【正文】 ........................................ 15 電池的維護(hù) .................................................................................................. 15 5 未來電動(dòng)汽車充電站的發(fā)展方向 .................................................................................... 16 整車充電中的慢速充電方式可以充分利用 ......................................................... 16 換電池模式屬于能源新物流模式 ......................................................................... 16 整車充電中的快充大量發(fā)展將使得電網(wǎng)諧波污染問題突出 ............................. 16 6 結(jié) 論 .............................................................................................................................. 17 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................ 18 致 謝 .................................................................................................................................... 19 1 1 緒論 目前，各國(guó)能源消費(fèi)依然嚴(yán)重依賴石油，而石油儲(chǔ)量有限的事實(shí)向全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。自 2021 年起，中國(guó)取代日本成為僅次于美國(guó)的世界第二大新車消費(fèi)市場(chǎng)。中國(guó)能源問題已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略問題，并成為中國(guó)能源安全戰(zhàn)略的核心內(nèi)容。汽車能源消耗不僅是造成全球石油短缺的主要原因，也是環(huán)境污染和全球溫室氣體排放的重要原因。目前有 80％以上的一氧化碳、 40％以上的氮 氧化物以及20％～ 30％ 的城市顆粒污染物，均來自于機(jī)動(dòng)車尾氣的排放。環(huán)境污染的問題越來越引起我國(guó)的重視，實(shí)現(xiàn)交通能源動(dòng)力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、發(fā)展新能源汽車將是未來汽車行業(yè)發(fā)展的主要方向 [1]。 歐、美、日各國(guó)把發(fā)展新能源汽車作為解決目前能源短缺的重要途徑，但在不同時(shí)期的新能源汽車技術(shù)路徑是不同的?？偟膩砜?，新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)可歸納為：能源逐漸由化石燃料向可再生、低排放甚至零排放的能源形式過渡是基本趨勢(shì)，電能、生物燃料和氫能將是汽車能源的最終解決方案。但在電能、生物燃料和氫能最終替代化石燃料前，汽車能源呈現(xiàn)多元化局面。 新能源汽車技術(shù)將出現(xiàn)多種技術(shù)共存的的局面，先進(jìn)汽油車、先進(jìn)柴油車、混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、天燃?xì)馄?、醇類燃料汽車、燃料電池汽車都將占?jù)一定的市場(chǎng)份額。 但是由于目前汽車新能源汽車技術(shù)繁多，每個(gè)國(guó)家在新能源汽車領(lǐng)域發(fā)展方向有所不同。本課題以此為出發(fā)點(diǎn)，著重分析目前新能源汽車技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，并最終得出電動(dòng)汽車將是未來發(fā)展趨勢(shì)。然而 ,電動(dòng)汽車由于目前在蓄電池技術(shù)上存在著續(xù)航能力不足，充電時(shí)間過長(zhǎng)等問題。通過分析本課題最終提出解決這一問題的主要方案就是加快充電站的建設(shè)，并且充電站建設(shè) 將是以更換電池為主，整車充電為輔 的運(yùn)營(yíng)模式。 