《第7章 其他新能源汽车.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章 其他新能源汽车.ppt（81页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第7章 其他新能源汽车7.1 天然气汽车7.2 液化石油气汽车7.3 甲醇燃料汽车7.4 乙醇燃料汽车7.5二甲醚燃料汽车7.6氢燃料汽车7.7太阳能汽车1 新能源汽车技术7.1.1天然气汽车的分类与特点1.天然气汽车的分类天然气汽车是指以天然气作为燃料的汽车。按照所使用天然气燃料状态的不同，天然气汽车可以分为（1）压缩天然气汽车（CNGV）（2）液化天然气汽车（LNGV）压缩天然气是指压缩到20.724.8MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。液化天然气是指常压下、温度为-162度的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。2 新能源汽车技术1.天然气汽车的分类按照燃料使用状况的不同，天然气汽车可分
2、为（1）专用燃料天然气汽车；（2）两用燃料天然气汽车；（3）双燃料天然气汽车。专用燃料天然气汽车是指发动机只使用天然气作为燃料；两用燃料天然气汽车是指既可以使用天然气也可以使用汽油作为燃料；双燃料天然气汽车是指可以同时使用液体燃料和天然气。3 新能源汽车技术2.天然气汽车的特点天然气汽车与燃油汽车相比，具有以下优点：（1）经济性好（2）排放性好（3）噪音低（4）安全性好（5）节约维修费用（6）冬季起动性好4 新能源汽车技术2.天然气汽车的特点天然气汽车与燃油汽车相比，具有以下缺点：（1）汽车动力性降低（2）行驶距离短（3）供气体系建设有难度（4）贮气瓶占用空间较大，携带不便（5）汽车用户的初始
3、投资较大5 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理天然气汽车与普通燃油汽车相比，在结构上主要增加了燃气供给系统。天燃气供给系统由储气部件、供气部件、控制部件和燃料转换部件组成。图8.1是某国产汽油/天然气两用燃料汽车的混合器式闭环控制天然气供给系统示意图。6 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理图7.1 混合器式闭环控制天然气供给系统7 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理1汽油箱；2油位传感器；3汽油表；4汽油滤清器；5电动汽油泵；6车用气瓶；7充气阀；8过滤器；9手动截止阀；10天然气电磁阀；11高压表；12安全阀；13低压表；14减压调节器；15步进电机；16
4、混合器；17化油器；18压力显示器；19压力传感器；20发动机转速传感器；21氧传感器；22发动机排气管；23三元催化转换器；24电控单元；25汽油/天然气转换开关8 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理燃气供给系统的主要部件有：1气瓶天然气气瓶是天然气汽车的主要设备之一。气瓶的设置和生产都由严格的标准控制。天然气车用气瓶可以分为四类：1）全金属气瓶，材料是钢或铝；2）采用金属内衬，外面用纤维环状缠绕；3）采用薄金属内衬，外面用纤维完全缠绕；4）由非金属材料制成，例如玻璃纤维和碳纤维。9 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理2减压调节阀由于气瓶内的天然气压力随着燃料的消耗不
5、断变化，因此要保持稳定的天然气和空气的混合比例，必须装减压调节器。减压调节器可以保证在气瓶内的压力发生变化时进入混合器的天然气压力基本保持不变。减压调节器将气瓶内天然气的压力由20 MPa减为负压，其真空度为4969kPa，一般需经过三次减压。10 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理 3混合器 混合器的作用是将空气和天然气按一定比例混合，形成一定浓度的可燃混合气。比例调节式混合器的工作原理是利用进气管真空度同时控制空气和天然气通道的通过面积，以控制混合气的空燃比。4手动截止阀 我国汽车行业标准规定，天然气汽车应安装手动截止阀。当天然气汽车在充气、修理、入库停车时，用其截断气瓶到减压
