現(xiàn)代汽車新技術(shù)白云學院機電工程學院韓偉第三章新能源與綠色汽車綠色汽車的概念及開展概況。代用燃料和新能源技術(shù)。燃料電池汽車和混合動力汽車的特點、類型和工作原理。本章主要內(nèi)容:石油40年天然氣

50年煤碳240年一、新能源汽車的定義及分類1、定義：國家發(fā)改委《新能源汽車生產(chǎn)準入管理規(guī)那么》中規(guī)定：新能源汽車系指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車，但不包括采購新能源汽車完整車輛、二類及三類底盤改裝形成的汽車。新能源汽車包括：燃料電池電動汽車〔FCEV〕、混合動力電動汽車〔HEV〕、純電動汽車〔BEV，包括太陽能汽車〕、其他新能源〔如超級電容器、飛輪等高效儲能器〕汽車等。非常規(guī)的車用燃料指除汽油、柴油、天然氣〔NG〕、液化石油氣〔LPG〕、乙醇汽油〔EG〕、甲醇、二甲醚之外的燃料。新能源汽車能量利用示意圖汽車環(huán)保是一項綜合而又復雜的工作，除了排放治理技術(shù)外，還包括設計時造材的選擇，結(jié)構(gòu)設計及工藝，強調(diào)降低材料用量，降低能耗、無毒副作用、不污染大氣和水質(zhì)，方便拆卸和分類，提高材料循環(huán)利用率，同時在生產(chǎn)、運輸、管理、使用、維修、報廢、回收等表達環(huán)保概念，此外還包括社會公益事業(yè)，使經(jīng)濟效益與生態(tài)效益到達完美統(tǒng)一。由于涉及內(nèi)容非常廣泛，依靠目前的技術(shù)，還很難全部實現(xiàn)，但世界各國的汽車業(yè)一直在不停地努力。綠色汽車成為時尚

各大生產(chǎn)廠家的舉措我國的進展情況開發(fā)“綠色〞汽車形勢所迫在過去的100年，內(nèi)燃汽車已開展到高度完善和精密階段，全世界已擁有8億輛汽車。但隨著內(nèi)燃汽車的開展，由于石油是不可再生的能源，也帶來重大隱患。一是資源逐步枯竭，二是環(huán)境污染嚴重，三是國家經(jīng)濟平安。綠色〞汽車新內(nèi)涵：“綠色〞汽車不是綠顏色的汽車，而是環(huán)保型汽車的美稱。它的根本內(nèi)涵并非指一般意義的綠色汽車，而是開發(fā)無污染、健康、平安、不會破壞環(huán)境和生態(tài)、在特定的技術(shù)標準下生產(chǎn)出來的產(chǎn)品。它對汽車生產(chǎn)基地、汽車能源、汽車尾氣的要求，對汽車從生產(chǎn)、銷售到廢品回收的整個過程的要求，以及對環(huán)境、生產(chǎn)技術(shù)、平安等方面的要求都有一定的國際標準。2、“綠色〞汽車的類型〔1)新型柴油車。柴油機的熱效率高，和汽油機相比，可節(jié)省20％一25％油耗。但是，多年來，柴油機在許多用戶腦海中有一些不好的印象，如噪聲較大、尾氣冒黑煙、提速緩慢、冷啟動困難等。(2)可變排量發(fā)動機。高級小轎車和載重汽車都需裝用大功率的發(fā)動機。此種功率強大的發(fā)動機，在汽車加速及滿負荷爬坡時十分必要。但是，當汽車在平路上等速運行時，無必要采用耗油很大的大排量發(fā)動機。因此，設計人員研究開發(fā)了一種“可變排量〞的發(fā)動機，即可按要求提供排量(使局部汽缸暫時不起作用)的發(fā)動機。(3〕混合動力驅(qū)動車。是在車輛上加裝有一套內(nèi)燃機—發(fā)電機組以及一套蓄電池組。發(fā)電機組中所用內(nèi)燃機(汽油機或柴油機)，較同類型的普通汽車上所用發(fā)動機的功率小。這一較小功率的內(nèi)燃機，在最正確工況(熱效率最高、尾氣排放污染最小)的條件下作等速運轉(zhuǎn)〕〔4〕燃料電池電動車。采用FCEV燃料電池。豐田汽車公司最新推出的RAV4以甲醇為燃料，通過燃料電池轉(zhuǎn)換成電能驅(qū)動汽車行駛，由于燃料電他電動車對于節(jié)約能源、環(huán)境保護具有明顯效果，因此將成為本世紀的主要車型?！半妱榆囀菓?zhàn)略主流，燃料電池電動車是制高點。〞〔5〕氫氣汽車。是目前最有前途的車型。氫氣既可用于清潔發(fā)電，義能通過電解水得到，由于它燃燒生成的也是水，所以對水資源的影響不大。它與電動汽車相結(jié)合產(chǎn)生的氫燃料電池汽車對環(huán)境的污染同樣很小。環(huán)保汽車備受關注

目前內(nèi)燃機技術(shù)仍為汽車動力主流的前提下，降低尾氣排放是當今環(huán)保技術(shù)的核心。電噴發(fā)動機、三元催化等已是過時的技術(shù)，世界各大汽車公司出于社會環(huán)境、能源政策等因素的考慮，早已在積極開發(fā)科技含量更高、更先進的技術(shù)與產(chǎn)品。車用新動力裝置天然氣發(fā)動機酒精發(fā)動機二甲醚發(fā)動機生物柴油燃料發(fā)動機氫發(fā)動機電動車及燃料電池汽車與代用燃料發(fā)動機組合的混合動力汽車3、綠色〞汽車的開展趨勢向環(huán)保、節(jié)能方向開展。向智能化、網(wǎng)絡化方向開展。綠色制造成為目標。②清潔生產(chǎn)