2 2 汽車新能源技術(shù) 的種類 天然氣汽車 天然氣汽車又被稱為 “藍(lán)色動(dòng)力 ”汽車 ，由于天然氣儲(chǔ)量在我國(guó)非?？捎^，加上近幾年國(guó)家的大力開發(fā)以及天然氣管道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的完逐步完善，天然氣汽車將是未來十幾年新能源發(fā)展的主要過渡產(chǎn)品。目前按存儲(chǔ)天然氣的壓力和形態(tài)可分為：壓縮天然氣汽車、常壓天然氣汽車、液化天然氣汽車、吸附天然氣汽車。按燃料的組成與應(yīng)用可分為：?jiǎn)稳剂掀嚒?CNG— 汽油兩用燃料汽車、 CNG— 柴油雙燃料汽車。按燃料供給的控制方式分為：機(jī)械控制式天然氣汽車、機(jī)電聯(lián)合控制式天然氣汽車、電控式天然氣 汽車。 目前各國(guó)天然氣加氣站基本上沒有形成網(wǎng)絡(luò)，所以，壓縮天然氣汽車大部分是在汽油機(jī)或柴油機(jī)的基礎(chǔ)上改造的兩用燃料汽車。目前廣泛使用的就是 CNG— 汽油兩用燃料汽車。 CNG— 汽油兩用燃料汽車 所謂的 CNG—汽油兩用燃料汽車，就是將原來的燃料供給系統(tǒng)保留不變，增加一套“車用壓縮天然氣裝置。改裝后的汽車油氣兩種燃料轉(zhuǎn)換非常方便，即可使用原來的汽油工作，也可以用天然氣工作，但不能同時(shí)使用。“車用壓縮天然氣裝置”由天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 3 個(gè)系統(tǒng)組成。天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng)主要由充氣閥、 高壓截止閥、天然氣儲(chǔ)氣瓶、高壓管線、高壓接頭、壓力傳感器及氣量顯示器等組成；天然氣供給系統(tǒng)主要由天然氣濾清器、天然氣高壓電磁閥、減壓調(diào)節(jié)閥、混合器等組成；油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要由油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)、天然氣電磁閥、汽油電磁閥等組成 [2]。 目前我國(guó)使用的 CNG 汽車 ,有機(jī)械控制式和機(jī)電控制式兩大類。機(jī)電控制式車用壓縮天然氣裝置工作原理方塊圖如圖 所示。充氣站將壓縮天然氣 ,通過充氣閥充入儲(chǔ)氣瓶至 20mpa。當(dāng)使用天然氣作燃料時(shí)，手動(dòng)截止閥打開，安裝在駕駛室內(nèi)的汽油燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“氣”的位置，此時(shí)天燃?xì)怆姶砰y打開 ，汽油電磁閥關(guān)閉，儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)的 20mpa 高壓天然氣通過高壓管路進(jìn)入減壓調(diào)節(jié)器減壓，再通過低壓管路、動(dòng)力閥，進(jìn)入混合器，并與經(jīng)空氣濾清器進(jìn)入的空氣混合，經(jīng)化油器通道進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸燃燒。減壓調(diào)節(jié)器與混合器相匹配，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種不同工況產(chǎn)生不同的真空度，自動(dòng)調(diào)節(jié)減壓調(diào)節(jié)器的供氣量，并使天然氣與空氣均勻混合，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的使用要求。 3 圖 CNG— 汽油兩用燃料汽車工作原理方塊圖 當(dāng)使用汽油作燃料時(shí)，將油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“油”的位置，此時(shí)天然氣電磁閥 關(guān)閉，汽油電磁閥打開，汽油通過汽油電磁閥進(jìn)入化油器，并吸入氣缸燃料。有的CNG 汽車用晶體管電動(dòng)油泵代替汽油電磁閥，其性能基本相同。 電控噴射天然氣汽車 由目前市面上大部分汽車使用的汽車都是電控噴射的汽油車，因此汽油電噴兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)改裝系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。 電控噴氣燃料供給形式有兩大類：缸外供氣方式和缸內(nèi)供氣方式。缸外供氣方式是將氣體燃料噴射到進(jìn)氣門之間的進(jìn)氣道或進(jìn)氣管中。缸內(nèi)噴射是指將氣體燃料直接噴到氣缸內(nèi)，噴氣閥裝在汽缸蓋上。 