6、调节阀之间的天然气通路。11 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理5汽油/天然气转换开关 汽油/天然气转换开关有三个位置，即“油”、“气”、“中”。当转换开关置于“油”位置时，接通电动汽油泵电路；当转换开关置于“气”位置时，接通天然气电磁阀电路；当转换开关置于“中”位置时，不接通两者之中任何一个电路。6电控单元 电控单元根据氧传感器21和发动机转速传感器20的信号，通过调节步进电机伺服阀的行程来改变减压调节器至混合器之间的低压通道通过面积，以控制天然气的流量。12 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理燃气供给系统的工作原理：当使用天然气作燃料时，手动截止阀打开，驾驶员将汽油
7、/天然气转换开关25置于“气”位置，电控单元24向天然气电磁阀10通电，电磁阀开启。车用气瓶6内的天然气经充气阀7、过滤器8、手动截止阀9和电磁阀进入减压器14。天然气在减压调节器内降压，低压的天然气经步进电机15控制的低压通道进入混合器16。在混合器中天然气和空气混合后进入气缸燃烧。13 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理图7.2 电控天然气供给系统14 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理1充装阀；2车用气瓶；3输出阀；4压力表；5天然气电磁阀；6气量显示器；7减压调节器；8天然气喷射器；9进气歧管；10喷油器；11油压调节器；12燃烧分配器；13汽油电磁阀；14汽油
8、泵；15汽油箱15 新能源汽车技术7.1.2天然气汽车的结构与原理电控单元根据来自各种传感器和开关（包括曲轴位置、节气门开度、进气压力、进气温度、汽油/天然气转化开关、减压调节器后的天然气压力、天然气温度和氧传感器等）的信号，利用其内存储的软件进行运算、判断和处理后，向天然气喷射器发出适时启闭的指令。天然气喷射器的结构及工作原理与电控汽油喷射系统的喷射器类似。在减压调节器后的天然气压力稳定的条件下，喷气量与喷射器开启的持续时间成正比，而后者由电控单元控制。16 新能源汽车技术7.1.3天然气汽车发展现状及趋势近年来，天然气汽车在全球发展很快，在应用与运营方面比较成功。有关专家认为天然气汽车是目
9、前最具有推广价值的低污染汽车，尤其适合于城市公共交通和出租汽车使用。目前，它已在世界上得到广泛应用。根据最新资料显示，截止2007年2月，全世界超过65个国家推广使用天然气汽车，约有610万辆天然气汽车在运行，其中中国约有12.7万辆天然气汽车。到2020年，预计全球将有6500万辆汽车使用天然气作为动力，占全球汽车保有量的8。保有量排在前10位的天然气汽车国家见表7-1。17 新能源汽车技术7.1.3天然气汽车发展现状及趋势表7-1 世界十大天然气汽车国家（截至2007年2月）18 新能源汽车技术7.1.3天然气汽车发展现状及趋势图7.4 奔驰B170 NGT天然气汽车19 新能源汽车技术7
10、.1.3天然气汽车发展现状及趋势图7.5 通用CAPTIVA 天然气汽车20 新能源汽车技术7.1.3天然气汽车发展现状及趋势图7.8 比亚迪F3天然气双燃料汽车 21 新能源汽车技术7.2.1液化石油气汽车的特点以液化石油气为燃料的汽车称为液化石油气汽车。液化石油气汽车与燃油汽车相比，具有以下优点：（1）减少污染（2）有较好的抗爆性（3）使用性能好（4）低温启动性好（5）经济性好（6）安全性好22 新能源汽车技术7.2.1液化石油气汽车的特点液化石油气汽车与燃油汽车相比，具有以下缺点：（1）改装后的液化石油气汽车动力性有所下降；（2）在天气冷的地方，冬天气温低于0度时使用会经常出现汽车打火不