企業(yè)在生產(chǎn)過程中，要以節(jié)能、降耗、減污為目標，著重選用無公害的新能源(如太陽能、風能等)，采用無污染、少污染的新技術(shù)、新設備，實施生產(chǎn)全過程污染控制，以使污染最小化。①“綠色〞設計“綠色〞設計是為保護環(huán)境、保護大氣層、防止工業(yè)污染、地球變暖等而產(chǎn)生的一種新型設計。目的在于完善生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從長遠設想、開發(fā)和制造產(chǎn)品，并使產(chǎn)品的使用壽命完結(jié)時，其部件可以翻新和重復使用，或者平安地把這些零部件處理掉。③生態(tài)包裝就是在產(chǎn)品包裝裝橫設計時，應盡量降低商品包裝及其剩余物對環(huán)境的影響，符合“可再生循環(huán)〞和“可生物分解〞的要求。“生態(tài)包裝〞要求企業(yè)在產(chǎn)品設計及包裝的使用和處理等方面，既要努力降低商品包裝費用，又要降低包裝廢棄物對環(huán)境的污染程度。企業(yè)應選用無毒害、少公害、易分解處理或可回收的材料來制造包裝物，或采用可重復使用的包裝盒、包裝箱等。④企業(yè)形象“綠化〞良好的形象是企業(yè)繁榮開展的一筆有價值的無形資產(chǎn)。樹立“綠色〞企業(yè)形象是營銷戰(zhàn)略“綠化〞的重要組成局部。它可以幫助企業(yè)把“綠色〞信息更直接、更廣泛地傳到達細分市場，進而給介業(yè)帶來競爭優(yōu)勢。因此，企業(yè)應“綠化’’自身形象。利用一切可以宣傳企業(yè)“綠色〞形象的時機，結(jié)合企業(yè)本身具體情況，突出自身特點，展示企業(yè)綠色環(huán)保意識。⑤實施“綠色〞營銷。在效勞、廣告、標志，開展一系列“綠色〞營銷手段?！熬G色〞廣告一方面可以為產(chǎn)品做廣告，另一方面可以為企業(yè)向顧客傳遞“綠色〞信息，維持人、汽車產(chǎn)品和環(huán)境的和諧，防止因人們的消費導致環(huán)境的破壞。所有的這些“綠色〞營銷手段，將進一步掀起汽車消費的浪潮，同時也是企業(yè)提高經(jīng)濟效益、加強競爭、樹立企業(yè)形象和進入國際市場的有效措施。⑥“綠色〞汽車產(chǎn)業(yè)與國外汽車產(chǎn)業(yè)相比，我國汽車產(chǎn)業(yè)在科研、生產(chǎn)規(guī)模、營銷體系方面落后許多，國家有必要在信息、人才、稅收、貸款等方面對“綠色〞汽車的科研、生產(chǎn)企業(yè)進行全方位的扶持，努力實現(xiàn)產(chǎn)品的低本錢與高品質(zhì)，并且實施規(guī)模生產(chǎn)，到達規(guī)模效益，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化開展。同時加強統(tǒng)籌工作，組建專業(yè)聯(lián)合體，由國家有關部門或委托相關企業(yè)牽頭，就某一個工程聯(lián)合攻關，集全國之力，走科研、實驗、生產(chǎn)和推廣一體化的開發(fā)之路。⑦制定“綠色〞法規(guī)。建立完善面切實可行的我國“綠色〞汽車質(zhì)量標準體系，加強對“綠色〞汽車產(chǎn)品的認證、注冊、年撿等管理，打擊假冒偽劣產(chǎn)品進入市場‘同時也要強化‘綠色〞汽車裝配，標準市場管理?！熬G色〞排放標準除對新車型論證外，汽車廠家還要在規(guī)定的行程對汽車的排放質(zhì)量負責，推動“綠色〞汽車的開展。二、代用燃料和汽車能源新技術(shù)隨著人類對自身環(huán)境保護意識的增強和石油資源的日益枯竭，為千家萬戶煮飯和取暖帶來方便的液化氣(LPG)和天然氣(CNG)，不久將成為驅(qū)動汽車的主要燃料。價廉、污染小、資源豐富的燃氣汽車將受到人們的歡送。1、車用代用氣體燃料的種類：氣體燃料汽車是利用可燃氣體作能源驅(qū)動的汽車。汽車的氣體代用燃料種類很多，常見的有天然氣和液化石油氣。根據(jù)汽車使用可燃氣體的形態(tài)不同，燃料可分為三種：壓縮天然氣CNG〔CompressedNaturalGas〕，主要成分為甲烷；液化天然氣LNG〔LiquefiedNaturalGas〕，甲烷經(jīng)深度冷凍液化；液化石油氣LPG〔LiquefiedPetroleumGas〕，主要成分是丙烷和丁烷的混合物。〔課本58頁〕2、天然氣液化燃料的制造(GTL)以天然氣為原料制造的液體燃料稱為GTL流程，現(xiàn)在已局部商業(yè)化，由于以下理由使人注目①由于需求地離產(chǎn)地遙遠，因此設法尋求中小規(guī)模氣體資源的有效應用；②經(jīng)濟的GTL與發(fā)現(xiàn)油田是有同等價值，因此是解決石油資源枯竭的重要后續(xù)手段；③在制造的液體中，輕油成分是作為清潔輕油的根本原料；④能夠利用原油的生產(chǎn)設備；⑤由于近年來制造技術(shù)飛速開展，能夠顯著降低制造本錢；⑥有利于改善氣田環(huán)境，也能夠用于處理油田一起釋放出來的其他氣體。液化石油氣汽車(LPGV)的特性①發(fā)熱量低。②排故污染少。③改裝容易。④發(fā)動機壽命長天然氣汽車(CNGV)的特性①熱值較低。②辛烷值高。③排放污染少。④發(fā)動機壽命長。液化石油氣的主要成分是丙烷和丁烷丙烷的沸點是-42攝氏度，因此是特別有用的輕便燃料。