【導(dǎo)讀】如何降低汽車的能源消耗，節(jié)約寶貴的石油資源，發(fā)展節(jié)能技。術(shù)減輕汽車重量成為必經(jīng)之路。而從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，汽車用能必須換代，找。出新能源，爭(zhēng)取尋求可靠代用燃料的時(shí)間是當(dāng)務(wù)之急。加，是石油供不應(yīng)求的一個(gè)警示性信號(hào)。因此保證能源的穩(wěn)定供應(yīng),是保證社會(huì)安定的重要條件之一。美國(guó)為了維護(hù)其能源生命線和國(guó)家發(fā)展，不惜一切。發(fā)動(dòng)了阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)。致使中東局更加勢(shì)動(dòng)蕩不定，石油管路石油生產(chǎn)。在這樣的大背景下，加之世界汽車保有量的迅速增長(zhǎng)及各國(guó)的能源。在此值得一提的是，無(wú)論是汽車的。必須依靠各方面的協(xié)同努力，才能有效降低汽車能耗，保護(hù)大氣環(huán)境。中國(guó)擁有較為豐富的化石能源資源。占主導(dǎo)地位儲(chǔ)量居世界第三位。明可采儲(chǔ)量約占世界的13%。億千瓦時(shí)，相當(dāng)于世界水力資源量的12%，居世界首位。而且中國(guó)煤炭資源地質(zhì)開(kāi)采條件較差，大部分儲(chǔ)量需要。井工開(kāi)采，極少量可供露天開(kāi)采。石油天然氣資源地質(zhì)條件復(fù)雜，埋藏深，勘

　　

【正文】 電池作為電力源的電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng)如圖 所示。 圖 電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng) (2)裝有輔助電力源的電動(dòng)汽車：用單一蓄電池作為電力源的電動(dòng)汽車，由于蓄電 池的比能量和比功率較低，蓄電池組的質(zhì)量和體積較大，因此，在某些電動(dòng)汽車上增加輔助動(dòng)力源。輔助動(dòng)力源有超級(jí)電容器或發(fā)電機(jī)組來(lái)改善和增加行駛里程，裝有輔助電力源的電動(dòng)汽車的電力和動(dòng)力傳輸系統(tǒng)如圖 所示。 圖 裝有輔助電力源 (燃?xì)廨啓C(jī) 發(fā)電機(jī)組 )的 EV 燃料電池電動(dòng)車（ FCEV） 燃料電池電動(dòng)車的電力系統(tǒng)由：燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助電源、電流變換器、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和整車控制系統(tǒng)等組成，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是燃料電池電動(dòng)車的唯一的驅(qū)動(dòng)模式。 燃料電池電動(dòng)車以燃料的種類分其類型有： (1)以甲醇或汽油等經(jīng)過(guò)改質(zhì)的產(chǎn)生氫氣為燃料的燃料電池電動(dòng)車如圖 。 圖 以甲醇經(jīng)過(guò)改質(zhì)的氫氣為燃料的 FCEV 動(dòng)力系統(tǒng) (2)以氫氣為燃料的燃料電池電動(dòng)車是各國(guó)研究的主流，其大多數(shù)采用了輔助電源來(lái)幫助汽車快速起動(dòng)和回收制動(dòng)反饋的能量。動(dòng)力系統(tǒng)的組成如圖 和圖 。 圖 以蓄電池為輔助 電源的 FCEV 電力系統(tǒng) 圖 以蓄電池和超級(jí)電容為輔助電源的 FCEV 電力系統(tǒng) 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（ Hybrid Electric Vehicle 簡(jiǎn)稱 HEV）也稱混合動(dòng)力車是指同時(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)的汽車。目前混合動(dòng)力車所采用的原動(dòng)機(jī)一般為柴油機(jī)、汽油機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)?；旌蟿?dòng)力車就是將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)、電力驅(qū)動(dòng)裝置和儲(chǔ)能裝置結(jié)合在一起，它們之間的良好匹配和優(yōu)化控制，可充分發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，避免各自的不足，是當(dāng)今最具實(shí)際開(kāi)發(fā)意義的低排放和低油耗汽車。 目前世界各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力車有不同的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)其動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的配置和組合方式不同，分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混合式 3種組合方式。根據(jù)使用用途分為續(xù)駛里程延長(zhǎng)型混合動(dòng)力汽車、功率輔助型混合動(dòng)力汽車 2 種。 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 (SHEV) 輔助動(dòng)力單元由原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，通常將這兩個(gè)部件集成為一體。原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其電能通過(guò)控制器直接輸送到電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)汽車。電池實(shí)際上起平衡原動(dòng)機(jī)輸出功率和電動(dòng)機(jī)輸入功率的作用：當(dāng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率大于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)（如汽車減速滑行、低速 行使或短時(shí)停車等工況），控制器控制發(fā)電機(jī)向電池充電；當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率低于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)（如汽車起步、加速、高速行使、爬坡等工況），電池則向電動(dòng)機(jī)提供額外的電能。