11、成的问题；（3）相同气缸容量的汽车，液化石油气车可行的里程较用汽油的车短14%，要充气的次数较密；（4）汽车以双燃料方式并存时，整车成本较高；（5）因为液化石油气汽车的充气站仍未普遍，若要远行，离开市区的地方便有不能补充燃料的问题，在内燃机上的应有将会受到限制。23 新能源汽车技术7.2.2液化石油气汽车的结构与原理图7.9 混合器式闭环控制液化石油气供给系统 24 新能源汽车技术7.2.2液化石油气汽车的结构与原理 1汽油箱；2油位传感器；3汽油滤清器；4电动汽油；5汽油表；6辅助液面显示器；7气瓶；8集成阀；9LPG电磁阀；10蒸发调压器；11混合器；12真空电磁阀；13汽油/LPG转换开
12、关；14节气门位置传感器；15发动机转速传感器；16电控单元；17氧传感器；18三元催化转化器；19发动机排气管25 新能源汽车技术7.2.2液化石油气汽车的结构与原理LPG供给系统的混合器，其结构及工作原理与CNG供给系统的混合器相同。气瓶附件包括各种阀门和液面计等。在轿车用气瓶上，多将这些附件集成一体构成集成阀，它具有限量充装、储量显示、出液、手动截止和安全防护等多项功能。在气瓶充液时，当LPG达到气瓶容积的80%时，集成阀内的限量充装阀自动关闭，停止充液。利用集成阀内的液面计指示气瓶内LPG的储量。集成阀上装有安全阀，该阀能在2.50.2MPa的压力下自动开启放气。另外，在出液口还装有一
13、个安全阀，当发生供气管路破裂而有大量LPG泄漏时，只要该阀两侧的压力差超过0.1MPa，该阀就自动关闭出液口。26 新能源汽车技术7.2.2液化石油气汽车的结构与原理 当汽油/LPG转换开关13置于LPG位置时，LPG从气瓶7流入蒸发调压器，并在其中蒸发减压，然后进入混合器11，在混合器中与空气混合后进入发动机气缸燃烧。电控单元根据氧传感器17和发动机转速传感器15的信号，通过改变通向真空电磁阀12的脉冲信号占空比来调节蒸发调压器10膜片室的压力，以控制蒸发调压器的输出压力和供气量，从而实现供气量的闭环控制。充装液化石油气的充装口设在气瓶上方，充液时气瓶不能充满，当充装到气瓶容积的80%时，限
14、量充装阀自动关闭充装口。限量充装阀、手动截止阀、液位计、安全阀以及出液限流阀等附件全部集成在一个集成阀8中。27 新能源汽车技术7.2.3液化石油气汽车的发展现状及趋势图7.11 宝马液化石油气跑车 28 新能源汽车技术7.2.3液化石油气汽车的发展现状及趋势中国的LPG汽车技术发展虽然较快，但仍处于较低的水平。目前我国液化石油气汽车主要应用在城市公交和出租车。广州市经过8年不懈努力，2007年广州市公交系统在全国率先基本完成LPG(液化石油气)改造，公交车告别了“黑尾巴”现象，尾气污染物排放大幅降低。广州市6400台公交车和1.6万台出租车使用上了清洁环保的LPG，这个数字分别占到公交、出租
15、车总数的80%和100%广州不仅成为全球LPG公交车保有量最多的城市，也是目前国内“清洁能源替代”唯一获得成功的城市。29 新能源汽车技术7.2.3液化石油气汽车的发展现状及趋势图7.12 别克凯越汽油/液化石油气双燃料汽车30 新能源汽车技术1.甲醇燃料汽车的定义甲醇汽油是指把甲醇部分添加在汽油里，用甲醇燃料助溶剂复配的M系列混合燃料。目前我国市场上使用的甲醇汽油主要有M5、M15、M50、M85以及M100等。32 新能源汽车技术2.甲醇燃料汽车的特点甲醇作为车用燃料有如下优点：（1）辛烷值高，能显著提高燃料的混合辛烷值，增强抗爆性能，可以提高发动机的压缩比，从而提高发动机的功率。（2）甲
16、醇是高含氧量物质，它在气缸内完全燃烧时所需要的过量空气系数可以远远小于燃用汽油时所要求的值，燃烧更为充分。（3）挥发性好，有利于与空气的混和。（4）可显著降低尾气排放。33 新能源汽车技术2.甲醇燃料汽车的特点（5）在高油价、低甲醇价格情况下，经济上甲醇燃料占有很大优势。（6）灵活性高，经改装后的甲醇燃料汽车，可燃用甲醇，也可燃用汽油及两者任意比例的混合物，不受油品和加油站的限制。（7）使用方便，对于现有的汽油车，无需任何改动装置，即可以使用汽油，也可以使用低比例甲醇汽油。（8）性能随掺混比而变，按在使用中与汽油的掺混比例依次分为低、中、高、纯甲醇四类。表7-2为甲醇燃料在汽车中使用的四个配比