這就意味著即使溫度很低，丙烷從高壓容器釋放后，也能立刻汽化。因此它是清潔燃料，不需要許多設備使其汽化并與空氣混合。一個簡單噴嘴就足夠了丁烷的沸點約為-0.6攝氏度，溫度很低時不會汽化。因此丁烷的用途有限，需與丙烷混和使用，而非單獨使用。3、燃料電池汽車〔1〕概況燃料電池是使氫與空氣中的氧進行反響的發(fā)電裝置。燃料電料汽車是由燃料電他進行發(fā)電帶動電機運轉(zhuǎn)的電動汽車。向燃科電池供給氫大致可分為二種：(i〕非重整型式：車上裝有氫罐，供給燃料電池，(ii)重整式：上裝有液體燃料，利用車上裝置制造氫氣，供給燃料電池，通常稱制氫裝置為重整裝式(或重整器)。在車上制造氫的燃料電池車稱為重整型式燃料電池車。燃料電池車具有高效率、低污染的特點，是一種極有開展前途的干凈汽車，現(xiàn)在世界上眾多的汽車制造公司正在不斷研制開發(fā)各種燃料電池汽車。(2)氫燃料電池汽車為了滿足必要的續(xù)駛里程，必須在車上裝有足夠的氫，然而這將是非常困難的。氫的供給網(wǎng)絡建設是一個重要的問題。與重整式相比較，非重整型式燃料電池車構(gòu)造簡單，燃料電池系統(tǒng)的車載容量、重量都可以減少，而且由于非重整，可以增加整車使用效率，這些均是它的優(yōu)點。(3)甲醇重整燃料電池汽車甲醇與汽油等其他液體燃料相比，比較容易重整，而且可以從包括再生資源的多種原料中進行制造。與汽油、輕油一樣。供油時間短，并積累了許多管理經(jīng)驗，社會化使用的根底設施建設和完善比較容易。(4)汽油重整燃料電池汽車與甲醇比較，汽油重整復雜而且效率低。但是作為重整用原料具有約2倍于甲醇重整的氫，另一方面汽油供給站已經(jīng)普及并完善，從用戶心理方面來講也易于接受，因此它是最易于投入使用的燃料電池汽車。(5)預測與展望在引入代用能源車的同時，如何有效使用目前已經(jīng)探明的石油燃科，以便順利地從石油燃料向代用燃料方向轉(zhuǎn)變，必須注意以下幾點：(i〕除了低油耗車外，要開發(fā)混合動力汽車，引入汽油重整型燃料電池車，以節(jié)約石油資源。(ii〕如果汽油或輕油品質(zhì)不斷提高，那么從原油中制取高品質(zhì)汽油或輕油的量就會減少，實質(zhì)上也會產(chǎn)生與石油資源量減少同等的影響。(iii)從天然氣、煤或農(nóng)產(chǎn)品等石油以外的資源制造液體燃料，作為石油資源的補充。4、含氧生物燃料汽車的現(xiàn)狀生物燃料是指通過生物資源生產(chǎn)的醇類燃料和生物柴油等，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源開發(fā)利用的重要方向。生物燃料汽車就是以生物燃料為能源的汽車。甲醇燃料汽車乙醇燃料汽車二甲醚燃料汽車〔1〕甲醇燃料汽車甲醇燃料汽車是指利用甲醇燃料做能源驅(qū)動的汽車。甲醇作為燃料在汽車上的應用主要有摻燒和純甲醇替代兩種。可以從煤和木材中提煉，俗稱“木醇〞或“木精〞，用甲醇代替燃料在國外已經(jīng)應用多年，甲醇汽車控制系統(tǒng)技術(shù)都已經(jīng)很成熟，近年來由于石油資源緊張，汽車能源多元化趨向加劇，甲醇汽車又提到議事日程。甲醇的燃燒特性有兩大特點：一是極佳的冷卻作用，可以降低發(fā)動機溫度，不致過熱；二是極高的抗爆能力，能夠在高于優(yōu)質(zhì)汽油所容許的壓力下燃燒而不會爆震。這正適合高壓縮比、高性能的發(fā)動機。充分發(fā)揮其高辛烷值的作用，輸出更大的功率。當然，甲醇亦有弱點，它的能量較低、行駛同一距離的消耗幾乎比汽油多一倍，因而需要大的油箱甲醇的優(yōu)點是燃燒徹底、揮發(fā)性低，所排放的碳氫化合物、氧化氮和一氧化碳等有害氣體少

〔2〕乙醇燃料汽車乙醇汽車是使用車用乙醇汽油作為主要的動力燃料的機動車。一直以來，生物乙醇燃料備受爭議，因為有人批評大規(guī)模使用乙醇作為燃料，會導致食品價格上漲，此外，傳統(tǒng)的制造乙醇過程中會消耗很多能源.因此，從所謂的“油井到車輪〞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2023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。二甲醚作為環(huán)保、清潔、平安的新型替代能源，已經(jīng)得到國際社會的公認。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?！?〕二甲醚燃料汽車二甲醚的特點：二甲醚是一種無毒含氧燃料，常溫常壓下為氣態(tài)，常溫下可在五個大氣壓下液化，易于儲存與輸運，二甲醚可從煤、煤層氣、天然氣、生物質(zhì)等多種資源制取，能實現(xiàn)高效清潔燃燒，在交通運輸、發(fā)電、民用等領域有十分廣闊的應用前景。由于二甲醚有較高的十六烷值，非常適合壓燃式發(fā)動機，因此是汽車燃料理想的替代品。二甲醚燃燒值高，使用二甲醚作為汽車燃料，發(fā)動機的功率可提高10%~15%，熱效率可提高2%~3%，噪聲可降低10%~15%。

研究結(jié)果說明：二甲醚發(fā)動機的動力性能超過柴油機，燃油經(jīng)濟性與柴油機相當，噪聲低于柴油機;二甲醚發(fā)動機不需要復雜的電控和排氣后處理系統(tǒng)，就可以到達歐Ⅲ標準。