串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖 所示。 圖 串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)可使發(fā)動(dòng)機(jī)不受汽車行使工況的影響，始終在其最佳的工作區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，因此，可使汽車的油耗和排污降低。串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車特別適用于在市內(nèi)低速行使。在繁華的市區(qū)，汽車在起步和低速時(shí)還可以關(guān)閉原動(dòng)機(jī)，只利用電池進(jìn)行功率輸出，使其達(dá)到零排放的要求。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的不足 是：發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出需全部轉(zhuǎn)化為電能再變成驅(qū)動(dòng)汽車的機(jī)械能，由于機(jī)電能量轉(zhuǎn)換和電池充放電的效率較低，使得燃油能量的利用率比較低。 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（ PHEV） 汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)只是作為輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，功率可以比較小。與串聯(lián)式結(jié)構(gòu)相比，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)汽車，其能量的利用率相對(duì)較高，這使得并聯(lián)式燃油經(jīng)濟(jì)性比串聯(lián)式高。并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最適合于汽車在城市間公路和高速公路上穩(wěn)定行使的工況。但并聯(lián)式混合動(dòng)力車不適于工況變化較多、較大的路況；與串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式相比， 需要變速裝置和動(dòng)力復(fù)合裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖 所示。 圖 并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（ PSHEV） 混聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是串聯(lián)式和并聯(lián)式的綜合。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)輸送給驅(qū)動(dòng)橋，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(guò)動(dòng)力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋?；炻?lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略是：在汽車低速行使時(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)定行使時(shí)，則以并聯(lián)工作方式為主?；炻?lián)式 混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖如圖 49 所示。 圖 混聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖 混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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，使其在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的條件下系統(tǒng)始終處于最優(yōu)狀態(tài)，因此更容易實(shí)現(xiàn)排放和油耗的控制目標(biāo)，是最具影響力的輔助單元。與并聯(lián)式相比，混聯(lián)式形式更復(fù)雜，對(duì)動(dòng)力復(fù)合裝置的要求更高。目前的混聯(lián)式結(jié)構(gòu)一般以行星齒輪作為動(dòng)力復(fù)合裝置的基本構(gòu)架。 目前所開(kāi)發(fā)出來(lái)的混合動(dòng)力汽車以串聯(lián)式和并聯(lián)式為主，這兩種方式的技術(shù)難度較低。我國(guó)的混合動(dòng)力汽車正處于快速發(fā)展的階段，一汽、東風(fēng)、奇瑞等都在技術(shù)上取得了突破，生產(chǎn)出我國(guó)自主品牌的混合動(dòng)力汽車，提升了我國(guó)汽車工業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。 總 結(jié) 本文就現(xiàn)代世界及國(guó)內(nèi)的能源狀況特別是石油資源狀況、汽車節(jié)能概述、燃油經(jīng)濟(jì)性、汽車結(jié)構(gòu)輕量化、新型燃料及能源汽車進(jìn)行了分析，得出我國(guó)石油資源十分匱乏，汽車工業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，但技術(shù)還與日本、美國(guó)、西歐等國(guó)家存在不小差距。而我國(guó)擁有豐富的鎂鋁等適合于發(fā)展輕型化的稀有資源，這對(duì)我 國(guó)的汽車工業(yè)及航空航天工業(yè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。 