【導(dǎo)讀】為主要的大氣污染。給人體健康造的危害更加嚴(yán)重，治理汽車排放污染刻不容緩。要求：1、論點(diǎn)正確，論據(jù)充分，格式規(guī)范；和能源結(jié)構(gòu)問題的有效手段?；旌蟿?dòng)力汽車具有低油耗、低排放、長行駛里程、技術(shù)成熟。汽車尾氣污染是由汽車排放的廢氣造成的環(huán)境污染。各國不斷出臺政策法規(guī)對汽。國情的國標(biāo)，進(jìn)入21世紀(jì)，汽車污染日益成為全球性問題。隨著汽車數(shù)量越來越多，使。保有量已達(dá)到12089萬輛汽車尾氣危害城市環(huán)境，列措施使汽車的尾氣排放得到了有效的控制。隨著近年來空氣污染越來越嚴(yán)重，石油資源的日益緊張，發(fā)展新能源汽車以勢在必行，本文詳細(xì)闡述了電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車技術(shù)。同時(shí)給出了新能源汽車的優(yōu)勢與不足和解

　　

【正文】 力，因此更像傳統(tǒng)的汽車動(dòng)力傳動(dòng)系。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能可直接輸出到汽車驅(qū)動(dòng)橋，中間沒有能量的轉(zhuǎn)換，所以系統(tǒng)效率較高，燃油消耗也較少。但由于發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛驅(qū)動(dòng)輪之間有直接的機(jī)械連接，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況不可避免地要受到汽車具體行駛工況的影響。 圖 42 并聯(lián)式 HEV 動(dòng)力傳動(dòng)原理圖 3）混聯(lián) 式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，其原理（如圖 43 所示）。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的一部分功率通過機(jī)械傳動(dòng)輸送給驅(qū)動(dòng)橋，而另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送給電動(dòng)機(jī)或電池，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過動(dòng)力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋。在汽車低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作 。當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時(shí)，則以并聯(lián)工作方式為主。它充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下仍能使系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作，所以更容易達(dá)到控制排放和油 耗的目的，因此是最具影響力的 HEV。 圖 43 混聯(lián)式 HEV 動(dòng)力傳動(dòng)原理圖 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 20 混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù) 混合動(dòng)力汽車要進(jìn)入實(shí)用化，需要具備高比能量和高比功率的能量存儲裝置，低成本、高效率的功率電子設(shè)備和燃料經(jīng)濟(jì)性高、排放低的發(fā)動(dòng)機(jī)，所面臨的關(guān)鍵性技術(shù)和需要解決的問題包括以下幾個(gè)方面 [10] 。 1)內(nèi)燃機(jī)與電機(jī)耦合功率分配比的最優(yōu)控制?；旌蟿?dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)要相互配合工作，而根據(jù)運(yùn)行工況控制它們適時(shí)啟動(dòng)和關(guān)閉，并使發(fā)動(dòng)機(jī)始終工作在低油耗區(qū)的整個(gè)控制過程十分復(fù)雜，因此需要用成熟可靠的動(dòng)力復(fù)合裝置 以及先進(jìn)的檢測系統(tǒng)和控制策略實(shí)現(xiàn)功率的合理分配，以達(dá)到低油耗和良好的動(dòng)力性目標(biāo) [11] 。 2)能量存儲裝置 (電池 )要具有較高的比功率，以滿足汽車加速和爬坡時(shí)對大功率的需要。電池還要具有快速充電能力，以保證制動(dòng)時(shí)能量能及時(shí)回收，而目前高功率電池往往存在快速充電接受能力差的問題 [7]，還需做進(jìn)一步的研究。電池還要提高充放電效率，這對提高整車工作效率至關(guān)重要。