〔4〕生物柴油車：生物柴油車就是以生物柴油作為動力的一種新型新能源柴油車。柴油作為一種重要的石油連煉制產(chǎn)品，在各國燃料結(jié)構(gòu)中占有較高的份額，以成為重要的動力燃料生物柴油是從可回收的一些資源如植物油、動物脂肪和已經(jīng)使用過的油和脂肪中提煉而成的一種液態(tài)產(chǎn)品，液態(tài)形式的生物柴油〔又稱為凈生物柴油〕，已經(jīng)被美國能源政策法列為汽車替代燃料菜油發(fā)動機所有可再生的能量裁體中，菜油是一種最適宜的燃料。它可以作為柴油機的燃料，只需要控制燃料的某些特性并對柴油機進行局部改造。

圖所示為純菜油和菜油甲基酯的一些根本的特性。

除熱值以外，菜油的所有性能沒有柴油機好，而且運功粘度比柴油高得多。為了使菜油的性能更接近柴油，可以過濾對其進行化學改進(酯化)，通過酯化，可以將菜油的三甘氨酸轉(zhuǎn)化為非常類似于柴油的分子結(jié)構(gòu)(即菜油一甲基酯)。不過菜油-甲基酯的生產(chǎn)本錢較高。用純菜油或菜油與柴油的混合物做燃料仍有一些困難。例如，因為粘度太高冷起動很困難，除非采取其它冷起動和暖機措施。另—個問題是燃燒室內(nèi)噴油嘴和進氣門上的積炭。噴油泵等部件的腐蝕和磨損也是目前關注的問題。盡管存在這些問題，使用半精煉菜油看來是可行的，只是要求它的磷脂、其它伴生物質(zhì)和酸類含量較低。生物柴油特性：1〕具有優(yōu)良的環(huán)保特性。主要表現(xiàn)在由于生物柴油中硫含量低，使得二氧化硫和硫化物的排放低，可減少約30%，不含對環(huán)境會造成污染的芳香族烷烴，對人體損害低于柴油2〕具有較好的低溫發(fā)動機啟動性能。無添加劑冷濾點達-20℃3〕具有較好的潤滑性能。使噴油泵、發(fā)動機缸體和連桿的磨損率低，使用壽命長4)具有較好的平安性能。由于閃點高，生物柴油不屬于危險品。因此，在運輸、儲存、使用方面的平安性又是顯而易見的5)具有良好的燃料性能。十六烷值高，使其燃燒性好于柴油，燃燒殘留物呈微酸性，使催化劑和發(fā)動機機油的使用壽命加長6)具有可再生性能。作為可再生能源，與石油儲量不同，其通過農(nóng)業(yè)和生物科學家的努力，可供給量不會枯竭5、雙燃料汽車的工作原理及其經(jīng)濟性與動力性常見的雙燃料汽車，就是既燃汽油，又燒液化石油氣。它是比較成熟的技術(shù)，是世界上公認最正確的汽車替代燃料。作為低污染清潔燃料，其不但有益于改善大氣環(huán)境，還具有混合均勻、燃燒充分、不積炭、不稀釋潤滑油等優(yōu)點，能夠延長發(fā)動機使用壽命，其平安性和控制性也有很好的保證。液化石油汽車是在不改變原車結(jié)構(gòu)，動力性能和燃油系統(tǒng)情況，增加一套液化石油氣燃料系統(tǒng)?？捎枚喾N燃料的汽車。其中需要一個傳感器來測定油箱小汽油酒精混合比，一個電子控制裝置用來在整個工況范圍內(nèi)調(diào)節(jié)噴油和點火。6、混合動力汽車的技術(shù)開展趨勢混合動力汽車通過將發(fā)動機、充電電池和電動機的最正確組合，既可以提高發(fā)動機工作效率、節(jié)省能源，又可以清潔排放，減少環(huán)境污染。這種車除發(fā)動機可對電池充電外，在減速時動力回收再生，制動器可以將機械能轉(zhuǎn)換成電能，防止了能量的浪費。裝用了混合動力系統(tǒng)的汽車燃料經(jīng)濟性比普通汽車可提高1倍，同時引起地球變暖的CO2排放量減少一半混合動力驅(qū)動車輛在運行中，能向蓄電池組補充電能，因此，沒有必要像電動車(電瓶車)那樣，必須停歇在車庫(或充電站點)內(nèi)花很長時間充電。混合動力驅(qū)動的車輛具有節(jié)能、低排放、低噪聲等優(yōu)點，并且保持了傳統(tǒng)的由內(nèi)燃機驅(qū)動的汽車續(xù)駛里程長的固有特點，混合動力驅(qū)動的車輛不管在小轎車或大型車輛(如公共汽車)領域中，均將有巨大的開展?jié)摿涂春玫氖袌銮熬啊恿ρb置(蓄電池驅(qū)動的電動機與汽油機)的組合方式分為串聯(lián)式與并聯(lián)式二種，前者是指兩種動力裝置直列式安排，前級的功率輸出轉(zhuǎn)變?yōu)楹蠹墑恿敵觯笳吣敲粗付N動力裝置并聯(lián)安排。在串聯(lián)式和并聯(lián)式中可以分為以下5種：(1)內(nèi)燃機間接通過蓄電池，可以支援電動機的型式。(2)內(nèi)燃機的輸出功率向電動機傳送電流，此外，向蓄電池充電的直接方式與間接方式的支援電動機的型式。(3)在平聯(lián)式中，具有二個驅(qū)動裝置，對前后車輪分別驅(qū)動的型式。(4)驅(qū)動對象為1個，二個動力裝置(電動機與內(nèi)燃機)由同一軸聯(lián)接，共同驅(qū)動型式。(5)用蓄電器和飛輪代替原來蓄電池與電動機，與內(nèi)燃機進行同軸組合，共同運轉(zhuǎn)的型式。平聯(lián)式混合動力汽車，前輪由原動機驅(qū)動，后輪由電動機驅(qū)動，這種方式式由德國奧迪汽車公司開發(fā)的。并聯(lián)式混合動力汽車是原動機能夠同時具有發(fā)電和驅(qū)動功能。當蓄電池容量大時，作為電動汽車，行駛距離長；而在高負荷時，原動機與電動機一起工作。當電動機作發(fā)電機用時，減速、制動作為發(fā)電機工作，進行能量回收。德國群眾高爾夫混合動力汽車就是屬于該系統(tǒng)。

