【正文】 廣 (1～ 1000MW)，因此可應(yīng)用的產(chǎn)品也多。 (4)低噪音。發(fā)電主體一般不含回轉(zhuǎn)機(jī)件，沒(méi)有噪音問(wèn)題。 (5)免充電。一般電池系將能源貯藏于電池本體中，待用完后即需舍棄或重新充電，以恢復(fù)電力。而燃料電池的能源是由燃料中的化學(xué)能所提供，不含在電池本體結(jié)構(gòu)中，因此只要燃料源源不斷地供應(yīng)，燃料電池便可以不停地發(fā)電。 (6)原料多。只要含有氫原子的化石 能源如天然氣、石油、煤炭等氣化產(chǎn)物，或是沼氣、酒精、甲醇等，都可作為燃料電池的能源進(jìn)料。氫元素是地球上儲(chǔ)量最多的元素之一。 燃料電池電動(dòng)汽車缺點(diǎn)也是明顯的 : (1)成本高。就燃料電池所使用的材料而言， 使用鉑為催化劑，而鉑的價(jià)格大約是黃金的 2 倍。 (2)續(xù)駛里程低。燃料電池電動(dòng)汽車氫燃料是以壓縮氫氣為主，受車體的載運(yùn)量所限，每次充填量?jī)H約 ～ ，尚不足以滿足現(xiàn)今汽車單程可跑 480～ 650km 的續(xù)航力。 (3)易燃易爆。氫氣十分易燃和易爆，因此必須小心處理。在燃料電池的商業(yè)應(yīng)用中，如何安全配送氫氣燃 料成為一個(gè)主要障礙。 （二）、 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（ HEV） 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車一般是指在一輛汽車中同時(shí)采用了電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)，再加上蓄電池的電動(dòng)汽車，是一種具有油電 2 種動(dòng)力源的新車型。它采用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī) 2 種動(dòng)力，將西 安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 4 現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)與一定容量的儲(chǔ)能器件 (如高性能電池或超級(jí)電容 )，通過(guò)先進(jìn)控制系統(tǒng)相結(jié)合，提供車輛行駛所需要的動(dòng)力。與傳統(tǒng)燃油汽車相比較，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車采用傳統(tǒng)燃料，同時(shí)配以電動(dòng)機(jī)來(lái)改善低速動(dòng)力輸出和燃油消耗，在油耗、排放等方面有較大程度的改善。但混合動(dòng)力電動(dòng)汽車仍然依賴石油，并且成本要比傳統(tǒng)車型高出 20 多萬(wàn)元。隨著控制策略的提高、發(fā)動(dòng)機(jī)工況的優(yōu)化，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在系統(tǒng)效率和整車的節(jié)油率上將得到大幅度提升。在現(xiàn)階段新能源汽車的發(fā)展中占有很大的份量和較廣闊的市場(chǎng)前景。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車汽車具有如下優(yōu)點(diǎn) : (1)續(xù)駛里程較長(zhǎng)。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車將燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能器件 (蓄電池、超級(jí)電容 )組合在一起，它們之間的良好匹配和優(yōu)化控制，大大提升了續(xù)駛里程，可達(dá)到燃油汽車水平。 (2)能量利用率較高。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車通過(guò)控制策略使燃油發(fā)動(dòng)機(jī)以低油耗、少污染的最優(yōu)工況工作。當(dāng)車輛需要大功率，而燃油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不足時(shí)， 由儲(chǔ)能器件來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充；當(dāng)車輛負(fù)荷減少時(shí)，富余的功率又可轉(zhuǎn)換為電能給儲(chǔ)能器件充電，方便地回收汽車減速和制動(dòng)時(shí)的剩余能量，提高了能量的利用效率。在繁華市區(qū)，可節(jié)油 15%～ 20%。 (3)低排放。由于可采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，在人口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等地可用純電動(dòng)方式行駛，實(shí)現(xiàn)零排放。 (4)使用壽命較長(zhǎng)。采用整車控制策略，可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過(guò)充、過(guò)放，延長(zhǎng)其使用壽命，降低成本。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的缺點(diǎn)如下 : (1)存在觸電安全隱患。目前，大多數(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車使用高電壓儲(chǔ)能器件，當(dāng)電線暴露時(shí)，司機(jī)會(huì) 有觸電危險(xiǎn)。 (2)寒冷條件效率不佳。在寒冷條件下，混合動(dòng)力汽車電池化學(xué)反應(yīng)受到影響，工作效率表現(xiàn)不佳。 (3)維護(hù)費(fèi)用較高?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車維修保養(yǎng)費(fèi)用相對(duì)較貴，而且目前的授權(quán)服務(wù)站較少，配件成本高，且很難找到。 (4)成本較高?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車擁有 2 套動(dòng)力，再加上整車管理控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度較大，價(jià)格較高。 1 臺(tái)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車成本要比傳統(tǒng)車型高出 10～ 20萬(wàn)元。 （三）、純電動(dòng)汽車（ PEV） 純電動(dòng)汽車是以動(dòng)力蓄電池作為動(dòng)力源，利用牽引變流器以及大功率異步電動(dòng)機(jī)， 將動(dòng)力蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，進(jìn)而 通過(guò)傳動(dòng)裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)整個(gè)車輛，是具有零排放、無(wú)污染、完全符合環(huán)保要求的新能源車型。其實(shí)早在 1873 年，英國(guó)人羅伯特 ?戴維森就制造出了世界上第一臺(tái)電動(dòng)汽車，采用的是不可充電的玻璃封裝蓄電池。這比德國(guó)人戴姆勒和本茨發(fā)明的燃油汽車早了 10 年以上。進(jìn)入 20 世紀(jì)以后，由于內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，燃油汽車開(kāi)始普及，致使電動(dòng)汽車呈萎縮狀態(tài)。但隨著石油資源的緊張和電池技術(shù)的發(fā)展，純電動(dòng)汽車在性能和經(jīng)濟(jì)性方面已逐步接近傳統(tǒng)燃油汽車并開(kāi)始在世界范圍內(nèi)得到使用。預(yù)計(jì)不久的將來(lái)，隨著電池技術(shù)革新、配套設(shè)施的建成、成熟標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)政策的出臺(tái) ，純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程將得到大幅提高，同時(shí)成本也將大幅下降。低能耗、零排放的純電動(dòng)汽西 安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 車必將大規(guī)模普及，具有巨大的市場(chǎng)發(fā)展空間。 純電動(dòng)汽車具有如下優(yōu)點(diǎn) : (1)零排放。純電動(dòng)汽車使用電能，在行駛中無(wú)廢氣排出，不污染環(huán)境。 (2)能源利用率高。有研究表明，同樣的原油經(jīng)過(guò)粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車，其能量利用效率比經(jīng)過(guò)精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車要高。 (3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。因使用單一的電能源，純電動(dòng)汽車省去了油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃汽油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī) 和控制器的成本更低，其電控系統(tǒng)相比混合動(dòng)力電動(dòng)車也大為簡(jiǎn)化。 (4)噪聲小。純電動(dòng)汽車在行駛過(guò)程中振動(dòng)及噪聲小，車廂內(nèi)外十分安靜。 (5)原料廣。純電動(dòng)汽車使用的電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力等，解除了人們對(duì)石油資源日見(jiàn)枯竭的擔(dān)心。 (6) 移峰填谷。對(duì)于發(fā)電企業(yè)和電力公司來(lái)說(shuō)，純電動(dòng)汽車的電池可在夜間利用電網(wǎng)的廉價(jià)“谷電”進(jìn)行充電，可以平抑電網(wǎng)的峰谷差，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用 ,大大提高經(jīng)濟(jì)效益。 受現(xiàn)階段電池技術(shù)、配套設(shè)施及相關(guān)政策等的影響，純電動(dòng)汽車缺點(diǎn)如下 : (1)續(xù)駛里程短。純電動(dòng)汽車每 次充電所能行駛的里程短。裝載與汽油質(zhì)量相同的鉛酸蓄電池的純電動(dòng)汽車，其續(xù)駛里程僅為燃油汽車的 1/70。 (2)成本極高。蓄電池及電機(jī)控制器價(jià)格昂貴是純電動(dòng)汽車成本高的主要原因。目前， 1 臺(tái)售價(jià) 90 萬(wàn)元的純電動(dòng)公交車，光蓄電池成本就達(dá) 30 萬(wàn)元，占了整車成本的 1/3。 (3)充電時(shí)間長(zhǎng)。純電動(dòng)汽車 1 次充電完成需要 6～ 10h。