此外，還必須對熱能進(jìn)行控制管理，判定荷電狀態(tài)，選擇適當(dāng)?shù)某潆娀蚍烹娔Ｊ?，對電池進(jìn)行均衡充電，防止電池過充電或過放電，并平衡電池組的工作溫度。同時(shí)，電池還要 有較高的比能量、較長的使用壽命和低廉的制造成本 。 3)需要開發(fā)高性能的電子控制元件。為了滿足汽車高速開關(guān)控制的要求，混合動(dòng)力汽車還需要裝備高功率密度、低損耗的開關(guān)、電容和電感等?；旌蟿?dòng)力汽車對智能化的要求導(dǎo)致其控制的復(fù)雜性，因此要求控制裝置采用高速運(yùn)行的半導(dǎo)體芯片，其功率密度高，散熱性能較好。在混合動(dòng)力汽車進(jìn)入實(shí)用化的過程中，一個(gè)關(guān)鍵性的部件是汽車集成電力電子模塊。它的制造過程中主要存在問題包括 :①散熱技術(shù) 。②減小封裝體積和質(zhì)量 。③降低制造成本，提高系統(tǒng)的可靠性 [12] 。 4)加快電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究。用于混 合動(dòng)力汽車的電機(jī)必須要具有良好的可控性和容錯(cuò)能力以及具有低噪聲、高效率的特點(diǎn)，同時(shí)具有對電壓波動(dòng)不敏感等性能。用于混合動(dòng)力汽車的電機(jī)類型有交流感應(yīng)電機(jī)、永磁電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)。具有代表性的是交流感應(yīng)電機(jī)，但這種電機(jī)與生俱來就很難解決其功率和效率之間的矛盾，因此，需要研究出能夠用于混合動(dòng)力汽車的具有更高效率和功率密度的永磁電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等先進(jìn)電機(jī)來替代目前使用的交流感應(yīng)電機(jī)。同時(shí)對電機(jī)的控制方法哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 21 和冷卻系統(tǒng)的研究也應(yīng)繼續(xù)深入。 5)需要建立更先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 (包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的 )，這是計(jì)算機(jī)仿真和分析的 基礎(chǔ)。在研究和開發(fā)混合動(dòng)力汽車的部件和選擇最佳結(jié)構(gòu)時(shí)，需要設(shè)計(jì)者和制造者能夠很快縮小研究范圍，找到技術(shù)的突破口。在系統(tǒng)選擇上，可依靠高效的建模工具 — 計(jì)算機(jī)，通過交替使用候選的子系統(tǒng)進(jìn)行模擬仿真，從而找到最佳的方案。計(jì)算機(jī)模型為每個(gè)候選子系統(tǒng)提供了詳細(xì)規(guī)格和設(shè)計(jì)參數(shù)，從而提高了設(shè)計(jì)者的工作效率，而且還有助于為設(shè)計(jì)和制造樣車制定工程目標(biāo)和計(jì)劃 。 近年來，隨著全球石油資源緊張、大氣污染嚴(yán)重和電池技術(shù)的提高，電動(dòng)汽車已被公認(rèn)為是 21 世紀(jì)世界汽車工業(yè)改造和發(fā)展的主要方向。經(jīng)過 10 多年的努力，世界各大汽車產(chǎn)業(yè)集團(tuán)已投入 上百億美元的資金開發(fā)電動(dòng)汽車，目前均已從實(shí)驗(yàn)室開發(fā)試驗(yàn)階段過渡到商品性試生產(chǎn)階段，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)階段。從當(dāng)前世界各國競相發(fā)展的電動(dòng)汽車類型來看，主要分為純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池汽車 3 種。但是，由于現(xiàn)階段作為純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車的關(guān)鍵部件之一的電池存在能量密度低、壽命較短、價(jià)格較高等問題，使得電動(dòng)汽車的性價(jià)比無法與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車相抗衡。盡管目前具有世界先進(jìn)水平的純電動(dòng)汽車和燃料電池汽車的性能與內(nèi)燃機(jī)汽車不相上下，但其過高的成本使其難以商品化。在這種環(huán)境下，融合內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽 車優(yōu)點(diǎn)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 (HEV)異軍突起，在世界范圍內(nèi)成為新型汽車開發(fā)的熱點(diǎn)。 