2019級能源與動力工程一班專業(yè)導(dǎo)論

能源與動力工程前沿技術(shù)新能源汽車能源技術(shù)與動力技術(shù)介紹姓名：XXX學(xué)號：XXX班級：2019級能源與動力工程專業(yè)一班能源與動力專業(yè)介紹？能源與動力工程致力于傳統(tǒng)能源的利用及新能源的開發(fā)，和如何更高效的利用能源。能源既包括水、煤、石油等傳統(tǒng)能源，也包括核能、風(fēng)能、生物能等新能源，以及未來將廣泛應(yīng)用的氫能。動力方面則包括內(nèi)燃機(jī)、鍋爐、航空發(fā)動機(jī)、制冷及相關(guān)測試技術(shù)?？紤]學(xué)生在寬厚基礎(chǔ)上的專業(yè)發(fā)展，將熱能與動力工程專業(yè)分成以下四個專業(yè)方向：以熱能轉(zhuǎn)換與利用系統(tǒng)為主的熱能動力工程及控制方向(含能源環(huán)境工程、新能源開發(fā)和研究方向)；以內(nèi)燃機(jī)及其驅(qū)動系統(tǒng)為主的熱力發(fā)動機(jī)及汽車工程，船舶動力方向；⑶以電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功為主的流體機(jī)械與制冷低溫工程方向；(4)以機(jī)械功轉(zhuǎn)換為電能為主的火力火電和水利水電動力工程方向。即工程熱物理過程及其自動控制、動力機(jī)械及其自動化、流體機(jī)械及其自動控制、電廠熱能工程及其自動化四個二級學(xué)根據(jù)專業(yè)方向不同，畢業(yè)生可在大型企業(yè)、相關(guān)公司以及相關(guān)的研究所、設(shè)計院、高等院校和管理部門從事熱能工程、動力工程、制冷工程方面的研究與設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)、制造、試驗、管理、教學(xué)等工作。主要就業(yè)方向為發(fā)電廠、內(nèi)燃機(jī)廠、汽車制造廠、物流調(diào)控、鍋爐廠、大型機(jī)械廠、造船廠、空調(diào)廠、制冷設(shè)備廠、暖通工程等等。我國能源動力工程發(fā)展現(xiàn)狀我們乘坐汽車外出同樣需要使用能源，汽車所使用的汽油、柴油是由石油能源提煉出來的。火力發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等等獲得的電能，同樣屬于能源。不過，在發(fā)電方面，火力發(fā)電仍然占據(jù)著發(fā)電量第一的位置，約占81%，水電為16%，核電為2%，因火力發(fā)電所消耗的煤炭資源總量也是十石油水:電水■電核能分龐大的。目前，我國能源結(jié)構(gòu)與世界能源結(jié)構(gòu)如下圖所示:中國能舉結(jié)構(gòu)世界能源石油水:電水■電核能分龐大的。目前，我國能源結(jié)構(gòu)與世界能源結(jié)構(gòu)如下圖所示:中國能舉結(jié)構(gòu)世界能源結(jié)梅|其他能源■天然氣■其他能源在我們生活的方方面面，都離不開能源的參與。煤炭作為一種不可再生資源，如果消耗的過快，則必然會對我國乃至于世界能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生沖擊，甚至危害到我們賴以生存的自然環(huán)境。目前在煤炭資源的利用上，人們會通過對煤炭進(jìn)行處理，提高煤炭的利用率，降低煤炭燃燒時產(chǎn)生的污染物排放量；還有一部分技術(shù)人員對生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造，淘汰重污染生產(chǎn)設(shè)備。這些措施都有效提高了能源的利用效率，并優(yōu)化了我國的能源利用結(jié)構(gòu)。在多方面的能源技術(shù)下，一些方面也引起了多方面專業(yè)人才的關(guān)注，汽車作為主要的石油能源消耗點(diǎn)，所以為汽車尋找新的替代能源確實十分重要，而我們今天主要講的內(nèi)容就是新能源汽車的應(yīng)用與發(fā)展。能源與動力的新技術(shù)（介紹、發(fā)展、應(yīng)用）。隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為世界各國人民的主要交通工具，在日常工作和生活中發(fā)揮著巨大的作用。然而，汽車的普及應(yīng)用也帶來了諸多的弊端，如地球不可再生能源的大量消耗，以及生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重污染。上述問題的呈現(xiàn)，使得汽車行業(yè)的發(fā)展面臨兩難的局面。在這樣的背景下，汽車新能源的理念隨之產(chǎn)生，并且在短時間內(nèi)得到了大范圍的推廣。在我國，截至2012年年底，生產(chǎn)的新能源汽車數(shù)量已達(dá)到9065輛，同一年國家進(jìn)一步施行了“以新能源汽車為突破口，促進(jìn)自我創(chuàng)新，加強(qiáng)汽車業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展”的戰(zhàn)略方針。近些年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為我國未來發(fā)展的主要方向。在此背景下，新能源汽車與汽車新能源的開發(fā)已經(jīng)成為了評判一個國家工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的基本方法，成為汽車行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。