新能源汽车技术

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新能源汽车技术

作者：孟宪臣 刘宏南 纪莲 岳永辉

来源：《科技创新与应用》2015年第13期

摘 要：丰田混合动力系统叫做THS（ Toyota Hybrid System），在混合动力电动汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元。在混联混合动力电动汽车上，混合动力单元通过几种方式驱动车轮，并且电动机还能独立承担一部分驱动功能，这样就使得混合动力单元能够采用尺寸更小、效率更高的热力发动机。丰田1NZ-FXE 1.5L发动机以其卓越性能，让Prius混合动力汽车名扬天下。

关键词：混合动力；阿特金森循环；发动机

1 阿特金森循环发动机的工作原理

阿特金森循环是一种1882年由阿特金森（James Atkinson）发明的内燃机形式。阿特金森循环发动机提高了效率，现阶段用在某些混合动力车辆上。

阿特金森循环发动机是一种能够改变气门开闭时机的新型发动机。传统汽车发动机是按照奥托循环的规律工作的，即一个工作循环包括吸气、压缩、 做功和排气四个冲程。在奥托循环发动机里，在吸气冲程中油气混合物被吸入汽缸，当活塞到达下死点后，进气门关闭，在压缩冲程中油气混合物被封闭在汽缸中；在做功冲程中被压缩的混合气点燃做功，推动活塞带动曲轴旋转，这种配气正时决定了发动机膨胀比和发动机的压缩比几乎相等，很难提高膨胀过程中能量的利用率；与此相对照地，在阿特金森循环中，在活塞到达下死点后上升一段时间，进气门仍然开放，这样就使得有一部分混合气体被推回到进气歧管，也就是说有效气体压缩行程变短，而做功行程不变，相对增加的膨胀与压缩比，就提高了爆炸的膨胀冲程后端的能量利用，利于提高燃油效率。

2 THS中配备的1NZ-FXE 1.5L特点

与以往油电混合动力系统中安装的发动机机型相比，1NZ-FXE 1.5L （1NZ-FXE中的“X”表示采用了阿特金森循环）具有低油耗，高输出的特性。THS中配备的1NZ-FXE 1.5L用于混合动力车辆的发动机具有以下特点：

– 44 – 现代物业·新建设 2013年第12卷第6期现代建设 Modern Construction

引言世界著名的美国汽车行业杂志Wardsauto公布，自1970年以来，全球汽车数量几乎每隔15年翻一番。这些极速增长的以传统石油为燃料的汽车，在为人们提供便捷、舒适交通工具的同时，也增加了国民经济对化石能源的依赖，加深了能源生产与消费之间的矛盾。而发展新能源汽车和节能技术能够缓解石油短缺、降低环境污染,是实现汽车健康可持续发展的必由之路。我国已把发展新能源汽车提升至国家战略高度。新能源汽车，顾明思义就是汽车的动力来源使用非常规的能源，或者是新型的车载动力装置使用常规的能源。新能源汽车有燃料电池汽车、混合电动汽车、纯电动汽车、氢动力汽车和太阳能汽车等。1 新能源汽车及节能技术1.1 混合动力汽车混合动力车辆的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注并成为目前汽车研究与开发的一个重点，是当前较为成熟的一项技术。混合动力汽车是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了多种分类形式。混合动力汽车车上装有两个或者两个以上动力源：蓄电池、太阳能电池、燃料电池、内燃机车发电机组。当前的混合动力汽车一般指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。根据混合动力驱动的联结方式，混合动力系统主要分为以下三类：一是串联式混合动力系统。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车；二是并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车； 三是混联式混合动力系统。混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。 1.2 纯电动动力汽车纯电动汽车的核心是利用电力驱动及控制装置来完成既定的任务。电力驱动及控制装置是由电源、驱动电动机和电动机的调速控制系统等组成，是以车载电源为动力，利用电机驱动车轮运转的过程。纯电动汽车发展的关键部件是电动汽车的电池，汽车动力电池难在“低成本要求”、“高容量要求”及“高安全要求”三个要求上。要想在较大范围内应用电动汽车，要依靠先进的蓄电池经过10多年的筛选，现在普遍看好氢镍电池、铁电池、锂离子和锂聚合物电池。相比内燃机汽车而言，纯电动汽车不产生排气污染，对空气质量和环境都十分有利。其次，电动机产生的噪声较小，减少对人体的伤害。此外，电动汽车的结构简单，运转部件较少，保养与维修方便。1.3 氢动力汽车氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染、零排放、储量丰富等优势。与传统动力汽车相比，目前各大汽车品牌广泛追逐的氢动力技术主要是在车体中采用性能极好的储气装置、其能够对多层复合金属材质进行中空设计，同时使得用予储存氢气动力技术所使用的氢气燃料，能够保持在液态情况下，并且不增大体积和生产成本，也不用增加机械结构的空间。氢动力技术在汽车领域的的研制和运用一直备受世界各国广泛推崇。美国通用汽车早在20世纪60年代末就开汽车新能源及节能技术姚冬梅 （广西运德汽车运输集团有限公司，广西 南宁 530011）摘 要：进入21世纪，随着汽车产业的不断发展，研发汽车新能源和实现汽车的节能技术是解决能源短缺，环境恶化的重要途径之一。本文对燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车、氢动力汽车和太阳能汽车等新能源汽车的研发及应用趋势进行了初步探析。关键词：新能源；动力汽车；节能技术中图分类号：S210.4 文献标识码：A 文章编号：1671-8089（2013）06-0044-02