平聯(lián)式混合動力汽車是利用儲能裝置或飛輪等機械能代替上述的電動機的混合動力汽車。儲存減速、制動時的能量，在起步及加速時進行回收，以增加原動機的驅(qū)動力，降低原動機所要求的最大扭矩，降低排放與燃油耗，特別適合裝有柴油機的大型車。7、電動汽車電動汽車開展現(xiàn)狀電動汽車包括純電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車。純電動汽車是以電池為儲能單元，以電動機為驅(qū)動系統(tǒng)的車輛；混合動力電動汽車是指同時裝備兩種動力源——熱動力源〔由傳統(tǒng)的汽油機或者柴油機產(chǎn)生〕與電動力源〔電池與電動機〕的汽車；燃料電池電動汽車是采用燃料電池作電源的電動汽車。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、平安法規(guī)各項要求的車輛。一般采用高效率充電蓄電池為動力源。純電動汽車無需再用內(nèi)燃機，因此，純電動汽車的電動機相當于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機，蓄電池相當于原來的油箱，電能是二次能源，可以來源于風能、水能、熱能、太陽能等多種方式。純電動汽車可分為2種類型，即用純蓄電池作為動力源的純電動汽車和裝有輔助動力源的純電動汽車。純電動汽車的類型(1)用純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)如下圖。純電動汽車的類型(2)裝有輔助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，蓄電池的比能量和比功率較低，蓄電池組的質(zhì)量和體積較大。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)如下圖。氫燃料汽車是在傳統(tǒng)內(nèi)燃機的根底上加以修改后可以直接用氫為燃料燃燒，產(chǎn)生動力，是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純潔水，其具有無污染，零排放，儲量豐富等優(yōu)勢，因此，氫動力汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。8、氫燃料汽車2003年1月美國布什總統(tǒng)發(fā)布了一個氫燃料開發(fā)方案，增加7.2億美元資金，用以資助氫作為運輸能源的研究與開發(fā)。新的研究方案補充了FreedomCAR方案，瞄準了更為長期的目標：1〕氫燃料系統(tǒng)的耐久性、能源效率和使用本錢；2〕氫能對汽車工業(yè)和對環(huán)境〔低排放標準〕的影響3〕燃料的高效和等同于汽油的價格，以及氫燃料在車上貯存的能量密度及本錢。構(gòu)成新的FreedomCAR方案的戰(zhàn)略重點為：1〕開展可負擔得起的氫燃料電池汽車技術(shù)及相應的氫根底設施；2〕繼續(xù)支持可降低燃油消耗率和減少環(huán)境污染技術(shù)的開發(fā)；3〕開展可用于多種車輛的燃料電池技術(shù)，而不只是限于某一種汽車。太陽能汽車是利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并利用該電能作為能源驅(qū)動行駛的汽車，它是電動汽車的一種。太陽能汽車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。8、太陽能汽車燃料電池汽車的工作原理是，使作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發(fā)生化學反響，產(chǎn)生出電能發(fā)動電動機，由電動機帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而帶動汽車的前后萬向軸、后橋等行走機械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動車輪驅(qū)動汽車核心部件燃料電池采用的能源間接來源是甲醇、天然氣、汽油等烴類化學物質(zhì)，通過相關的燃料重整器發(fā)生化學反響間接地提取氫元素；直接來源就是石化裂解反響提取的純液化氫燃料電池的反響結(jié)果將會產(chǎn)生極度少的二氧化碳和氮氧化物，這類化學反響除了電能外的副產(chǎn)品主要產(chǎn)生水，因此燃料電池汽車被稱為綠色的新型環(huán)保汽車英文名稱：Fuelcellvehicles(FCV燃料電池汽車是電動汽車的一種，其核心部件燃料電池的電能是通過氫氣和氧氣的化學作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能燃料電池汽車的工作原理是，使作