新能源车论文格式(混合动力电动汽车的研究论文)
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2024-01-09 01:09:57
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随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧,电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点[1]。20世纪80年代以来, 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车,我国的“863 计划”也已明确将电动汽车作为重点攻关项目。目前,我国电动汽车的研发水平与发达国家基本上处在同一起跑线上,在某些方面甚至超过国外[2]。2005年,我国第一代混合动力商品车通过论证和验收[3]。 法国、日本、美国、德国等都经过试验和示范运行,开发出具有商品化水平的纯电动汽车,如法国PSA 公司的标志P106 和雪铁龙AX 电动轿车,日本丰田汽车公司的RAV-4EV 电动轿车,美国通用汽车公司的EV1 电动轿车等。我国也将电动汽车的研究开发列入“八五”、“九五”国家科技攻关项目,并于1996年6月建成广东汕头国家电动汽车试验示范基地。“十五”期间,国家科技部将电动汽车项目列入国家“863”重大专项。成了资助电池、电机及其控制系统、整车控制系统以外,重点资助北京市(北京理工大学牵头)进行纯电动大客车的研发和示范运行。2005 年6 月21日由国家发改委正式批准,14辆铅酸电池纯电动公交大客车在北京公交121 路线投入商业化运行。另一个课题资助天津清源动力公司(中国汽车技术研究中心)进行纯电动轿车的研究开发和示范运行。其中有5辆纯电动轿车于2005年初首次出口到美国[4]。 虽然电动汽车具有很多优点,但是它不能取代传统的燃气动力模式,而混合动力汽车是目前新型清洁动力汽车中最具有产业化和市场化前景的车型,其发展方向是真正零排放、无污染,不消耗燃油的燃料电池车辆。现在混合动力汽车在欧美国家及日本已形成产业化[3],而国内还处于起步阶段,没有形成产业化。 2.混合动力技术的分类及原理 混合动力电动汽车(HybridElectric Vehicle,简称HEV)是将电力驱动与辅助动力(APU)结合起来,充分发挥二者各自的优势及二者相结合产生优势的车辆。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机,如内燃机、燃气轮机等或其他动力发电机组。根据混合动力系统连接方式的不同,混合动力汽车主要可以分为三种结构形式,即串联、并联和混联,它们各有优势。 2.1串联 串联式混合动力系统示意图如图1所示。串联结构的特征是以电力形式进行复合,发动机直接驱动发电机对储能装置和牵引电机供电,电动机用来驱动车轮,储能装置起着发动机输出和电动机需求之间的调节作用。其优点是发动机的运行独立于车速和道路条件,适用于车辆频繁起步、加速和低速运行。发动机在最佳工况点附近运转,避免了怠速和低速工况,从而提高了效率,提高了排放性能。但在机械能与电能的转化过程中有效率损失,很难达到明显降低油耗的目的,目前主要用于城市大客车,在轿车中很少见。 2.2并联 并联式混合动力系统示意图如图2所示。并联结构的特征是以机械形式进行复合,发动机通过变速并联混合动力系统示意图装置和驱动桥直接相连,电机可同时用作电动机或发电机以平衡发动机所受的载荷,使其能在高效率区域工作。但是由于发动机和驱动桥机械连接,在城市工况时,发动机并不能运行在最佳工况点,车辆的燃油经济性比串联时要差。  其中转速复合装置类似于差速器,这种结构形式在实际中很难被采用,因为这种结构需要发动机和电动机的输出转矩时刻保持相等;单轴转矩复合式车辆驱动系中机械功率的联合是在发动机曲轴输出端处实现的,变速器为单轴输入,本田Insight属于这种形式;双轴转矩复合式的机械功率的联合是在变速器的输出轴处实现的,发动机和电机采用不同的变速系统,变速器为双端输入;华沙工业大学设计的混合动力系统属于这种形,这种结构也可以实现无级变速,但是不能实现发动机输出转矩和电机输出转矩的直接叠加。 在牵引力复合式系统中,机械功率的联合是在驱动轮处通过路面实现的,具有两套独立的驱动系,可以实现全轮驱动,主要适用于SUV,丰田的THS—C系统就属于这种形式。