當(dāng)然現(xiàn)在有快速充電設(shè)備，采用大電流充電，可實(shí)現(xiàn) 20min內(nèi)充滿整車 70%的電量，但對(duì)蓄電池的壽命有較大影響。 (4)維護(hù)費(fèi)用較高。同混合動(dòng)力電動(dòng)汽車一樣，純電動(dòng)汽車維修保養(yǎng)成本較高，而且目前沒(méi)有授權(quán) 服務(wù)站。 (5)蓄電池壽命短。目前電池技術(shù)有待革新，動(dòng)力蓄電池的壽命短，大約 3 年就得更換。 三、發(fā)展電動(dòng)汽車的必要性 我國(guó)大城市的大氣污染已不能忽視，汽車排放是主要污染源之一，我國(guó)已有 16 個(gè)城市被列入全球大氣污染最嚴(yán)重的 20 個(gè)城市之中。我國(guó)現(xiàn)今人均汽車是每 1000 人平均 10輛汽車，但石油資源不足，每年已進(jìn)口幾千萬(wàn)噸石油，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā) 展，假如中國(guó)人均汽車持有量達(dá)到現(xiàn)在全球水平 —— 每 1000 人有 110 輛汽車，我國(guó)汽車持有量將成 10 倍地增加，石油進(jìn)口就成為大問(wèn)題。因此在我國(guó)研究發(fā)展電動(dòng)汽車不是一個(gè)臨時(shí)的短期措施，而是意義重大的、長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略考慮。純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車正在引發(fā)一場(chǎng)世界汽車工業(yè)的革命。最近的電動(dòng)汽車，燃料費(fèi)僅為傳統(tǒng)汽車的 1/3，與此同時(shí)出現(xiàn)的混合動(dòng)力汽車，如果除去 CO2 的話，可以認(rèn)為其排氣量滿足了該領(lǐng)域無(wú)污染的要求。發(fā)展電動(dòng)汽車的必要性可以從社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)方面進(jìn)行考量。 西 安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 6 （一）、社會(huì)效益 污染 小 純電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車在本質(zhì)上是一種零排放汽車，一般無(wú)直接排放污染物，間接污染物主要產(chǎn)生于非可再生能源的發(fā)電與氫氣制取過(guò)程。其污染物可以采取集中治理的方法加以控制；混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在純電動(dòng)行駛模式下同樣具有零排放的效果，同時(shí)由于減少了燃油消耗 , CO2 排放可降低 30%以上。另外，電動(dòng)汽車比同類燃油車輛噪聲也低 5 分貝以上，大規(guī)模推廣電動(dòng)汽車將大幅度降低城市噪音的危害。 節(jié)約能源 電動(dòng)汽車的研究表明，其能源效率已超過(guò)汽油機(jī)汽車。特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車更加適宜。電 動(dòng)汽車停止時(shí)不消耗電量，在制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速時(shí)能量的再利用。據(jù)測(cè)算，傳統(tǒng)燃油的平均能量利用率僅為 14%左右，采用混合動(dòng)力技術(shù)后，能量利用率可以提高 30%以上。純電動(dòng)汽車可以利用電網(wǎng)夜間波谷充電，提高電網(wǎng)的綜合效率。 優(yōu)化能源消耗結(jié)構(gòu) 目前，我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)挠土舷募s占石油總消耗的一半，電動(dòng)汽車的應(yīng)用可有效地減少對(duì)石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。由于電動(dòng)汽車具有能源來(lái)源多元化的特點(diǎn)，各種可再生能源可以轉(zhuǎn)化為電能或氫能加以有效利用；同時(shí)，利用電網(wǎng)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行 充電，增加電力在交通能源領(lǐng)域中的應(yīng)用，減少對(duì)石油資源的依賴，優(yōu)化交通能源構(gòu)成。 （二）、經(jīng)濟(jì)效益 以南方電網(wǎng)在深圳的試點(diǎn)為例，如果為比亞迪汽車公司產(chǎn)的 E6 純電動(dòng)汽車進(jìn)行充電 ,快充 2 個(gè)小時(shí)可充電 57 度 , 行駛 300km。按照目前普通商業(yè)電價(jià)計(jì)算，峰期每度電 元，行駛 300km 只需 元；若利用谷期進(jìn)行充電的話，單價(jià)只有 元，充滿一次電，僅需 元。南方電網(wǎng)深圳試點(diǎn)報(bào)告內(nèi)容顯示，如按照傳統(tǒng)的燃料汽車來(lái)核算成本，每 L 汽油 (深圳 ) 元、每 100km 油耗 8L計(jì)算，行駛 300km 就需要 元。約相當(dāng)于峰期充電費(fèi)用的 3 倍，谷期充電費(fèi)用的 13 倍。上海目前混合動(dòng)力公交車每行駛1km 只需耗電 度，按照夜間半價(jià)電價(jià)計(jì)算 ,以每天行駛里程約 200km 計(jì)算 ,每天能源開(kāi)支不到百元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于普通公交車使用柴油的能源支出。 