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對空氣凈化的作用及其特點(diǎn) 。 混合動(dòng)力汽車對環(huán)境的污染的治理與空氣凈化起到了良好的作用，混合動(dòng)力汽車既延續(xù)了以往汽車的動(dòng)力性，又與時(shí)代相結(jié)合，發(fā)展了新技術(shù)，減少了污染物的排放。與純電動(dòng)汽車相比，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車連續(xù)行駛能力和動(dòng)力性更好，可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)汽車的水平。與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車相比，它能充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)低速大扭矩的特點(diǎn)，可使原動(dòng)機(jī)避開在起動(dòng)、加速和爬坡時(shí)燃料損耗大和廢氣排放多的不利工況，而在最佳的工況 區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和油耗大為降低，推進(jìn)了節(jié)能減排技術(shù)的新革命，同時(shí)還能回收汽車減速和制動(dòng)時(shí)的能量，進(jìn)一步降低了汽車的能量消耗。此外，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能夠充分利用內(nèi)燃機(jī)汽車的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)工藝，哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 22 現(xiàn)有的汽車制造廠商只要添加一些工裝設(shè)備，就可以用于生產(chǎn) HEV。 HEV 也不需要另外建立燃料的儲存、運(yùn)輸、添加等裝置，可充分利用現(xiàn)成的加油站。 電動(dòng)汽車 發(fā)展現(xiàn)狀 電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)為動(dòng)力蓄電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電子控制技術(shù)等。因此，電動(dòng)汽車技術(shù)的長期探索研究主要集中在電池材料與系統(tǒng)控制 2 個(gè)方面。電池技術(shù)水平是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的首要難題。電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的續(xù)航里程較以往已有了很大提升，主要難在 “低成本”、“高容量”、“高安全” 3 個(gè)要求上。國外研究綜合考慮了經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因素，傾向于鋰離子電池 (Lithium Ion Battery)和燃料電池 (Fuel Cell)技術(shù)。進(jìn)行鋰離子電池研發(fā)的汽車企業(yè)主要有富士重工、東芝、 NEC（ Nippon ElectronicCompany，日本電氣株式會社）、 Sanyo 電機(jī)等，它們對鋰離子電池的充電特性（如溫升）和能量、環(huán)境效應(yīng)都做了大量研究。 Princeton 大學(xué)能源與 環(huán)境研究中心的 ， M. Steinbugler 等人對燃料電池燃料氫源的一系列相關(guān)問題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，從燃料電池汽車本身的設(shè)計(jì)要求及對應(yīng)的燃料供給基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 2 個(gè)方面，比較了不同氫源的能效和經(jīng)濟(jì)性，并在此基礎(chǔ)上提出了發(fā)展燃料電池汽車的近期和遠(yuǎn)期策略。 GM(General Motors)主持的“ Well ToWheel”課題組 [20]從經(jīng)濟(jì)性角度對車用氫源燃料的選擇進(jìn)行了包括 75 種燃料路徑及 15 種動(dòng)力系統(tǒng)的全生命周期研究 ，被認(rèn)為是用 LCA (Life CycleAssessment)方法進(jìn)行燃料評估的一個(gè)典范。國內(nèi)方面，對各種電動(dòng)汽車電池性能、問題及解決方案的研究也比較多見。