汽車文化 第八章 汽車新型技術(shù)

1、第八章 汽車車新型技術(shù)術(shù)p汽車車保有量持續(xù)續(xù)增加，燃油消耗增加p排氣污氣污染日益嚴(yán)嚴(yán)重（NOx,HC)NOx,HC)pCO2CO2引起全球溫溫室效應(yīng)應(yīng)p石油資資源枯竭p石油價(jià)格上升，對(duì)國(guó)對(duì)國(guó)外石油的依賴賴程度增加 各國(guó)相繼開(kāi)始新型汽車的研究和開(kāi)發(fā)根據(jù)所使用的基本動(dòng)力能源不同，可分為 蓄電池電動(dòng)汽車（EV） 混合動(dòng)力汽車（HEV） 燃料電池汽車（FCEV）一 蓄電池電動(dòng)汽車（EV）p7070年代石油危機(jī)之后，為為了減減少汽車車油耗及全球溫溫室效應(yīng)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)汽車車零排放，美國(guó)國(guó)以及歐歐洲一些國(guó)國(guó)家開(kāi)開(kāi)始對(duì)電動(dòng)對(duì)電動(dòng)汽車車（EVEV）進(jìn)進(jìn)行研研究開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)。但高能量蓄電電池技術(shù)術(shù)一直沒(méi)沒(méi)有取得突破性

2、進(jìn)進(jìn)展，電動(dòng)電動(dòng)汽車車的性價(jià)比無(wú)法與傳統(tǒng)與傳統(tǒng)的內(nèi)內(nèi)燃機(jī)汽車車相抗衡，電動(dòng)電動(dòng)汽車車只能用于短途行駛駛。p電動(dòng)電動(dòng)汽車車的主要問(wèn)題問(wèn)題： 1 1）鉛鉛酸蓄電電池比能量低，一次充電電的續(xù)駛續(xù)駛里程短； 2 2）蓄電電池比功率小，重量和體積積大，導(dǎo)導(dǎo)致電動(dòng)電動(dòng)汽車動(dòng)車動(dòng)力性 能無(wú)法與傳統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車車相媲媲美； 3 3）蓄電電池充電時(shí)間長(zhǎng)電時(shí)間長(zhǎng)，且需要建設(shè)設(shè)地面充電檢測(cè)電檢測(cè)等設(shè)設(shè)施； 4 4）蓄電電池（尤其鎳氫鎳氫、鋰鋰離子、燃料電電池）價(jià)格昂貴昂貴。一 蓄電電池電動(dòng)電動(dòng)汽車車（EV） 主要由電池組、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及安全保護(hù)系統(tǒng)等組成電池組轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輔助電器電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電池管理轉(zhuǎn)向控制汽車輔

3、助電器控制信號(hào)處理節(jié)氣門制動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)蓄電池電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)組成二 混合動(dòng)動(dòng)力電動(dòng)電動(dòng)汽車車（HEV）混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車 （Hybrid Electric VehicleHybrid Electric Vehicle) )u傳統(tǒng)內(nèi)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車與純電動(dòng)車與純電動(dòng)汽車車相結(jié)結(jié)合的一種種汽車車型式，由輔輔助動(dòng)動(dòng)力單單元（汽油機(jī)、柴油機(jī)、燃?xì)廨啔廨啓C(jī)、燃料電電池）、電電機(jī)和能量?jī)?chǔ)儲(chǔ)存裝置（蓄電電池、慣慣性飛輪飛輪、超級(jí)電級(jí)電容器）組組成。u如果輔輔助動(dòng)動(dòng)力單單元能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪車輪（與與電動(dòng)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)并聯(lián)），稱為并聯(lián)稱為并聯(lián)型混合動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)統(tǒng)(PHEV)；如果輔輔助動(dòng)動(dòng)力單單元的作用