一、新能源汽車能源系統(tǒng)汽車的傳統(tǒng)能源，主要是由石油為基礎(chǔ)所制造的柴油、汽油等化石燃料，主要是不可再生資源，并且具有較高的污染性。而新能源的定位，就是與化石燃料所相反的能源類型，主要是電力、氫氣、太陽能等污染性較低且可以再生的能源。在汽車能源的應(yīng)用當(dāng)中，主要有以下幾種類型。第一是電力能源。以電力能源為核心能源的汽車，通常被稱之為電動汽車。目前，電動汽車在世界各地都得到了廣泛的認(rèn)同和實踐的應(yīng)用，三元鋰電池和鎳氫電池業(yè)已成為電動汽車行業(yè)中電池的兩大主流趨勢。在我國，許多城市地區(qū)已經(jīng)開始普及安裝充電站、充電樁等配套裝置，為電動汽車的充電與續(xù)航提供足夠的便利，并且加大對電動汽車的資金投入和政策引導(dǎo)力度，促進(jìn)汽車新能源的快速變革。其代表有1.純電動汽車：采用電力驅(qū)動，大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動，有一部分車輛把電動機(jī)裝在發(fā)動機(jī)艙內(nèi)，也有一部分直接將車輪作為四臺電動機(jī)的轉(zhuǎn)子。可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用。燃料電池汽車：以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電機(jī)驅(qū)動。其化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2-3倍。以電力為主的混合動力汽車：采用傳統(tǒng)燃料，同時配以電動機(jī)/發(fā)動機(jī)來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力。第二是氫能源。以氫能源為核心能源的汽車，借鑒的是氫氧燃燒過程中所生成的大量能量為汽車提供行進(jìn)的動力，同時其排放的汽車尾氣主要是氫氧化合反應(yīng)形成的水汽，從某種意義上來講屬于絕對的清潔能源，環(huán)境系數(shù)非常高。第三是太陽能。以太陽能為核心能源的汽車，在相當(dāng)一段時間內(nèi)得到了人們的追捧。太陽能的環(huán)保性能比化石燃料或者電動汽車更為優(yōu)秀，并且可以實現(xiàn)能源的自動獲取和反復(fù)利用。然而，太陽能汽車目前受到技術(shù)的限制，存在著十分明顯的缺陷。首當(dāng)其沖的便是其成本過高這一缺點(diǎn)，因光伏電池板造價昂貴，從而使太陽能汽車只使用于一部分群體，并不能被廣泛的推廣。而天氣因素也是影響太陽能汽車推廣的一大障礙，在設(shè)計太陽能汽車時，其儲能電池的研究應(yīng)被列為重點(diǎn)研究對象。第四是其他較化石能源更清潔的能源。如1.天然氣和液化石油氣汽車：燃?xì)獬煞謫我?、純度較高、能與空氣均勻混合并完全燃燒，CO和微粒排放量低，發(fā)動機(jī)在低溫時的啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)性能較好。2,甲醇汽車：以甲醇代替石油，燃燒完全，降低尾氣有害物的排放。第五是利用物理勢能與內(nèi)能。如1.空氣動力汽車：利用空氣動力作為能量載體，使用空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮到30MP以上，然后儲存在儲氣罐中，開動時將壓縮空氣釋放出來驅(qū)動啟動馬達(dá)行駛。飛輪儲能汽車：利用飛輪的慣性儲能，儲存非滿負(fù)載時發(fā)動機(jī)的余能以及車輛下坡、減速行駛時的能量，反饋到一個發(fā)電機(jī)上發(fā)電，再而驅(qū)動或加速飛輪旋轉(zhuǎn)。飛輪使用磁懸浮方式，在7000r/min的高速下旋轉(zhuǎn)。超級電容汽車：超級電容器是利用雙電層原理的電容器，在兩極板上電荷產(chǎn)生的電場作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電場，這種正電荷與負(fù)電荷在兩個不同相之間的接觸面上，以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個電荷分布層叫做雙電層，電容量非常大（2010上海世博會園區(qū)世博專線已使用該車）。二、新能源汽車動力系統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)的演變大概分為四個階段，最早要追溯到瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)時代，從最早18世紀(jì)中期瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)，到19世界末，本次戴姆勒、迪塞爾發(fā)明內(nèi)燃機(jī)，再到19-20世紀(jì)之交美國電動汽車流行，汽車動力系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從大變小，便捷、舒適化的發(fā)展。第II階段是高效、節(jié)能、環(huán)保階段，典型表現(xiàn)是汽油機(jī)由化油器變?yōu)槎帱c(diǎn)噴射、升級為缸內(nèi)直噴、再到混合噴射的過程，從純機(jī)械式發(fā)展成電子控制，再到綜合優(yōu)化提升經(jīng)濟(jì)性，最后再發(fā)展成為控制污染階圖1缸內(nèi)直噴技術(shù)圖2廢氣渦輪增壓技術(shù)第III階段混合動力階段，利用傳統(tǒng)動力進(jìn)行動力系統(tǒng)的升級，用以達(dá)到節(jié)能減排的作用。