世界各國研究的電動(dòng)汽車蓄電池技術(shù)，包括鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳鐵蓄電池、鋅空蓄電池、鎳氫蓄電池、燃料電池等的充放電特性和不同材質(zhì)電池的特點(diǎn)，得出了針對電動(dòng)汽車電池工作電壓、能量密度、溫升等工作特性及性價(jià)比、環(huán)境污染問題的解決方案。短期內(nèi)，鉛蓄電池仍將擁有一定市場，鋰離子電池、鎳氫電池應(yīng)是今后重點(diǎn)研發(fā)方向。燃料電池的市場化條件尚未成熟，在近期大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的可能性不大 [13]。 近年來，電動(dòng)汽車相關(guān)技術(shù)也取得了巨 大進(jìn)步，如：交流感應(yīng)電機(jī)及控制、稀土永磁無刷電機(jī)及控制、智能及快充設(shè)備、低阻力輪胎、輕量和低風(fēng)阻車身、制動(dòng)能量回收技術(shù)等。尤其是關(guān)于電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的研究，在近年來取得了很大突破：哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 23 如電動(dòng)汽車永磁同步電機(jī)功率驅(qū)動(dòng)單元和保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵動(dòng)力零部件性能要求和動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化等。我國長安汽車公司在電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)方面的研究進(jìn)展很快， 2020 年 6 月在重慶車展上展示的長安杰勛混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)就是由其自主研發(fā)的 L 高效發(fā)動(dòng)機(jī)和 13 kW 永磁同步無刷電機(jī)組成，續(xù)航里程大于 500 km，整車動(dòng)力水平和 L 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，充分顯示了其優(yōu)良的動(dòng)力性能。目前，長安汽車公司已掌握了弱混和中混的核心技術(shù)并注冊了相關(guān)專利。 電動(dòng)汽車充電模式、設(shè)施的建設(shè)及對電網(wǎng)的影響 充電模式：電動(dòng)汽車的基本充電模式按充電時(shí)間的快慢可分為快充、中充和慢充 3 種。其中，快充效率高，多則半小時(shí)，短則幾分鐘，便可補(bǔ)足大部分電量，但對動(dòng)力電池的壽命損耗太大。慢充續(xù)電時(shí)間較長，常以小時(shí)計(jì)，不利于車主的臨時(shí)用電需求。中充介于 2 者之間，沒有定時(shí)界限標(biāo)準(zhǔn) [14]。 綜合電動(dòng)汽車充電時(shí)間快慢和取電場所考慮 ，電動(dòng)汽車充電模式可分為電池組更換方式 （機(jī)械充電）、停車場或居家充電方式、集中快速充電方式 3 種模式。其中，電池組更換方式不需消費(fèi)者自帶充電電池組，只需購買電動(dòng)汽車本體和從電動(dòng)汽車能源公司處租得電池組，有充電需求時(shí)，直接到電動(dòng)汽車能源公司的服務(wù)區(qū)或標(biāo)準(zhǔn)充電站更換電池組即可。其優(yōu)點(diǎn)是專業(yè)、快捷；缺點(diǎn)是充電站設(shè)備較復(fù)雜、投資較大。停車場或居家充電方式適用于自帶內(nèi)置充電機(jī)的電動(dòng)汽車，使用者充電時(shí)只需將充電插線接入停車位充電插座即可。其優(yōu)點(diǎn)是方便、簡單、投資少，有益于延長電池壽命和節(jié)省充電成本；缺點(diǎn)是充電時(shí)間較長 ，一般為 6h以上。集中快速充電方式是將快速充電機(jī)安裝于充電站、加油站和高速公路服務(wù)區(qū)內(nèi)，供電動(dòng)車輛及時(shí)充電需要?？斐鋾r(shí)間一般在 10 min 左右，充電后續(xù)航里程達(dá)滿充里程的 70%上下。其優(yōu)點(diǎn)是省時(shí)快捷，可依托加油站建設(shè)快充網(wǎng)絡(luò)以減少投資；缺點(diǎn)是大電流快充極易縮短電池壽命，單獨(dú)建設(shè)快充網(wǎng)絡(luò)投資較大。常規(guī)充電、快速充電、機(jī)械充電等充電模式，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，我國應(yīng)根據(jù)各地區(qū)發(fā)展特點(diǎn)選擇適合的充電方式。 充電運(yùn)營管理模式：目前，世界范圍內(nèi)的電動(dòng)汽車充電運(yùn)營管理模式一般分為 2 類：集中充電管理模式和分散充電管理模 式。