4、是向發(fā)發(fā)電電機(jī)發(fā)電發(fā)電，只能由電動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)車輪車輪，稱為稱為串聯(lián)聯(lián)型合混合動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)統(tǒng)(SHEV)。u比傳統(tǒng)內(nèi)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車節(jié)約兩車節(jié)約兩倍能源，排放降低。 u據(jù)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)，如果全世界所有使用汽油發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車車全部改為為混合動(dòng)動(dòng)力汽車車，全球溫溫室效應(yīng)將減應(yīng)將減少47%。u第一臺(tái)木制的汽油機(jī)- -電電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)汽車車出現(xiàn)現(xiàn)在1916年，這輛車這輛車在低速時(shí)時(shí)用電電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，高速時(shí)時(shí)用發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，并并向電電池充電電。6060年后，19761976年美國(guó)國(guó)能源部開(kāi)開(kāi)始支持大學(xué)學(xué)生開(kāi)開(kāi)展混合動(dòng)動(dòng)力汽車車的仿真真、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研試驗(yàn)研究。串聯(lián)式動(dòng)力：串聯(lián)式動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和

5、電動(dòng)機(jī)三部分動(dòng)力總成組成發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過(guò)控制器輸送到電池或電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)變速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)汽車小負(fù)荷時(shí)由電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪，大負(fù)荷時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運(yùn)行工況，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)調(diào)整電池和電動(dòng)機(jī)的輸出來(lái)達(dá)到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動(dòng)機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點(diǎn)是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機(jī)械效率較低。串聯(lián)式結(jié)構(gòu) 并聯(lián)式動(dòng)力：并聯(lián)式裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)分屬兩套系統(tǒng)可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單

6、獨(dú)驅(qū)動(dòng)當(dāng)汽車加速爬坡時(shí)，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠同時(shí)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力，一旦汽車車速達(dá)到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)維持該速度電動(dòng)機(jī)既可以作電動(dòng)機(jī)又可以作發(fā)電機(jī)使用，又稱為電動(dòng)發(fā)電機(jī)組。由于沒(méi)有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)可以直接通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械效率損耗與普通汽車差不多，得到比較廣泛的應(yīng)用。并聯(lián)式結(jié)構(gòu) 混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)是：混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)是：1）再生制動(dòng)動(dòng)電動(dòng)電動(dòng)機(jī)處處于發(fā)電發(fā)電機(jī)模式使汽車車制動(dòng)動(dòng)，產(chǎn)產(chǎn)生的電電能儲(chǔ)儲(chǔ)存于電電池中，回收了一部分在傳統(tǒng)傳統(tǒng)機(jī)械制動(dòng)動(dòng)器中做為熱為熱能而消耗掉的能量。2）消除怠速工況況（或怠速工況況大大減減少）電動(dòng)電動(dòng)機(jī)作為為起動(dòng)

7、電動(dòng)電機(jī)，使得發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)可以在停車車期間間和減減速制動(dòng)動(dòng)期間關(guān)閉間關(guān)閉，消除了怠速工況況，節(jié)節(jié)省了燃油。3）當(dāng)發(fā)動(dòng)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)關(guān)閉時(shí)，能量?jī)?chǔ)儲(chǔ)存裝置為為附屬設(shè)備屬設(shè)備（空調(diào)調(diào)，車內(nèi)車內(nèi)照明燈等）提供電電能；或者發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以高于怠速的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)附屬設(shè)備屬設(shè)備，剩余的功率則則向儲(chǔ)儲(chǔ)存裝置充電電。4）發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)排量減減少由于電動(dòng)電動(dòng)機(jī)的助力作用，使得發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的額額定功率減減少，可使發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)運(yùn)行在具有更高效率的較較高負(fù)負(fù)荷區(qū)區(qū),油耗減減少，排放降低。且發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)重量更輕輕，有利于燃油經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性。5）某些混合動(dòng)動(dòng)力汽車車的發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)還還能在最大效率點(diǎn)運(yùn)運(yùn)行。6）電動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)某些混合動(dòng)動(dòng)

8、力汽車車的電動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車車起步加速，避免了發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低效區(qū)運(yùn)區(qū)運(yùn)行。 混合動(dòng)力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的限制因素：混合動(dòng)力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的限制因素：1）較高的重量較高的重量 能量?jī)?chǔ)存單元、電機(jī)和其他元件增加了混合動(dòng)能量?jī)?chǔ)存單元、電機(jī)和其他元件增加了混合動(dòng)力汽車的重量。力汽車的重量。2）電力損失）電力損失l 混合動(dòng)力汽車排放減少的原因混合動(dòng)力汽車排放減少的原因 ： 1 1）發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的提高將使）發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的提高將使 COCO2 2排放減少；排放減少； 2 2）采用較小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)使）采用較小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)使HCHC和和NOxNOx降低。降低。車輛工作模式車輛工作模式啟動(dòng)啟動(dòng)