從工作原理來看電控噴氣系統(tǒng)由空氣供給系統(tǒng)、燃?xì)夤┙o系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大 部分組成?？諝夤┙o系統(tǒng)主要包括空氣濾清器、進(jìn)氣管和進(jìn)氣歧管等。這些部件與一般發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣供給系統(tǒng)基本相同；燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)氣瓶、燃?xì)膺^濾器、調(diào)壓器、噴氣閥和輸氣管線等；控制系統(tǒng)主要包括傳感器、電控單元和執(zhí)行元件。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，空氣自空氣濾清器吸入后，經(jīng)進(jìn)氣管、節(jié)流閥體、進(jìn)氣門，進(jìn)入氣缸。氣體燃料從儲(chǔ)氣瓶輸出后，經(jīng)燃?xì)膺^濾器濾去雜質(zhì)，再經(jīng)過減壓閥降至所需求的壓力，最后電控系統(tǒng)中的電控單元根據(jù)各種傳感器隨時(shí)傳來的信息，經(jīng)過分析處理、計(jì)算出與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況相對(duì)應(yīng)的最佳供氣量，并向燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的噴氣閥 發(fā)出控制指令。 天然氣氣路 充氣閥 儲(chǔ)氣瓶 手動(dòng)截止閥 高壓電磁閥 減壓調(diào)節(jié)閥 動(dòng)力調(diào)節(jié)閥 混合器 化油器 油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān) 控制電路 汽油油路 油箱 汽油泵 汽油電磁閥 空氣濾 4 液化石油氣汽車 液化石油氣 (簡(jiǎn)稱 LPG)的主要成分是丙烷 C3H8，此外還含有少量的丙烷 C4H10，丙烷 C3H6 和丁烯 C4H8，作為車用燃料來說，液化石油氣的能量密度比天然氣大，在中小型汽車上推廣比較容易。 目前，對(duì)于 LPG 加氣站不足的地區(qū)，還不具備發(fā)展純 LPG 汽車的條件，大多數(shù)國(guó)家仍以發(fā)展液化石油氣 — 汽油兩用燃料汽車為主。 由于液化氣和天然氣的性質(zhì)相似決定了它們的結(jié)構(gòu)相似性，故液化石油氣汽車的主要專用部件與天然氣汽車大部分一致。液化石油氣汽車與天然氣汽車的主要區(qū)別在于液化石油氣汽車必 須有蒸發(fā)調(diào)壓器。所謂 LPG 蒸發(fā)調(diào)壓器是集預(yù)熱、蒸發(fā)、減壓、調(diào)壓功能于一體， LPG 被發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水加熱后蒸發(fā)氣化，再經(jīng)減壓達(dá)到接近大氣壓時(shí)供發(fā)動(dòng)機(jī)使用。 醇類汽車 醇類汽車就是以甲醇、乙醇等醇類物質(zhì)為燃料的汽車，使用比較廣泛的是乙醇，乙醇來源廣泛，制取技術(shù)成熟，最新的一種利用纖維素原料生產(chǎn)乙醇的技術(shù)其可利用的原料幾乎包括了所有的農(nóng)林廢棄物、城市生活有機(jī)垃圾和工業(yè)有機(jī)廢棄物。目前醇類汽車多使用乙醇與汽油或柴油以任意比例摻和的靈活燃料驅(qū)動(dòng)，既不需要改造發(fā)動(dòng)機(jī)，又起到良好的節(jié)能、降污效果，但這種摻和燃料要獲得 與汽油或柴油相當(dāng)?shù)墓β剩仨毤哟笕加蛧娚淞?，?dāng)摻醇率大于 15%— 20%時(shí)，應(yīng)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比和點(diǎn)火提前角。乙醇燃料理論空燃比低，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)要求不高，自燃性能差，辛烷值高，有較高的抗爆性，揮發(fā)性好，混合氣分布均勻，熱效率較高，汽車尾氣污染可減少 30%以上。 目前醇類燃料在汽車上的燃燒方式可分為摻燒和純燒兩種方式。 (1) 摻燒是目前醇類汽車使用的主要方式。因?yàn)槭褂梅奖悴⑶覠o(wú)需對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做改動(dòng)因此受到廣泛使用。 (2) 在純燒醇類燃料時(shí)，應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行必要的改動(dòng) ：① 混合氣的形成裝置必須與醇較低的熱值及較少 的空氣需要量相適應(yīng) ；② 加大輸油泵的供油能力，以避免氣阻 ；③ 采用高壓縮比以充分利用醇高辛烷值的特性 ；④ 更合適的混合氣形成裝置 ；⑤ 火花塞和火花塞間隙的選擇，壓縮比提高后，宜采用冷型火花塞 ；⑥ 解決冷啟動(dòng)不利的因素 ；⑦ 加大燃料箱，以保證必要續(xù)航里程 ；⑧ 改善有關(guān)零部件的抗腐蝕性和抗溶脹性等。 