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發(fā)生化學反響，產(chǎn)生出電能發(fā)動電動機，由電動機帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而帶動汽車的前后萬象軸、后橋等行走機械結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動車輪驅(qū)動汽車核心部件燃料電池采用的能源間接來源是甲醇、天然氣、汽油等烴類化學物質(zhì)，通過相關的燃料重整器發(fā)生化學反響間接地提取氫元素；直接來源就是石化裂解反響提取的純液化氫燃料電池的反響結(jié)果將會產(chǎn)生極度少的二氧化碳和氮氧化物，這類化學反響除了電能外的副產(chǎn)品主要產(chǎn)生水，因此燃料電池汽車被稱為綠色的新型環(huán)保汽車。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求2001年以來，在世界范圍內(nèi)燃料電池技術(shù)已經(jīng)取得了重大的進展。在開發(fā)燃料電池汽車中仍然存在著技術(shù)性挑戰(zhàn)，如燃料電池組的一體化，提高商業(yè)化電動汽車燃料處理器和輔助部汽車制造廠都在朝著集成部件和減少部件本錢的方向努力，并已取得了顯著的進步零排放或近似零排放減少了機油泄漏帶來的水污染降低了溫室氣體的排放提高了燃油經(jīng)濟性提高了發(fā)動機燃燒效率運行平穩(wěn)、無噪聲電動汽車的關鍵能源動力技術(shù)包括電池技術(shù)、電機技術(shù)、控制器技術(shù)。電池技術(shù)、電機技術(shù)和控制器技術(shù)是電動汽車所特有的技術(shù)，這3項技術(shù)也是一直制約電動汽車大規(guī)模進入市場的關鍵因素電池技術(shù)電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約電動汽車開展的關鍵因素。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環(huán)壽命(L)和本錢(C)等。要使電動汽車能與燃油汽車相競爭，關鍵就是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池第1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池(VRLA)，由于其比能量較高、價格低和能高倍率放電，因此是目前惟一能大批量生產(chǎn)的電動汽車用電池第2代是堿性電池，主要有鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子和鋰聚合物等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動汽車的動力性能和續(xù)駛里程，但其價格卻比鉛酸電池高第3代是以燃料電池為主的電池，燃料電池直接將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能量轉(zhuǎn)變效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反響過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進行，因此是理想的汽車用電池還處于研制階段，一些關鍵技術(shù)還有待突破廣泛應用于電動汽車的燃料電池是一種稱為質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料，以空氣為氧化劑，不經(jīng)歷熱機過程，不受熱力循環(huán)限制，因此能量的轉(zhuǎn)換效率高，是普通內(nèi)燃機熱效率的2～3倍。同時，它還具有噪音低、無污染、壽命長、啟動迅速、比功率大和輸出功率可隨時調(diào)整等特性，使得PEMFC非常適合用作交通工具的動力源電動汽車驅(qū)動電機是所有電動汽車必不可少的關鍵部件。使用較多的有直流有刷、永磁無刷、交流感應和開關磁阻4種電機直流有刷電機結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，具有交流電機所不可比較的優(yōu)良電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，所以直到20世紀80年代中期，仍是國內(nèi)外電動汽車用電機的主要研發(fā)對象。但是，由于直流電機價格高，體積和質(zhì)量大，因此在電動汽車上的應用受到了限制永磁無刷電機可以分為由方波驅(qū)動的無刷直流電機系統(tǒng)(BLD—CM)和由正弦波驅(qū)動的無刷直流電機系統(tǒng)(PMSM)，它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應電機根本相同，其主要優(yōu)點是效率可以比交流感應電機高6個百分點，因此在電動汽車上得到了廣泛的應用，是當前電動汽車用電動機的研發(fā)熱點。