其中，集中充電管理模式的優(yōu)點(diǎn)在于哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 24 能對電動(dòng)汽車的充電及維修進(jìn)行集中化管理、專業(yè)化服務(wù)，可以有效地保養(yǎng)車輛和延長電池的使用壽命，提高電動(dòng)汽車運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，并且便于電動(dòng)汽車運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和技術(shù)性能的改進(jìn)，但該模式的主要不足是車輛使用率低、基礎(chǔ)設(shè)施投入大。分散充電管理模式以美國紐約“清潔通勤” (Clean Commute)項(xiàng)目為代表，特點(diǎn)是在停車場、家庭或小區(qū)建立分散的充電設(shè)備以確保使用者能夠隨時(shí)隨地充電，并建有統(tǒng)一的維修服務(wù)公司，極大地提高了車輛的利用率、便利了用戶，但該模式也存在維修概率和運(yùn)行成本都很高的 不足。 充電設(shè)施的布建 電動(dòng)汽車商業(yè)化的關(guān)鍵是充電公用設(shè)施網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)配套件的先期鋪設(shè)。電動(dòng)汽車充電站的主要功能區(qū)包括配電區(qū)、充電區(qū)、監(jiān)控區(qū)、電池更換區(qū)及電池維護(hù)區(qū)等。充電站的建站原則一般是充電車輛達(dá) 20 輛以上的建設(shè)大型的獨(dú)立充電設(shè)施，在電能需求較少的地方建設(shè)小型的獨(dú)立充電設(shè)備，如充電樁、投幣式充電機(jī)等?；诋?dāng)前建設(shè)的典型模式，已有學(xué)者對電動(dòng)汽車充電站通信網(wǎng)絡(luò)的功能和整體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的分析 [15] 。 電動(dòng)汽車充電設(shè)施的布局合理與否，關(guān)系到電動(dòng)汽車能否及時(shí)補(bǔ)充電量、維持正常的交通運(yùn)行， 也關(guān)系到供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。國務(wù)院辦公廳于 2020 年 2 月公布的 《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃》 指示，建立電動(dòng)汽車快速充電網(wǎng)絡(luò)，加快停車場等公共場所公用充電設(shè)施建設(shè)。 從電動(dòng)汽車的目標(biāo)市場來看，火車站、倉庫、房地產(chǎn)會所、旅游景區(qū)、醫(yī)院、郵局、公園、運(yùn)動(dòng)場所、大型工廠、大型商場、機(jī)場、碼頭及大賣場等場所附近都應(yīng)建相應(yīng)的充電設(shè)施來滿足不同類型電動(dòng)車輛的充電需求。 針對不同的電動(dòng)汽車運(yùn)營模式，充電站應(yīng)作好相應(yīng)布局。如公交運(yùn)行模式下的充電站可建在公交首末站停車場，充一次電的續(xù)航里程應(yīng)至少滿足單程總運(yùn)行里程；出租車運(yùn) 行模式下的充電站布局，應(yīng)根據(jù)其一次充電后的續(xù)航里程，在其出行范圍內(nèi)提供必要的充電設(shè)施；公務(wù)車或社會用車運(yùn)行模式下的充電站布局，應(yīng)在公務(wù)車集中區(qū)域或居民小區(qū)建設(shè)相應(yīng)的充電設(shè)施；至于電動(dòng)車輛在長途及區(qū)縣級公路途中的補(bǔ)電問題，可根據(jù)各車型電動(dòng)汽車中最小續(xù)航里程為間隔距離設(shè)點(diǎn)充電。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)論文 25 針對不同的電動(dòng)汽車充電模式，充電站的建設(shè)方式和規(guī)模也有所不同，主要是根據(jù)電動(dòng)汽車同時(shí)來車充電數(shù)量和電池的充電特性來決定。如常規(guī)充電：一般以容納 20～ 40 輛電動(dòng)汽車來配置 1 個(gè)常規(guī)充電站，典型配置：配電站建造設(shè)計(jì)為 2 路 10 kV 電纜進(jìn)線 (配 3 70 mm 電纜 )， 2 臺 500 kVA 變壓器， 24 路 380 V 出線，其中 2 路為快充專用出 (配 4120 mm 電纜、 50 m 長、 4 回路 )， 2 路為機(jī)械充電或備用出線，其余為常規(guī)充電出線 (配 4 70 mm 電纜、 50m 長、 20 回路 )；一般按同時(shí)向 8 輛電動(dòng)汽車充電來配置 1 個(gè)快速充電站，典型配置：配電站建造設(shè)計(jì)為 2