汽车新能源技术 论文

新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源(或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器)汽车等。在能源紧缺,环境污染越来越严重的今天,新能源汽车已成为汽车产业未来发展的趋势。

一、中国新能源汽车产业发展现状

中国新能源汽车产业始于21世纪初。经过“十五”、“十一五”的努力,中国新能源汽车研发能力由弱变强,实现了电动汽车自主创新和技术集成,形成了比较完整的产业布局。但中国新能源汽车产业仍面临着不容忽视的瓶颈问题:

一是新能源汽车整车集成开发和产业化技术方面有待提高;混合动力汽车发动机技术、自动变速箱技术有自主产权的不多;纯电动汽车和燃料电池汽车在发展中还面临动力蓄电池、电机控制器、燃料电池发动机等零部件上的技术挑战。

二是市场推广有一定难度。新能源汽车虽然清洁,但面临着产品可靠性、稳定性、成本高等方面的问题。

三是配套设施建设缓慢,严重制约着产业发展。纯电动汽车、可充电式混合动力汽车和燃料电池汽车在应用中面临着充电、加氢困难的问题。

二、基于“钻石模型”的中国新能源汽车产业要素分析

(一)“钻石模型”简介

哈佛大学商学院迈克尔·波特提出了著名的“钻石”理论模型和相应的分析框架。波特认为,一国的特定产业是否具有国际竞争力主要取决于生产要素,需求条件,相关及支持产业,企业战略、结构和竞争四个关键要素。这四个要素具有双向作用,形成“钻石”体系,在四大要素之外还存在两大变数——机会和政府。机会是无法控制的,政府政策的影响是不可忽视的。“钻石”模型为我们分析中国新能源汽车产业竞争力的形成与保持,提供了重要的方法。

新能源汽车技术与发展

摘 要：在能源危机和全球污染日益严重的背景下，找寻能够代替石化能源来作为动力成为了必然趋势。本文对新能源汽车及其他汽车的一些特点和分类进行了粗略的总结，通过分析新能源汽车的发展现状以及在发展中所存在的问题，来对新能源汽车的发展前景进行了畅想。

关键词：新能源汽车 电力汽车 发展

1、新能源汽车的研究背景

起初各个国家开始尝试发展新能源汽车的主要原因是因为石油价格持续飙升造成能源紧缺，次要原因是石油价格与日俱增，环境污染日趋严重“人、车、自然”之间的矛盾愈加突出，人们不得不把目光重新放在节能与新能源汽车上。继而提出了新能源汽车这个概念，并且尝试电动汽车，太阳能汽车，燃料电池汽车，混合动力汽车、等等。不过经过了几年的探索之后，人们发现这些模式都没法从根本上解决问题，只有纯电动汽车才能够满足代替石油消耗的根本目标。面对全球越来越严峻的能源形势和环保压力，世界上主要的汽车生产国都开始把新能源汽车产业化发展作为保持社会经济的可持续发展，提高产业竞争力、创造力的重大战略举措。全球碳排放标准的推出强化了主要国家推动纯电动汽车产业普及的动力的欲望，由于汽车排放的尾气和工业进程所带来的污染给地球的生存环境带来了日益严重的破坏，人类务必在未来三十年内尽可能的将碳排放量的指标降到合理水平，而减低碳排放量保护生态环境很显然比赚钱来的更为迫切更为紧急。推广和普及纯电动汽车是非常有效手段而且也是降低碳排放量，减缓人与自然矛盾的重点方向。

近年来，曾支撑20世纪人类文明高速发展的以煤炭、石油、太阳能和天然气为主的能源出现了前所未有的危机，除了因为它们的储藏量不断减少以外，更加严重的是经过科学家仔细科研发现，这些能源在使用后所产生的二氧化碳气体是温室效应的罪魁祸首，作为温室效应气体排放到大气中后，人为的导致了全球变暖，引发了人类对未来社会发展来源的广泛关注和思考。

2、新能源汽车的发展现状