這類電機具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應快，非常適應于電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，有極好的應用前景。但價格較貴，永磁材料一般僅耐熱12c=0I以下。目前，由日本研制的電動汽車主要采用這種電機交流感應電機也是較早用于電動汽車驅(qū)動的一種電機，它的調(diào)速控制技術(shù)比較成熟，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量小、本錢低、運行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動小、噪聲低、轉(zhuǎn)速極限高和不用位置傳感器等優(yōu)點，但因轉(zhuǎn)速控制范圍小、轉(zhuǎn)矩特性不理想，因此不適合頻繁啟動、頻繁加減速的電動汽車。美國以及歐洲研制的電動汽車多采用這種電機開關磁阻電機(SRM)具有簡單可靠、可在較寬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)高效運行，控制靈活、4象限運行、響應速度快和本錢較低等優(yōu)點。但實際應用發(fā)現(xiàn)，SRM存在著轉(zhuǎn)矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器等缺點，所以應用受到了限制4種電機各有優(yōu)缺點，但是對于電動汽車而言，由于電能是由各類電池提供的，價格昂貴而彌足珍貴，所以使用相對效率最高的永磁無刷電機是較為合理的，它已被廣泛應用于功率小于100kW的現(xiàn)代電動汽車上控制器技術(shù)的變速和方向變換是靠電動機調(diào)速控制裝置來完成的，其原理是通過控制電動機的電壓和電流來實現(xiàn)電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。目前電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速，通過均勻改變電機的端電壓，控制電機的電流，來實現(xiàn)電機的無級調(diào)速。在電子電力技術(shù)的不斷開展中，它也逐漸被其他電力晶體管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斬波調(diào)速裝置所取代。從技術(shù)的開展來看，伴隨著新型驅(qū)動電機的應用，電動汽車的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應用將成為必然的趨勢在驅(qū)動電機的旋向變換控制中，直流電機依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向，實現(xiàn)電機的旋向變換，這使得控制電路復雜、可靠性降低。當采用交流異步電機驅(qū)動時，電機轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。此外，采用交流電機及其變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電動汽車的制動能量回收控制更加方便，控制電路更加簡單開展瓶頸儲能裝置是電動汽車的核心零部件，尤其是純電動汽車。目前通常使用的儲能裝置有兩種，即蓄電池和超級電容，而使用最廣泛的是蓄電池。蓄電池也有很多種，其主要問題表現(xiàn)在以下幾個方面：①電池的可靠性達不到車用的苛刻要求；②電池使用壽命短，深度放電時循環(huán)次數(shù)達不到車用要求；③充電時間長；④蓄電池尺寸和質(zhì)量的制約；⑤環(huán)境適應性較差；⑥電池在使用過程中單體電池健康狀態(tài)變化不一致，嚴重影響整體性能；⑦功率密度和能量密度低；⑧存在二次環(huán)境污染問題開展方向大力開展純蓄電池驅(qū)動的超微型汽車，日本采用了高性能鋰離子電池，最高時速為90km，一次充電可行駛115km，它是一款適合未來城市道路行駛的家庭轎車進一步加強驅(qū)動電機的研究美國傾向于采用交流感應電機，其主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，質(zhì)量較小，但控制器技術(shù)較復雜；日本多采用永磁無刷直流電機，其優(yōu)點是效率高，啟動扭矩較大，質(zhì)量較小，但本錢較高，且有高溫退磁、抗振性較差等缺乏；德國、英國等大力開發(fā)開關磁阻電機，優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、可靠，本錢較低，缺點是質(zhì)量較大，易于產(chǎn)生噪聲。目前我國也研制成了稀土永磁無刷直流電機和開關磁阻電機，電機的使用尚無定論，有待今后在使用中考驗立足混合動力。逐步過渡到純電動汽車

