【正文】 .................................................... 15 電池的維護(hù) .................................................................................................. 15 5 未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)充電站的發(fā)展方向 .................................................................................... 16 整車(chē)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(chē)充電中的快充大量發(fā)展將使得電網(wǎng)諧波污染問(wèn)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(lài)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 2022 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(chē)消費(fèi)市場(chǎng)。中國(guó)能源問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題，并成為中國(guó)能源安全戰(zhàn)略的核心內(nèi)容。汽車(chē)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(lái)自于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣的排放。環(huán)境污染的問(wèn)題越來(lái)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(chē)將是未來(lái)汽車(chē)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(chē)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(chē)技術(shù)路徑是不同的?？偟膩?lái)看，新能源汽車(chē)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(guò)渡是基本趨勢(shì)，電能、生物燃料和氫能將是汽車(chē)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(chē)能源呈現(xiàn)多元化局面。新能源汽車(chē)技術(shù)將出現(xiàn)多種技術(shù)共存的的局面，先進(jìn)汽油車(chē)、先進(jìn)柴油車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、天燃?xì)馄?chē)、醇類(lèi)燃料汽車(chē)、燃料電池汽車(chē)都將占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。 但是由于目前汽車(chē)新能源汽車(chē)技術(shù)繁多，每個(gè)國(guó)家在新能源汽車(chē)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(chē)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，并最終得出電動(dòng)汽車(chē)將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。然而 ,電動(dòng)汽車(chē)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(guò)長(zhǎng)等問(wèn)題。通過(guò)分析本課題最終提出解決這一問(wèn)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(chē)充電為輔的運(yùn)營(yíng)模式。 2 2 汽車(chē)新能源技術(shù) 的種類(lèi) 天然氣汽車(chē) 天然氣汽車(chē)又被稱(chēng)為 “藍(lán)色動(dòng)力 ”汽車(chē) ，由于天然氣儲(chǔ)量在我國(guó)非?？捎^(guān)，加上近幾年國(guó)家的大力開(kāi)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(chē)將是未來(lái)十幾年新能源發(fā)展的主要過(guò)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(chē)、常壓天然氣汽車(chē)、液化天然氣汽車(chē)、吸附天然氣汽車(chē)。按燃料的組成與應(yīng)用可分為：?jiǎn)稳剂掀?chē)、 CNG— 汽油兩用燃料汽車(chē)、 CNG— 柴油雙燃料汽車(chē)。按燃料供給的控制方式分為：機(jī)械控制式天然氣汽車(chē)、機(jī)電聯(lián)合控制式天然氣汽車(chē)、電控式天然氣汽車(chē)。 目前各國(guó)天然氣加氣站基本上沒(méi)有形成網(wǎng)絡(luò)，所以，壓縮天然氣汽車(chē)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(chē)。目前廣泛使用的就是 CNG— 汽油兩用燃料汽車(chē)。 CNG— 汽油兩用燃料汽車(chē) 所謂的 CNG—汽油兩用燃料汽車(chē)，就是將原來(lái)的燃料供給系統(tǒng)保留不變 ，增加一套“車(chē)用壓縮天然氣裝置。改裝后的汽車(chē)油氣兩種燃料轉(zhuǎn)換非常方便，即可使用原來(lái)的汽油工作，也可以用天然氣工作，但不能同時(shí)使用。“車(chē)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(xiàn)、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(kāi)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(chē) ,有機(jī)械控 制式和機(jī)電控制式兩大類(lèi)。機(jī)電控制式車(chē)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(guò)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(kāi)，安裝在駕駛室內(nèi)的汽油燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)扳到“氣”的位置，此時(shí)天燃?xì)怆姶砰y打開(kāi)，汽油電磁閥關(guān)閉，儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)的 20mpa 高壓天然氣通過(guò)高壓管路進(jìn)入減壓調(diào)節(jié)器減壓，再通過(guò)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(mǎn)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(chē)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(kāi)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(kāi)，汽油通過(guò)汽油電磁閥進(jìn)入化油器，并吸入氣缸燃料。有的CNG 汽車(chē)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(chē) 由目前市面上大部分汽車(chē)使用的汽車(chē)都是電控噴射的汽油車(chē)，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(lèi)：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(mén)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(lái)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^(guò)濾器、調(diào)壓器、噴氣閥和輸氣管線(xiàn)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(guò)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(mén)，進(jìn)入氣缸。氣體燃料從儲(chǔ)氣瓶輸出后，經(jīng)燃?xì)膺^(guò)濾器濾去雜質(zhì)，再經(jīng)過(guò)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(lái)的信息，經(jīng)過(guò)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(kāi)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(chē) 液化石油氣 (簡(jiǎn)稱(chēng) 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(chē)用燃料來(lái)說(shuō)，液化石油氣的能量密度比天然氣大，在中小型汽車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)的主要專(zhuān)用部件與天然氣汽車(chē)大部分一致。液化石油氣汽車(chē)與天然氣汽車(chē)的主要區(qū)別在于液化石油氣汽車(chē)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(lèi)汽車(chē) 醇類(lèi)汽車(chē)就是以甲醇、乙醇等醇類(lèi)物質(zhì)為燃料的汽車(chē)，使用比較廣泛的是乙醇，乙醇來(lái)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(lèi)汽車(chē)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?，必須加大燃油噴射量，?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(chē)尾氣污染可減少 30%以上。 目 前醇類(lèi)燃料在汽車(chē)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(lèi)汽車(chē)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(lèi)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(lèi)燃料在柴油車(chē)上的使用比較復(fù)雜。由于醇類(lèi)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(lèi)十六烷值很低著火性能很差，使得醇類(lèi)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(lèi)燃料在柴油車(chē)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(chē) 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(wèn)題 [3]。 汽車(chē)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(guò)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(lái)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(guò)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(chē)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(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率及避免回火，然而汽車(chē)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(chē)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(chē)。噴氫器是實(shí)現(xiàn)缸內(nèi)直噴的重要條件。壓縮行程開(kāi)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(chē) 電動(dòng)汽車(chē)是以電力作為能源，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。在外型上電動(dòng)汽車(chē)與傳統(tǒng)的汽車(chē)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(chē)的種類(lèi)主要包括：純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)以及燃料電池電動(dòng)汽車(chē)三類(lèi)。純電動(dòng)汽車(chē)完全由蓄電池提供電能，經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛，如果一輛電動(dòng)汽車(chē)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(chē)或稱(chēng)混合動(dòng) 6 力汽車(chē)；如果采用 燃料電池作為電源就稱(chēng)為燃料電池汽