9、加速加速巡航巡航減速減速停車停車發(fā)動(dòng)機(jī)模式發(fā)動(dòng)機(jī)模式發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)汽車停止供油停止供油自 動(dòng) 怠 速自 動(dòng) 怠 速停停電動(dòng)機(jī)模式電動(dòng)機(jī)模式輔助驅(qū)動(dòng)輔助驅(qū)動(dòng)發(fā)電發(fā)電/ /停機(jī)停機(jī)再生制動(dòng)再生制動(dòng)停機(jī)停機(jī)電電池池荷荷電電狀狀態(tài)態(tài)充滿充滿IMAIMA電機(jī)帶電機(jī)帶動(dòng) 發(fā) 動(dòng) 機(jī)動(dòng) 發(fā) 動(dòng) 機(jī)啟動(dòng)啟動(dòng)部分負(fù)荷和部分負(fù)荷和全負(fù)荷時(shí)助全負(fù)荷時(shí)助力力停止發(fā)電停止發(fā)電停止充電停止充電自 動(dòng) 怠 速自 動(dòng) 怠 速停 系 統(tǒng) 啟停 系 統(tǒng) 啟動(dòng)動(dòng)高高為為1212伏系統(tǒng)伏系統(tǒng)供電供電回收再生制回收再生制動(dòng)能量動(dòng)能量全負(fù)荷時(shí)助全負(fù)荷時(shí)助力力低低為電池系統(tǒng)為電池系統(tǒng)充電充電零零啟動(dòng)電機(jī)帶啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)

10、機(jī)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)不助力不助力充電充電IMAIMA對(duì)燃油效對(duì)燃油效率的貢獻(xiàn)率的貢獻(xiàn) 啟動(dòng)時(shí)的最啟動(dòng)時(shí)的最佳燃油控制佳燃油控制 通過(guò)電機(jī)助力通過(guò)電機(jī)助力降低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)降低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和燃油消耗荷和燃油消耗通過(guò)有效的電通過(guò)有效的電池控制減少不池控制減少不必要的供電量必要的供電量和負(fù)荷和負(fù)荷回收和儲(chǔ)存回收和儲(chǔ)存制動(dòng)能量，制動(dòng)能量，無(wú)燃油消耗無(wú)燃油消耗 無(wú) 燃 油 消無(wú) 燃 油 消耗耗日本：u本田汽車車公司，19991999年1212月在美國(guó)國(guó)市場(chǎng)場(chǎng)推出混合動(dòng)動(dòng)力汽車車INSIGHTINSIGHT。INSIGHTINSIGHT以平均68英里/加侖侖的成績(jī)連續(xù)績(jī)連續(xù)四年被評(píng)為評(píng)為美國(guó)國(guó)最省油的車車。20012001

11、年1212月在日本國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)場(chǎng)推出了CivicCivic，CivicCivic油耗為為29.5km/L29.5km/L，超過(guò)過(guò)了PriusPrius的29km/L29km/L。u日產(chǎn)產(chǎn)汽車車公司，20002000年在日本市場(chǎng)銷場(chǎng)銷售了一定數(shù)數(shù)量的TinoTino Hybrid Hybrid。市區(qū)區(qū)使用電動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)，在高速及公路上使用內(nèi)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)。它與與它與與同級(jí)別級(jí)別的汽油車車相比油耗減減少一半，百公里油耗僅為僅為4 4升，COCO2 2排放量減減少一半。豐田是全世界第一臺(tái)正式批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力車的制造者，自從1997年開(kāi)始，Prius就開(kāi)始在日本銷售該車自重1515kg

