疑问，如果能够提高热机的效率，则可在一定程度上缓解目前的石油危机。

2. 空气动力汽车

利用空气作为能量载体，使用空气压缩机将空气压缩到30MP以上，然后储存在储气罐中。需要开动汽车时将压缩空气释放出来驱动启动马达行驶。优点是无排放、维护少，缺点是需要电源、空气压力（能量输出）随着行驶里程加长而衰减、高压气体的安全性。

3. 飞轮储能

飞轮储能汽车 利用飞轮的惯性储能，储存非满负载时发动机的余能以及车辆长大下坡、减速行驶时的能量，反馈到一个发电机上发电，再而驱动或加速飞轮旋转。飞轮使用磁悬浮方式，在70000r/min的高速下旋转。在混合动力汽车上作为辅助，优点是可提高能源使用效率、重量轻储能高、能量进出反应快、维护少寿命长，缺点是成本高、机动车转向会受飞轮陀螺效应的影响。

4. 超级电容汽车

超级电容器是利用双电层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。 优点是充电时间短、功率密度大、容量大、使用寿命长、免维护、经济环保等，缺点是功率输出随着行驶里程加长而衰减，受环境温度影响大等。

第二篇：现代汽车新技术

混合动力电动汽车探索

崔志伟

（华南理工大学 广州汽车学院 07车辆工程4班 9号 学号：200730851466）

[摘 要] :本文主要介绍了混合动力电动车的发展状况、工作原理和所面临的发展问题，使我们更加了解混合动力电动机，并且支持它使其变得越来越成熟。

[关键词]:混合动力电动机、发展现状、工作原理、面临问题

一．混合动力电动车的历史和发展现状

近几年来，随着人们环保意识的增强，以及对汽车排放的严格限制，清洁汽车、电动汽车再次成为人们关注的热点。随着欧洲和美国新的汽车排放法规的出台，以及为了在激烈的市场竞争中保持领先地位，电动汽车作为减少污染、降低排放的有效手段已越来越受到人们的重视。进入新世纪以来，美国、日本和西欧的诸多汽车制造商更加大了清洁汽车的开发力度，纷纷投巨资并采取联合结盟的方式开发各种类型的电动汽车。

19xx年9月美国政府和代表三大汽车公司的美国汽车研究理事会联合提出的“新一代汽车合作计划”中的目标之一就是开发出一种燃油经济型3倍于现有汽车的中型汽车，即每升燃油行驶34km，折合3升/100km。经过几年的研究表明，目前能满足此要求的就是混合动力汽车。全球汽车工业正面临着金融危机和能源环境问题的巨大挑战。发展新能源汽车，实现汽车动力系统的新能源化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成广泛共识。在这种形势下，美国、日本、欧洲等发达国家和地区，不约而同地将新能源为代表的低碳产业作为国家战略选择，都希望通过新能源产业与传统汽车产业的结合，破解汽车工业能源环境制约，培育新型战略性产业，提升产业核心竞争力，发展低碳经济，实现新一轮经济增长。在太阳能、电能等替代能源真正进入实用阶段之前，混合动力汽车因其低油耗、低排放的优势越来越受到人们的关注。

混合动力电动汽车（HEV，Hybrid Electric Vehicle）是指以蓄电池与辅助动力单元（APU,Auxiliary Power Unit）共同作为动力源的汽车。目前，混合动力汽车分为串联式混合动力汽车、并联式混合动力电动汽车、混联式（串、并联式）混合动力汽车和外接充电式混合动力汽车四大类。混合动力汽车具有油、电发动机的互补工作模式，具有省油、节能的优势。同时，混合动力系统在同等条件下相对于汽油车和柴油车来说，汽车尾气排放少，从而减少对空气的污染。因此，混合动力汽车具有环保、污染小的优点。

二．混合动力电动车的结构和工作原理

混合动力电动汽车系统由控制系统、驱动系统、辅助系统和电池组等组成。 混合动力，靠的是传统的汽油引擎加上电动机输出动力作配合，利用引擎在工作时对蓄电池的充电，将电动机和引擎产生的动力不断切换和转化，达到双动能推动。这样的配合以电动机驱动为主，引擎驱动为辅，达到预期为减少耗油和废气排放的环保效益。