中国石油替代能源发展概述

能源问题成为中国乃至世界经济生活中关注率最高的问题,尤其石油是不可再生的战略资源,是现代经济社会赖以正常运转的血液,除了对石油资源大力开源节流外,寻找替代能源也是极其重要的发展方向。2005年中国公布的《节能中长期专项规划》提出了十大重点节能工程,其中节约和替代石油工程就包括以煤化工、天然气化工、生物质化工产品替代石油化工产品;发展混合动力汽车、燃气汽车、醇类燃料汽车飞燃料电池汽车、太阳能汽车等清洁汽车;醇醚类燃料及煤炭液化技术的示范及醇类燃料的推广等内容。

一、乙醇汽油将多元发展

由于推广燃料乙醇具有替代石油资源、解决陈化粮、提高农民收益、有利于环保等优点,2004年中国将车用乙醇汽油的试点从原来的5个城市扩大至东北三省、河南、安徽省等9个省区,并于2005年底实现强制推广乙醇汽油。截至2005年底,中国燃料乙醇产能达到122万吨/年,还有很多企业提出申请新建燃料乙醇项目,涉及投资额达数百亿元,预计2010年中国燃料乙醇产能将翻番。但是,由于生产乙醇的原料粮食有限,其发展潜力和可持续性受到制约。因此,需要大力发展其它如甘蔗、甜高粱、术薯、甜菜等原料路线的生产工艺。有研究预测,纤维质生产乙醇在未来十年内可望完成工业化进程。

据悉,乙醇柴油应用的关键技术已获重大突破,在不改变汽车发动机的前提下可以使用乙醇柴油,乙醇添加量为10%。

二、甲醇汽油蓄势待发

“六五”期间,国家曾组织开展了甲醇掺烧汽油的研究、示范工作,并在山西省进行了试验。“七五”期间,进行了高比例甲醇掺烧的试验研究;此后,这项研究也不曾间断。目前,山西省已能够批量生产甲醇汽车发动机和甲醇汽油,陕西省颁布了甲醇汽油及车用燃料甲醇地方标准,四川、内蒙古等地也在小范围内开始试点。

在市场预期的推动下,拥有煤和天然气的地区掀起了甲醇项目建设热潮。据不完全统计,2005年中国甲醇现有生产能力500万吨/年,在建和拟建的规模约1500吨/年,预计“十一五”末期甲醇产能将达到2000万吨/年左右,其中大部分产能将用于甲醇汽油和制乙烯。

目前,甲醇燃料能否充当替代燃料主要有两种意见:

一种意见认为,中国在甲醇燃料生产和应用技术方面,已经赶上了世界先进水平,并且在山西等地积累了许多经验。甲醇燃料在经济、环保、动力、安全、替代及资源方面具有明显优势,是清洁的替代燃料。有关毒性、材料腐蚀等问题已经解决,甲醇燃料立法并建立标准是当务之急。

另一种意见认为,虽然甲醇汽油试验了这么长时间,但其中有关毒性以及产业化和商业化推广应用中还有很多问题有待解决,应该进行大量的试验分析和工程示范,需要用科学数据为依据才能推向市场应用。而且,目前国家现行汽油标准禁止掺加甲醇,现在推广时机还不成熟。

三、液化天然气将有所发展

液化天然气(以下简称LNG)是优质、高效、安全的清洁燃料。LNG可作为汽车燃料,也可用作城市燃气调峰,还可用作燃料发电,以及市场化工业原料等。目前,中国正在制定LNG发展规划。广东、福建LNG项目将于今明两年投用,浙江、上海、山东、江苏、河北和辽宁LNG项目正在进行前期工作。

四、煤炭液化技术稳步推进

中国是煤炭资源相对丰富的国家,也是世界上最大的煤炭生产国和消费国。在化石能源资源总量中,煤炭所占比例高达95.6%,而石油和天然气分别只占3.2%和1.2%,中国是世界上仅有的几个以煤为主要能源的国家之一。在高油价情况下,煤炭液化技术比较优势明显增加。研究显示,煤制油比煤变电的能源利用效率高出50%以上,是提高能源利用效率的有效途径。