面對(duì)各國(guó)新一代汽車的蓬勃發(fā)展，我們不能坐以待斃，必須積極的行動(dòng)起來(lái)，結(jié)合我國(guó)的資源和環(huán)境狀況，努力開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)的新一代汽車，不僅要盡快開(kāi)發(fā)相應(yīng)車型、關(guān)鍵零部件及新型汽車上擁有獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，還要在汽車產(chǎn)業(yè)政策上給予大力的支持，輕量化的汽車、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車、新型燃料汽車作為新一代交通工具，必將在不久的將來(lái)獲得更大的市場(chǎng)，我們一定要牢牢把握住這一機(jī)遇與挑戰(zhàn)，力爭(zhēng)使我國(guó)的汽車工業(yè)在新的起點(diǎn)中有所作為。 由于本人專業(yè)水平有限和時(shí)間倉(cāng)促，研究中難免存在一些不 完善之處，望老師批評(píng)指正。我將在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上，在今后以下方面繼續(xù)研究： (1)進(jìn)一步進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的研究與分析。，通過(guò)進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)，開(kāi)發(fā)新的節(jié)能材料和節(jié)能產(chǎn)品應(yīng)有到汽車上。 (2)CAD 工具箱可為工程問(wèn)題的處理提供極大的方便，一定要深入學(xué)習(xí)。 致 謝 本課題是在導(dǎo)師劉圣田教授的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的。劉老師知識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、恪盡職守、和藹可親、積極樂(lè)觀，所有這些美德都給我留下了極為深刻的印象，在平時(shí)的學(xué)習(xí)及論文創(chuàng)作中，劉老師給予了我極大的幫助和支持，尤是在課題研究和論文撰寫過(guò)程中給予了我全面的指導(dǎo)和鼓 勵(lì)，令我度過(guò)了人生中最充實(shí)、最珍貴的一段時(shí)光，這一切將使我永生難忘、受益終身。謹(jǐn)在此向尊敬的劉圣田老師致以最崇高的敬意和最衷心的感謝，同時(shí)也向山東交通學(xué)院汽車工程系全體專業(yè)教師送上我深深的祝福，是你們的諄諄教導(dǎo)、言傳身教，才有了我們的今天。 在課題的學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中，我還得到了欒慶金、耿長(zhǎng)陽(yáng)、李本堂等同學(xué)的熱心幫助和支持，在此一并向他們表示最誠(chéng)摯的謝意！同時(shí)感謝我的父母以及其他所有親人，他們?yōu)榱俗屛翼樌瓿蓪W(xué)業(yè)，付出了艱辛的勞動(dòng)，給予了我極大的精神動(dòng)力和物質(zhì)支持，在此向他們表示真誠(chéng)的感謝！ 最 后，謹(jǐn)向在百忙之中抽出寶貴時(shí)間審閱論文和參加答辯的各位老師表示由衷的感謝 !向所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友表示誠(chéng)摯的謝意 !并祝愿他們身體健康、 萬(wàn)事如意 ! 姓名：王振保 日期： 2020 年 6 月 15 日 參考文獻(xiàn) [1]熊云、胥立紅、鐘遠(yuǎn)利 . 汽車節(jié)能技術(shù)原理及應(yīng)用 . 北京：中國(guó)石化出版社 . 2020 年 1月 . 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England: John wiley amp。 sons ltd. 2020 年 . 附錄 1 表 為各類代用石油產(chǎn)品的清潔燃料優(yōu)、缺點(diǎn)比較 燃料 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 現(xiàn)狀與前景 ① 資源豐富，在今后相當(dāng) 長(zhǎng)的時(shí)間① 非再生資源 ② 儲(chǔ)運(yùn)不便 在一些國(guó)家的城市公交汽車及出租汽車上使用并大力推廣，是解 液化石油氣 ① 污染小 ② 儲(chǔ)運(yùn)比較方便 ③ 技術(shù)成熟 ④ 辛烷值較高 ① 非再生資源，資源比 天然氣少 ② 汽車動(dòng)力下降 ③單燒時(shí)最好設(shè)計(jì)專門 發(fā)動(dòng)機(jī) 目前也是汽車重要的代用燃料 醇類 （甲醇、乙醇） ① 可以利用煤炭、植物等 制取，來(lái)源有長(zhǎng)期保證 ② 辛烷值較高，與汽油的 理化性質(zhì)較接近 ③ 儲(chǔ)運(yùn)方便 ④ 技術(shù)成熟 ① 甲醇的毒性較大 ② 對(duì)橡膠件有溶脹危害 ③ 對(duì)某些金屬有腐蝕性 ④ 成本較高 現(xiàn)在世界上有一定數(shù)量的汽車采用醇類與汽油摻燒的方法，有些地區(qū)已完全用其代替汽油使用了。 二甲醚 ① 二甲醚來(lái)源較豐富 ② 污染小 ③ 十六烷值高 ① 潤(rùn)滑性差 ② 成本高 ③ 投資大 正在研究開(kāi)發(fā) 生產(chǎn)成本下降后，有較好的發(fā)展前景 氫氣 ① 氫氣來(lái)源非常豐富 ② 污染很小 ③ 氫的辛烷值高，熱值高 ① 氫氣生產(chǎn)成本高 ② 氣態(tài)的能量密度小且 儲(chǔ)運(yùn)不便，液態(tài)氫技術(shù)難 度大，成本高 ③ 需開(kāi)發(fā)專用發(fā)動(dòng)機(jī) 正在研究開(kāi)發(fā) 有望成為未來(lái)汽車的重要能源 生物質(zhì)能 （生物柴油） ① 來(lái)源豐富，可再生 ② 污染小，減少溫室效應(yīng) ③生物降解率高 ④儲(chǔ)運(yùn)方便 ① 汽車動(dòng)力性下降 ② 生產(chǎn)成本高 ③ 腐蝕橡膠和塑料 作為能源的一種補(bǔ)充，應(yīng)用于某些國(guó)家或地區(qū) 燃料電池 ① 燃料來(lái)源豐富 ② 排放達(dá)到零污染 ③ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便 ④ 能量轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)能 效果顯著 ⑤噪聲很小 ① 成本高、投資大 ② 汽車?yán)m(xù)駛里程短 ③ 動(dòng)力性差 ④ 需配輔助電池系統(tǒng) 正在研究開(kāi)發(fā) 是公認(rèn)的未來(lái)汽車的主要清潔能源 特別聲明： 1：資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，版權(quán)歸屬原作者 2：資料內(nèi)容屬于網(wǎng)絡(luò)意見(jiàn)，與本賬號(hào)立場(chǎng)無(wú)關(guān) 3：如有侵權(quán)，請(qǐng)告知，立即刪除。