四、我國(guó)電動(dòng)汽車的最新進(jìn)展 我國(guó)發(fā)展電動(dòng)汽車不是從最近開(kāi)始的，而是從 20 世紀(jì) 90 年代初期就已經(jīng)開(kāi)始的， 也就是說(shuō)是從第 8 個(gè)“五年計(jì)劃”開(kāi)始，當(dāng)時(shí)的計(jì)委就啟動(dòng)了電動(dòng)汽車的計(jì)劃，到現(xiàn)在已經(jīng)西 安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 將近 20 年了。從一開(kāi)始就明確提出來(lái) ,我們要發(fā)展電動(dòng)汽車，從 2021 年開(kāi)始也叫“ 電動(dòng)汽車專項(xiàng)”，只是到目前“十一五”，才叫“節(jié)能與新能源專項(xiàng)”。經(jīng)過(guò)將近 20 年的發(fā)展，我們?cè)陔妱?dòng)汽車方面已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 2021 年 5 月份在上海世博會(huì)， 1000 輛各類電動(dòng)汽車投入商業(yè)化運(yùn)行，世博會(huì)館 平方公里的區(qū)域是它們的主要活動(dòng)區(qū)。園區(qū)內(nèi) 500輛純電動(dòng)和燃料電池轎車和觀光車承擔(dān)了園區(qū)公共交通零排放的任務(wù)。截至 8 月底，入園觀眾達(dá)到 4737 萬(wàn)人，零排放公共交通乘用達(dá)到了 萬(wàn)次，平均每天乘坐 657170 人次，其運(yùn)行強(qiáng)度達(dá)到上海公交園外的 10 倍，自動(dòng)電池更換運(yùn)行穩(wěn)定，燃料氣體供應(yīng)保障有序。通 過(guò)示范運(yùn)行，也培養(yǎng)和鍛煉了一支電動(dòng)汽車運(yùn)營(yíng)保障隊(duì)伍，包括 2021 多名駕駛員，幾百名維護(hù)保養(yǎng)、調(diào)度管理和服務(wù)人員，吸引了數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的電動(dòng)汽車愛(ài)好者的關(guān)注。 電池是電動(dòng)汽車發(fā)展的首要關(guān)鍵，汽車動(dòng)力電池難在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”等三個(gè)要求上。要想在較大范圍內(nèi)應(yīng)用電動(dòng)汽車，要依靠先進(jìn)的蓄電池，經(jīng)過(guò) 10 多年的篩選，現(xiàn)在普遍看好的氫鎳電池，鐵電池，鋰離子和鋰聚合物電池。氫鎳電池單位重量?jī)?chǔ)存能量比鉛酸電池多一倍，其它性能也都優(yōu)于鉛酸電池。但目前價(jià)格為鉛酸電池的 45 倍，正在大力攻關(guān)讓它降下來(lái)。鐵電 池采用的是資源豐富、價(jià)格低廉的鐵元素材料，成本得到大幅度降低，也有廠家采用。鋰是最輕、化學(xué)特性十分活潑的金屬，鋰離子電池單位重量?jī)?chǔ)能為鉛酸電池的 3 倍，鋰聚合物電池為 4 倍，而且鋰資源較豐富，價(jià)格也不很貴，是很有希望的電池。我國(guó)在鎳氫電池和鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)方面均取得了快速的發(fā)展。電動(dòng)汽車其他有關(guān)的技術(shù)，近年都有巨大的進(jìn)步，如：交流感應(yīng)電機(jī)及其控制，稀土永磁無(wú)刷電機(jī)及其控制，電池和整車能量管理系統(tǒng)，智能及快速充電技術(shù)，低阻力輪胎，輕量和低風(fēng)阻車身，制動(dòng)能量回收等等，這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)汽車日見(jiàn)完善和走向?qū)嵱?化。從目前關(guān)鍵的零部件的技術(shù)發(fā)展看，電池、電動(dòng)機(jī)方面都已經(jīng)達(dá)到了可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)階段。不久前，科技部和財(cái)政部，以及工信部出臺(tái)了電動(dòng)汽車的刺激方案。最近，工信部提出了汽車振興方案，發(fā)出了明確的信息，就是要往電動(dòng)汽車方面發(fā)展。我國(guó)已分別在北京、天津、上海、大連建立起包括電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的 6 個(gè)公共檢測(cè)中心 ( 基地 )和試驗(yàn)平臺(tái)；已在北京、武漢、天津、威海等幾個(gè)城市開(kāi)展電動(dòng)汽車商業(yè)化試驗(yàn)示范運(yùn)營(yíng)，共有 60 多輛電動(dòng)汽車正以各種形式進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。 （一）、 燃料電 池電動(dòng)汽車技術(shù)處于新的突破前期，正在成為新的研發(fā)重點(diǎn) 近年來(lái)，我國(guó)燃料電池汽車的發(fā)展方興未艾，清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)已分別開(kāi)發(fā)出與國(guó)際水平相接近的燃料電池電動(dòng)客車和電動(dòng)轎車，整車操控性能、行駛性能、安全性能、燃料利用率等均達(dá)到國(guó)