神华集团正在建设煤炭直接液化大型工业生产装置,规划到2007年第一条生产线建成,产能约为110万吨/年;预计到2010年产量将达到500万吨。山东兖矿集团投资的500万吨/年煤制油项目,一期工程100万吨/年生产装置已开工建设。

寻找石油替代能源已成当务之急

尽管石油输出国组织(欧佩克)表示可能在短期内再次提高原油日产限额,但国际市场原油期货价格在上周五(18日)收盘时再次刷新历史最高纪录。面对原油价格可能长期居高不下的情况,有关专家指出,加紧制订寻找石油替代能源的发展战略已成为国际社会的当务之急。

18日,美国纽约商品交易所4月份交货的轻质原油价格终盘上涨32美分,达到每桶56.72美元,刷新了16日创下的每桶56.46美元历史最高收盘纪录。伦敦国际石油交易所北海布伦特原油4月份期货价格上涨53美分,以每桶55.59美元报收,为1988年该期货开始交易以来的最高收盘纪录。另外,国际货币基金组织总裁罗德里戈·拉托19日在访问印度时表示,由于石油供应形势短时期内不可能得到缓解,而对石油的需求又日益增加,因此世界原油价格可能在未来的两年内都将继续维持在高位。

石油是世界工业的血液,目前在世界能源结构中占据首要地位。应该说,石油价格持续走高,无论对石油进口国还是对石油出口国都有不利影响,它将使石油进口国经济发展受到冲击,而石油出口国也无法制定长期经济规划。但是,由于目前石油供求关系及投机炒作等多种因素多重交织在一起,原油市场专家认为,与去年相比,今年油价变化可能更加动荡、更加不可预测。而由于发展中国家技术不发达,能源使用效率低,因此高油价对发展中国家经济的影响远比对发达国家严重。

专家指出,地球上储存的石油终有被耗尽的一天,从目前开始,各国就应该积极考虑几十年后的能源问题,因为一般来说,一种新型能源从研究、发展、示范应用到大规模产业化通常需要至少半个世纪的努力。从总体上看,发展以煤及天然气为基础的液体燃料目前已有长期的发展历史,形成了多种技术途径,有着成熟的工艺示范工程和小规模的生产,在有明确要求和资源、经济合理条件下,能较快地扩大规模,形成产业。此外,以生物质能为基础的生物液体燃料(乙醇和生物柴油)的技术也已经比较成熟。生物质能是可再生能源,在人类化石能源耗竭以后,人类能源只能依靠核能与可再生能源,而核能、太阳能、风能、水能无法直接转化成液体燃料,只有生物质能可生成液体燃料。因此,大力发展生物质燃料有着长远的重大意义。但大规模发展生物质燃料的困难在于,它通常使用粮食和油料作物做原料,从而产生占用耕地的矛盾。此外,与石油替代能源的发展相适应,发展相关的车辆等运输工具也是整个寻找替代能源发展战略的重要组成部分。

实际上,国际社会在寻找石油替代能源方面已经做了长期不懈的努力。自20世纪70年代以来,主要石油消费国已经通过产业结构调整、发展节能技术和提高能源使用效率以及发展替代能源等措施大大降低了经济增长对石油的依赖程度,对高油价的承受能力有所提高。例如,为了逐步减少对石油的依赖,欧盟近年来十分重视可再生能源的开发和利用。根据欧盟相关法律规定,可再生能源占能源市场的份额到2005年必须达到2%,到2010年必须达到5.75%。欧盟在2001年还通过了“鼓励替代能源行动计划”,将生物乙醇和生物柴油两种生物燃料确定为最有市场前景的替代能源。此外,美国政府负责能源事务的官员也已经表示,美国将加大使用天然气的比例,在未来12年内美国将成为全球最大的液态天然气消费国。一些亚洲国家目前也正在寻找石油替代能源领域进行着多方面的合作。

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