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正文內(nèi)容

電動汽車技術畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-07-24 15:17 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 遠比我國更多的資金和人力,已投入批量生產(chǎn)的電動汽車產(chǎn)品也寥寥無幾。隨著全球能源危機的不斷加深,石油資源的日趨枯竭以及大氣污染、全球氣溫上升的危害加劇,各國政府及汽車企業(yè)普遍認識到節(jié)能和減排是未來汽車技術發(fā)展的主攻方向,發(fā)展電動汽車將是解決這二個技術難點的最佳途徑。 現(xiàn)代電動汽車一般可分為三類:純電動汽車(PEV)、混合動力汽車(HEV)、燃料電池電動汽車(FCEV)。但是近幾年在傳統(tǒng)混合動力汽車的基礎上,又派生出一種外接充電式(PlugIn)混合動力汽車,簡稱PHEV。本文將電動汽車技術研發(fā)的若干問題和趨勢,作簡要的介紹和評述。 1. 純電動汽車(PEV) 純電動汽車是指完全由動力蓄電池提供電力驅(qū)動的電動汽車,雖然它已有134年的悠久歷史,但一直僅限于某些特定范圍內(nèi)應用,市場較小。主要原因是由于各種類別的蓄電池,普遍存在價格高、壽命短、外形尺寸和重量大、充電時間長等嚴重缺點。目前采用的鉛酸電池、鎳氫電池和鋰離子電池,它們已達到的實際性能指標和市場平均價格,如表1所示。根據(jù)實際裝車時的循環(huán)壽命和市場價格,可估算出電動汽車從各種動力電池上每取出1kWh電能所必須付出的費用。計算時,假設電池最高可充電荷電狀態(tài)(SOC),即實際可用的電池容量僅占總?cè)萘康?0%。 。 從表1的粗略計算中可知,但充入電池,再從電池取出,鉛酸電池每提供1kWh電能,,而從鎳氫電池中每提供1kWh電能,,即后二種先進電池供電成本是鉛酸電池的三倍多 目前國內(nèi)市場上用柴油機發(fā)電,價格大致為3元/kWh,若用汽油機發(fā)電,供電價格估計為4元/kWh,即從鉛酸電機提供電能的價格大致和柴油機發(fā)電價格相等,僅僅從取得能量的成本來考慮,采用鉛酸電池比汽油機驅(qū)動有一定價格優(yōu)勢,但是由于它太過笨重,充電時間又長,因此只被廣泛用于車速小于50km/h的各種場地車、高爾夫球車、垃圾車、叉車以及電動自行車上。實踐證實鉛酸電池在這一低端產(chǎn)品市場上有較強的競爭力和實用性。 鎳氫電池的主要優(yōu)點是相對壽命較長,但是由于鎳金屬占其成本的60%,導致鎳氫電池價格居高不下。鋰離子電池技術發(fā)展很快,近10年來,其比能量由100Wh/kg增加到180Wh/kg,比功率可達2000W/kg,循環(huán)壽命達1000次以上,工作溫度范圍達40~55℃。美國USABC在2002年制定的鋰離子電池技術發(fā)展目標如表2所示。 近年由于磷酸鐵鋰離子電池的研發(fā)有重大突破,又大大提高了電池的安全性。目前已有許多發(fā)達國家將鋰離子電池作為電動汽車用動力電池的主攻方向。我國擁有鋰資源優(yōu)勢,%,預計到2015年以后,鋰離子電池的性/價比有望達到可以和鉛酸電池競爭的水平,而成為未來電動汽車的主要動力電池。 示出了國內(nèi)外各種純電動車輛數(shù)量/性能和價格/性能曲線,以電動自行車為代表的低性能車輛,由于其成本低廉,僅我國在2006年已達到年產(chǎn)2000萬輛,美國通用汽車公司生產(chǎn)的沖擊1號電動跑車,雖然已達到了很高的動力性,但是由于售價高昂,僅生產(chǎn)了區(qū)區(qū)50輛,由于沒有市場而不得不停產(chǎn)。性能較低的場地車,在我國年產(chǎn)達7000~8000輛左右;天津清源電動車公司生產(chǎn)的微型電動車,最高車速僅50km/h,年產(chǎn)也可以達千輛以上,這可能是目前市場所能接受的純電動車輛性能的上限。上述所有電動車輛均采用鉛酸電池為動力。