我们以丰田的普锐斯混合动力汽车为例介绍。首先，中控台中央的显示屏不断地显示当前的动能供给情况，例如启动车辆，引擎并不运作，靠的是蓄电池供全车通电，匀速起步由电动机驱动车轮，达到零排放的效果，这在市区内走走停停特别有意义。当需要加速时，引擎在无声无息中起动，这是我们在显示屏上的供给显示中得知的，只看见源自引擎出来的一段虚线往前轮移动，同时也向电池方面移动，说明引擎不单向前轮输送动力，同时也往电池充电。当车辆具备一定车速后，前方遇信号灯或下坡时松开油门，来自轮轴的转动通过电流转向器反方向往电池充电，为下一次的静止起步作好了准备。当车辆感应驾驶员的指令需要

全力加速时，引擎和电动机一齐向前轮输送动力，这样的加速效果比起传统的1.5L引擎强烈些，几乎与2.0L加速力相当。CVT变速箱与驱动系统般配，不论那种动能供应，都没影响CVT连续不断的稳定工作，特别在EV全电力模式下行驶，车厢内部非常宁静，不过，EV模式只能在时速50KM以下的情况下行驶数公里。

（1）串联式混合动力汽车是由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成组成，发动机、发电机和驱动电动机采用“串联”的方式组成驱动系统。串联式混合动力汽车用发动机－发电机组均衡发电，电能供应驱动电动机或动力电池组，使串联式混合动力汽车的行驶里程得到延长。（2） 并联式混合动力电动汽车是由发动机、电动/发电机或驱动电动机两大动力总成组成，发动机、电动/发电机或驱动电动机采用“并联”的方式组成驱动系统。并联式混合动力电动汽车的驱动力组合有发动机轴动力组合式、动力组合器动力组合式和驱动轮动力组合式三种不同的组合模式。（3）混联式混合动力电动汽车是上述两种混合动力汽车的结构特点组成的，是由发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成组成。 并联式混合动力电动汽车的驱动力组合有动力组合器动力组合式和驱动轮动力组合式两种组合模式。混联式混合动力电动汽车兼有串联式混合动力汽车和并联式混合动力电动汽车的优点，可以组合成更多种形式的混合驱动的驱动模式。

三．混合动力电动汽车面临的技术问题

（1）电池问题。混合动力汽车上的电池其使用状况不同于电动汽车，在工作中电池处于非周期性的充放电循环中，要求电池的充放电速率和效率高。因此，混合动力电动汽车用电池不急需要高能量密度，而且还需要高功率密度。研究与开发高性能、低成本、寿命长的电池，仍然是发展混合动力电动汽车的关键问题之一。从目前技术来看，电池技术是混合动力汽车和电动车的关键所在。即使是市场呼声比较高的混合动力汽车，电池的成本也占到了整车的1/3以上，而且还有重量、可靠性、寿命等诸多问题需要解决。磷酸锂铁电池技术应该是解决方案中较好的一种，但同样面临以上问题，也还需要进一步改进。燃料电池是另一种技术，因其技术成熟性、燃料(主要是液态氢)贮存和控制方面的问题，可以说还不能马上成为成熟的量产产品。而对纯电动车的混合动力来讲，电池的成本、重量、可靠性、寿命包括充电问题都将是政府、汽车制造商所面临的主要问题。

（2）电机控制系统。在电机控制方面，主要的困难在于必须达到汽车级别可靠性要求，同时需要考虑合适的成本实现。另外需要考虑大功率驱动系统带来的电磁干扰和噪声的影响。如果使用工业级器件虽然在使用初期没有什么大问题，但随着时间的推移，伴随着注定产生的器件失效，会给厂商的品牌形象和口碑带来无法估量的损失，所以我们推荐使用汽车级器件，能有效保证在车辆的生命周期内系统可靠运行。在动力总成系统方面，最大挑战是如何协调电机系统和传统动力系统的运行，带给用户更好的驾乘感受。整个系统效率的提高主要从以下几个方面入手：提高电机系统运行效率、制动能量的回馈比率，以及减少发动机在低效率转速区间的运行等。

参考文献：

史文库，现代汽车新技术，国防工业出版社，2010.2