第W階段是綠色、智能、簡便階段，既純電動力系統(tǒng)。當(dāng)前，整車動力系統(tǒng)正處于第I階段向第W階段的過度時期，多數(shù)整車廠以及動力總成企業(yè)則將混合動力作為重點(diǎn)研究方向，投入大量的時間、資金進(jìn)行研究。1、我國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀1.1單電機(jī)傳動國當(dāng)前純電動汽車中的傳動系統(tǒng)基本上是單電機(jī)傳動系統(tǒng),這種結(jié)構(gòu)類型和一般的內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)較為相似。單電機(jī)傳動系統(tǒng)主要依靠了一臺電動機(jī)、電機(jī)控制器、變速器和電源等部件，因為內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)有較多的相似處,結(jié)構(gòu)也相對穩(wěn)定，其生產(chǎn)可以在原有的生產(chǎn)線中實現(xiàn),可以有效地降低生產(chǎn)難度［1］。新能源汽車運(yùn)行中，單電機(jī)傳動系統(tǒng)對電動機(jī)功率會提出較高的要求，因此在設(shè)計中，可以增加電機(jī)的尺寸。目前我國新能源汽車的單電機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計制造基礎(chǔ)已經(jīng)發(fā)圖3混合動力動力流展成熟，其具體應(yīng)用可滿足日常生產(chǎn)生活中對新能源汽車的使用需求。國1.2雙電機(jī)傳動雙電機(jī)雙軸驅(qū)動的新能源汽車總成傳動系統(tǒng)是一種新型組合模式，這種模式實現(xiàn)了以往純電動汽車中前后橋組合，將電機(jī)和驅(qū)動橋結(jié)合在一起。在整個系統(tǒng)只能怪，電動機(jī)、驅(qū)動橋以及減速器等均為一個整體，三者之間具有相互平行的關(guān)系,雙電機(jī)傳動模式下，系統(tǒng)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)變得更為緊湊。雙電機(jī)應(yīng)用目的主要是實現(xiàn)在相同車輛負(fù)荷條件下，可獲得更多的運(yùn)行效率，提升能量回收率。1.3主電機(jī)聯(lián)合輪轂電機(jī)傳動主電機(jī)結(jié)合輪轂電機(jī)傳動的系統(tǒng)較比其他電機(jī)傳動系統(tǒng)更復(fù)雜，主要是因為其中融合了電機(jī)控制器、變速箱、變速器以及兩個輪轂電機(jī)。應(yīng)用了這種系統(tǒng)的新能源汽車,主要是依靠主電機(jī)實現(xiàn)前進(jìn)運(yùn)行，主電機(jī)可以為汽車的運(yùn)行提供充足的功率保障，無論是加速、減速、上坡還是下坡都能進(jìn)行穩(wěn)定控制。輪轂電機(jī)安裝在后輪位置，主要可以對車輛的穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行控制。將前軸作為驅(qū)動，并將兩個輪轂電機(jī)作為輔助驅(qū)動,還可以提升后備功率，即便在惡劣環(huán)境中也可以避免出現(xiàn)系統(tǒng)電機(jī)散熱難的問題。2新能源汽車動力總成傳動系統(tǒng)技術(shù)2.1集中式技術(shù)集中式及時是新能源汽車中較為常見的一種驅(qū)動模式，這種方式與傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)相比，具有更好的調(diào)速特性。但是，因為單級減速器的調(diào)節(jié)能力較為有限，車輛整體動力性、速度控制等方面受到明顯制約。例如，德國IAV公司研發(fā)部門工作人員在模塊化思想基礎(chǔ)上，設(shè)計出了三擋自動變速器，將其與集中式的驅(qū)動電機(jī)集成技術(shù)結(jié)合，得到的總成傳動系統(tǒng)技術(shù)適合高級純電動乘用車研發(fā)設(shè)計［2］。2.2分布式技術(shù)分布式技術(shù)主要分為輪邊電驅(qū)動和輪轂電驅(qū)動兩種模式,例如，我國比亞迪公司和德國ZF公司生產(chǎn)的汽車就是以分布式技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)的新能源汽車，在城市公共交通運(yùn)輸中有著較好應(yīng)用。輪轂電機(jī)在城市交通運(yùn)輸和乘用車方面的研發(fā)設(shè)計中得到了廣泛重視,特別是在輪轂電機(jī)技術(shù)優(yōu)化升級基礎(chǔ)上，熱管理和可靠性等技術(shù)難題正被逐一攻克。出E.M.：七出E.M.：七5wr圖1新能源汽車動力總成傳動系統(tǒng)框架圖3.思考和總結(jié)無論是個人，企業(yè)還是國家社會，都離不開能源。試想一下，有誰會說我離開了能源，我還能生活社會，還能發(fā)展呢？無論社會發(fā)展到哪個程度，也都離不開能源，而且隨著社會的發(fā)展，能源的需求量越來越大。能源又分為可再生能源與不可再生能源，我們現(xiàn)在常使用的化學(xué)能源，基本上為不可再匹

1=1生能源，這就導(dǎo)致能源出現(xiàn)了危機(jī)，日歷增長的能源需求也日益減少的能