隨著高性能鋰離子電池的性/價比不斷提升,未來5~10年內(nèi),市場上可能會出現(xiàn)最高車速≥100km/h,續(xù)駛里程≥250km的高性能純電動汽車。 (HEV) 由于完全由動力蓄電池驅(qū)動的純電動汽車,其性能/價格比長期以來都遠遠低于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車,難于與傳統(tǒng)汽車相競爭,上個世紀90年代以來各大汽車公司都著手開發(fā)混合動力汽車。日本豐田公司在1997年率先向市場推出“先驅(qū)者”(Prius)混合動力汽車,并在日本、美國和歐洲各國市場上均獲得較大成功,累計產(chǎn)銷量已超過60萬輛。隨后日本本田、美國福特、通用和歐洲一些大公司,也紛紛向市場推出各種類型的混合動力汽車。 3. 研制全混合電動汽車的必要性 混合動力電動汽車是指具備兩個以上動力源、而其中有一個可以釋放電能的汽車?;旌蟿恿ζ嚢椿旌戏绞讲煌?,可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種;按混合度(電機功率與內(nèi)燃機功率之比)的不同,又可分為微混合、輕度混合和全混合三種。其中外掛式皮帶驅(qū)動起動/發(fā)電(BSG)式是微混合動力汽車的典型結(jié)構(gòu),其電機功率一般僅2~3kW,依賴發(fā)動機的停車斷油功能,可節(jié)燃油5~7%。在發(fā)動機曲軸后端加裝一個電動/發(fā)電型盤式電機(ISG)是輕度混合動力汽車的典型結(jié)構(gòu);具有純電力驅(qū)動功能的可作為全混合或混聯(lián)式混合動力汽車的典型。豐田公司的Prius轎車即屬于這類全混合汽車。目前我國若干汽車企業(yè)研制的混合動力汽車,大多采用ISG輕度混合或BSG微混合方案,主要是考慮這二種方案的技術難度較小,生產(chǎn)成本也較低。但是根據(jù)研究表明,混合動力汽車的節(jié)油率幾乎與汽車功率的混合度和汽車的生產(chǎn)成正比上升。因此,從長遠來看,研制全混合電動汽車是一種必然趨勢。 以節(jié)油率最佳的豐田Prius汽車為例,在我國實測它與豐田花冠油耗在不同工況下的對比數(shù)據(jù)如表3所示。%。以97號汽油價格為5元/L計算,,顯然還不足以抵消購置混合動力汽車所增加的費用。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2006年一汽豐田普銳斯(Prius)銷量僅為2152輛,%??紤]到我國用戶對汽車售價的敏感性,這一銷售業(yè)績并不令人驚奇,可以認為在近期,如果沒有政府的大力支持,混合動力乘用車在我國不會有很大的市場。2. 城市公交車的使用特點 在我國,城市公交車與私人乘用車的情況有很大的不同,具體歸納為以下三點: (1)據(jù)統(tǒng)計我國城鎮(zhèn)居民日常出門有70%是首選乘坐公交車,我國大部分城市政府都奉行公交車優(yōu)先的交通政策,我國公交車的年產(chǎn)量和保有量都居世界第一; (2)我國城市公交車大多由市政府補助公交企業(yè)采購,公交車是否符合節(jié)油減排要求,將是政府需要考慮的一個重要采購原則; (3)從技術角度來分析,在城市工況下,公交車頻繁起步、加速、制動和停車,要額外消耗許多燃油。表4列出了在國外四種典型城市工況下,汽車制動消耗能量(油耗)所占比例,%。即有近一半的燃油是被汽車頻繁制動所消耗的,這就為混合動力公交車的節(jié)油減排留下了相當大的空間。 正是考慮到以上幾個特點,我國至少有7~8家汽車企業(yè)將研發(fā)、生產(chǎn)混合動力公交車作為研發(fā)工作的重點。經(jīng)過近幾年的開發(fā),雖然已取得了一系列重大成果,但公交車的節(jié)油率并未達到預計的要求,長11m的混合動力公交車,實際油耗大多為33~35L,平均34L/100km,若傳統(tǒng)11m公交車的平均油耗為40L/100km,則節(jié)油率僅15%。 分析節(jié)油率難以進一步提高的原因主要有二個: (1)汽車的制動過程十分短暫,一
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