5 目前醇類燃料在柴油車上的使用比較復(fù)雜。由于醇類易于自然吸水且相對(duì)密度小于柴油，故與柴油的互溶性較差。此外，醇類十六烷值很低著火性能很差，使得醇類用作壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料比用作點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料困難。因此再將醇類燃料在柴油車上使用時(shí)，必 須采用預(yù)混的方法，就是在進(jìn)氣管上加裝一個(gè)醇燃料引入器，將醇燃料引入器進(jìn)入進(jìn)氣管的醇燃料迅速霧化、蒸發(fā)并與空氣混合，壓縮行程接近終了時(shí)，柴油從噴油器噴入氣缸，引燃醇燃料空氣預(yù)混合氣。 氫燃料汽車 氫是清潔燃料，采用氫氣作燃料，只需略加改動(dòng)常規(guī)火花塞點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)， 就可以使用。 其燃燒效率比汽油高，混合氣可以較大程度地變稀，所需點(diǎn)火能量小，有利于節(jié)約燃料。氫氣也可以加入其它燃料 (如 CNG)中，用于提高效率和減少 N02排放。氫的質(zhì)量能量密度是各種燃料中最高的一種，但體積能量密度最低，其最大的使用障礙是儲(chǔ)存和安 全問題 [3]。 汽車使用氫燃料較簡(jiǎn)單的技術(shù)是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管里進(jìn)行預(yù)混，經(jīng)過進(jìn)氣道在進(jìn)氣形成送入氣缸，由火花塞或電熱塞引燃，也可以用柴油引燃。由于氫的分子量很小，在等能量情況下，氣態(tài)氫比甲烷等其他氣體占的體積大，因此機(jī)外混合的容積效率低，功率只有原來石油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的 80%左右；混合氣在進(jìn)氣行程進(jìn)入氣缸，又經(jīng)過壓縮行程的作用，氫與空氣的混合時(shí)間時(shí)間較長(zhǎng)，又較容易從外界創(chuàng)造條件促進(jìn)混合氣混合均勻，因此混合氣的品質(zhì)容易保證，但這種汽車的動(dòng)力性較低，易產(chǎn)生回火，綜合性能較差。盡管預(yù)混技術(shù)簡(jiǎn)單，發(fā)動(dòng)機(jī)變動(dòng)較小，也可以采 用一些措施來提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率及避免回火，然而汽車的綜合性能難以達(dá)到較高水平。 理論分析、試驗(yàn)結(jié)果及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)都表明，采用缸內(nèi)形成混合氣的氫燃料汽車的動(dòng)力性、熱效率及燃料經(jīng)濟(jì)性都明顯地優(yōu)于使用石油燃料的汽車。噴氫器是實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)直噴的重要條件。壓縮行程開始后，氣缸內(nèi)氣體壓力是逐步上升的，在壓縮行程初期、中期或末期噴入缸內(nèi)氫氣壓力也必須是不同的，壓力高低需要與缸內(nèi)氣體壓力相適應(yīng)。 電動(dòng)汽車是以電力作為能源，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車。在外型上電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的汽車并無(wú)顯著區(qū)別，它們的主要區(qū)別在于動(dòng)力源和驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)。目前電動(dòng)汽車的種類主要包括：純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以及燃料電池電動(dòng)汽車三類。純電動(dòng)汽車完全由蓄電池提供電能，經(jīng)過電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)汽車行駛，如果一輛電動(dòng)汽車同時(shí)采用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，就構(gòu)成了所謂混合型電動(dòng)汽車或稱混合動(dòng) 6 力汽車；如果采用燃料電池作為電源就稱為燃料電池汽車。 由于電能是二次能源，它