12、，裝用頂置凸輪軸四缸，1500cc排量汽油機(jī)，最大功率426kW4600rmin，帶永磁無(wú)刷發(fā)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)亦為永磁無(wú)刷的額定功率30kW，采用氫鎳電池，實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)控制方式，百公里油耗為34L，比原汽油車減少了一半， C O2排量也相應(yīng)減少了一半， C O、 HC、NOX僅為現(xiàn)行法規(guī)允許值的10，售價(jià)每輛216萬(wàn)日元（約15000美元） 美國(guó)國(guó)：u福特汽車車公司已開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)出兩兩款混合動(dòng)動(dòng)力汽車車。福特愛(ài)愛(ài)仕( (EscapeEscape) )混合動(dòng)動(dòng)力電動(dòng)電動(dòng)汽車車于20032003年推出。u克萊萊斯勒汽車車公司在19981998年就推出了第二代混合動(dòng)動(dòng)力電動(dòng)電動(dòng)汽車車ESX2ESX2。u通用

13、汽車車公司宣布20042004年將將生產(chǎn)產(chǎn)70007000輛輛混合動(dòng)動(dòng)力汽車車，并并計(jì)劃計(jì)劃在未來(lái)來(lái)5年內(nèi)內(nèi)至少推出12款混合動(dòng)動(dòng)力電動(dòng)電動(dòng)汽車車。已開(kāi)發(fā)并開(kāi)發(fā)并投入營(yíng)運(yùn)營(yíng)運(yùn)的并聯(lián)并聯(lián)型混合動(dòng)動(dòng)力bus，2004年生產(chǎn)產(chǎn)GMC Sierra 皮卡（Flywheel Alternator Starter,有怠速起停，燃料切斷斷和再生制動(dòng)動(dòng)，無(wú)助力功能，經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性提高10%），2006年推出輕輕度混合動(dòng)動(dòng)力汽車車Saturn VUE（Belt Alternator Starter,有怠速起停，燃料切斷斷和再生制動(dòng)動(dòng)，無(wú)助力功能，EPA經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性提高12%） 。并計(jì)劃并計(jì)劃采用汽缸關(guān)閉關(guān)閉技術(shù)開(kāi)發(fā)經(jīng)

14、濟(jì)術(shù)開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)性能提高30%的重度并聯(lián)并聯(lián)混合動(dòng)動(dòng)力汽車車（SUV和皮卡）。 我國(guó)在“八五”和“九五” 期間都有計(jì)劃地開(kāi)展了電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和整車研制，在此基礎(chǔ)上也進(jìn)行了混臺(tái)動(dòng)力電動(dòng)汽車的若干技術(shù)領(lǐng)域的開(kāi)發(fā) 清華大學(xué)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)及理論方面作了許多工作，1995年就開(kāi)始這方面的研究 到目前為止國(guó)內(nèi)已有幾個(gè)單位試制出了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的樣車，如長(zhǎng)安，奇瑞，一汽，上汽等國(guó)內(nèi)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展：國(guó)內(nèi)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展：1）最高車速160km/h，加速性能優(yōu)于同類內(nèi)燃機(jī)汽車； 2）最大爬坡度35%； 3）燃油經(jīng)濟(jì)性：6.8L/100km（與同級(jí)別車型相比，降低油耗20%以上） 4

15、）排放限值滿足國(guó)IV要求； 5）車外噪聲(加速時(shí)最大)不大于74dB6）長(zhǎng)安杰勛HEV的售價(jià)將在18萬(wàn)元-20萬(wàn)元左右 長(zhǎng)安杰勛HEV混合動(dòng)力車 三 燃料電電池電動(dòng)電動(dòng)汽車車（FCEV）利用氫和氧在燃料電池中的反應(yīng)發(fā)電作為動(dòng)力的電動(dòng)汽車稱為燃料電池電動(dòng)汽車優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生電能的過(guò)程不生產(chǎn)任何污染物氫作為一種能源，盡管是以水這樣的化合物存在，但其之不盡1. 節(jié)約礦物資源并減少二氧化碳的排放燃?xì)鈿馄囓囈匀細(xì)鉃槿剂系钠嚪Q為燃?xì)馄嚹壳俺Ｓ玫娜細(xì)馄囉校簤嚎s天然氣汽車（CNGV）1. 液化石油氣汽車（LPGV）有害氣體排放低 其都為氣態(tài)，容易與空氣混合形成均勻的可燃混合氣，燃燒完全，可以大幅度減低CO、HC和微粒的排放，而且由于CNG和LPG的火焰溫度低，NOx的排放也相應(yīng)減少熱效率高 CNG辛烷值高達(dá)130，LPG也在100左右，