由于受到蓄電池性能的嚴重制約，使純蓄電池型電動汽車的產(chǎn)業(yè)化進程舉步維艱，于是混合動力汽車成了內(nèi)燃機汽車和電動汽車之間的過渡產(chǎn)品，既充分發(fā)揮了現(xiàn)有內(nèi)燃機技術(shù)優(yōu)勢，又盡可能發(fā)揮電機驅(qū)動無污染的優(yōu)勢?；旌蟿恿ζ噷F(xiàn)有內(nèi)燃機與一定的儲能元器件通過先進控制系統(tǒng)相結(jié)合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放，同時技術(shù)成熟，價格廉價。3。4最終目標是燃料電池汽車本田FCEV

FCEV是一種地面車輛，仍然保存了車輛的行駛系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等FCEV是以電力驅(qū)動為惟一的驅(qū)動模式，其電氣化和自動化的程度大大高于內(nèi)燃機汽車，早期用內(nèi)燃機汽車底盤改裝的FCEV，在汽車底盤上布置了氫氣儲存罐或甲醇改質(zhì)系統(tǒng)，燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)，電氣控制系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)等總成和裝置，在進行總布置時受到一些局限。新研發(fā)的FCEV采用了滑板式底盤，將FCEV的氫氣儲存罐和供給系統(tǒng)、燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)、電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等，統(tǒng)統(tǒng)裝在一個滑板式的底盤中，在底盤上部可以布置不同用途的車身和個性化造型的車身。采用多種現(xiàn)代技術(shù)，以計算機控制為核心和電子控制的“線傳〞系統(tǒng)〔Control-by-wire〕，CAN總線系統(tǒng)等，使新型燃料電池電動車輛進入一個全新的時代德國政府高度重視燃料電池汽車及氫能研發(fā)，交通部、環(huán)境署、經(jīng)濟部等部門聯(lián)合啟動燃料電池及氫能國家創(chuàng)新方案，擬與企業(yè)聯(lián)合資助14億歐元，用與燃料電池汽車、氫能等關鍵技術(shù)研發(fā)，以確定德國在燃料電池汽車領域的國際領先地位和競爭力。以經(jīng)產(chǎn)省為代表的日本政府高度重視并持續(xù)開展燃料電池汽車和氫能開發(fā)，在過去30年時間內(nèi)先后投入上千億日元用于燃料電池汽車和氫能的根底科學研究、技術(shù)攻關和示范推廣。隸屬于經(jīng)產(chǎn)省的燃料電池商業(yè)化組織(FCCJ)先后與2023年7月和2023年7月發(fā)布了《燃料電池汽車和加氫站2023年商業(yè)化路線圖》，明確指出2023年-2023年開展燃料電池汽車技術(shù)驗證和市場示范，隨后進入商業(yè)化示范推廣前期。為落實燃料電池汽車在日本的推廣，2023年1月，包括豐田、本田、尼桑三大汽車廠商在內(nèi)的日本13家汽車和能源企業(yè)共同簽訂協(xié)議，決定在東京、大阪、名古屋和福岡四大都市圈的市區(qū)和高速公路上建立100座加氫站，并通過完善設計、改善生產(chǎn)技術(shù)等方法大幅降低燃料電池汽車生產(chǎn)本錢，培育燃料電池汽車市場。德國奔馳公司和西門子公司合作于1996年推出了裝有PEMFC的NECARll小客車。2023年，德國主要的汽車和能源公司就與政府聯(lián)合啟動了“H2MobilityInitiative〞方案。按照方案，德國將在2023年建成1000個加氫站，開始實現(xiàn)燃料電池動力汽車的大規(guī)模商業(yè)化，到2023年將有100萬輛電動車和50萬輛燃料電池汽車投入使用20世紀60年代和70年代，美國首先將燃料電池用于航天，作為航天飛機的主要電源。此后，美國等西方各國將燃料電池的研究轉(zhuǎn)向民用發(fā)電和作為汽車、潛艇等的動力源。世界各著名汽車公司相繼投入較多的人力和物力，開展燃料電池電動汽車的開發(fā)研究。在北美，各大汽車公司參加了美國政府支持的國際燃料電池聯(lián)盟，各公司分別承擔相應的任務，生產(chǎn)以新的燃料電池作動力的汽車。美國通用汽車公司在美國能源部的資助下，推出了以質(zhì)子交換膜燃料電池〔PEMFC，也稱為離子交換膜燃料電池或固體高聚合物電解質(zhì)燃料電池〕和蓄電池并用提供動力的轎車。美國福特汽車公司現(xiàn)已研制出從汽油中提取氫的新型燃料電池，其燃料效率比內(nèi)燃機提高1倍，而產(chǎn)生的污染那么只有內(nèi)燃機的5%奔馳B燃料電池車從上面這張解剖圖里能看到，所有的動力系統(tǒng)全部位于車的底部，并且是位于前后軸之間，組成了所謂的治車身，而據(jù)的工程師介紹這樣的布局也是從平安的角度考慮，經(jīng)過他們的碰撞試驗證實，這樣的結(jié)構(gòu)最能保證平安性。但是每天都坐在一個“炸彈〞上面開車，確實心里會有點別扭。

圖中的綠色局部就是儲存氫氣的高壓罐，壓力可以到達700巴，一共有三個，全部都是高強度的碳纖維材質(zhì)，每個儲氣罐可以儲存大約4kg的氣態(tài)燃料，這些燃料可以讓車輛連續(xù)行駛4