17、方案的技术经济性能对照。34 新能源汽车技术2.甲醇燃料汽车的特点表7-2 甲醇应用于汽车燃料的不同方案及技术经济性能对比35 新能源汽车技术2.甲醇燃料汽车的特点甲醇作为车用燃料表现出的缺点有：（1）甲醇吸湿性强，与汽油互溶性差，会造成混合燃料的稳定性、遇水分层问题；（2）甲醇净热值不到常规汽油一半，甲醇燃料着火性差、低温启动性差，会出现发动机低温启动困难；（3）甲醇对各种金属均有严重腐蚀，造成发动机腐蚀及磨损问题，纯烧甲醇需要对发动机进行改造，有发动机通用性问题；（4）甲醇燃料十六烷值低，在压燃式发动机中燃用甲醇燃料较困难，有发动机积碳问题；36 新能源汽车技术2.甲醇燃料汽车的特点（5）
18、甲醇对汽车橡胶有溶涨作用问题；（6）甲醇能量密度较低，燃油箱容积需适当放大。甲醇使润滑油变稀，会加剧磨损，需要加防腐抑制剂；（7）甲醇有毒，怠速情况下甲醇汽车排放的甲醛（非常规排放）为普通汽油车的36倍；（8）使用甲醇燃料（M85、M100）时，需要另建储运、加注和销售设备系统，并建立安全防护系统。37 新能源汽车技术7.3.2甲醇燃料汽车的发展现状及趋势据统计，目前全国已经有18个省、市、自治区开展了燃料甲醇与甲醇汽车的研发推广工作，并在区域内给与支持和鼓励的政策措施。旗云甲醇新型燃料车是在旗云车6年市场磨练、6次品质升级的基础上研发的环保节能型出租车，延续了旗云车经济实用的优势，并结合了世
19、界上环保燃料的发展趋势，可使用甲醇和汽油双燃料，从而使得旗云甲醇车型出租车一身兼具环保、经济、可靠、安全四大优势，如图7.13所示。38 新能源汽车技术7.3.2甲醇燃料汽车的发展现状及趋势图7.13 旗云甲醇新型燃料汽车39 新能源汽车技术7.3.2甲醇燃料汽车的发展现状及趋势图7.14 汽油/甲醇双燃料城市公交客车40 新能源汽车技术7.3.2甲醇燃料汽车的发展现状及趋势图7.15 海锋甲醇动力轿车41 新能源汽车技术7.3.2甲醇燃料汽车的发展现状及趋势甲醇汽车是我国新能源汽车战略中的重要组成部分，属于醇醚类汽车的代表，甲醇燃料已经被确定为今后2030年过渡性车用替代燃料。但由于欠缺规范
20、性，掺烧甲醇比例不规范也带来了一些负面的效果。国家应该加大投入和支持的力度，规范生产标准等问题。甲醇汽油国家标准一旦颁布，或将快速推动醇醚类汽车的发展。42 新能源汽车技术7.4 乙醇燃料汽车 7.4.1 乙醇燃料汽车的的特点 1.乙醇燃料汽车的优点：（1）在环保上，因乙醇汽油含氧量的提高，使燃烧更充分，更有效的降低和减少了有害尾气的排放；（2）因乙醇汽油的燃烧特性，能有效的消除火花塞、燃烧室、气门、排气管消声器部位积炭的形成，避免了因积炭的形成而引起的故障；（3）可延长发动机机油的使用时间，减少更换次数。43 新能源汽车技术乙醇燃料汽车的缺点：（1）由于乙醇的热值较低，使用乙醇汽油，发动机的
21、油耗会增加，资料表明，使用含10%乙醇的混合汽油时，发动机的油耗约增加5%；（2）乙醇汽油不易起动，汽车驱动性能下降；（3）乙醇易吸水，吸水后乙醇与汽油分层，给乙醇汽油的生产、储运、使用均带来极大困难；（4）由于乙醇与汽油不能直接混合，按照传统工艺生产，成本较高，且操作复杂，产品稳定性也很不理想；44 新能源汽车技术（5）乙醇（俗称酒精），它主要来源于粮食，材料来源单一，一旦遭灾、减产，原料来源就成为问题，成本必将增加；（6）乙醇汽油的成本较高，目前主要是靠政府补贴；（7）因乙醇中还有有机酸，故乙醇汽油对汽车的皮塞、输油管、油箱等具有腐蚀性；（8）乙醇只能作为汽油的一种含氧添加剂，或与柴油掺烧
22、，而不能大规模使用作为车用主导能源。45 新能源汽车技术7.4.2 乙醇燃料汽车的发展现状及趋势 一直以来，生物乙醇燃料备受争议，因为有人批评大规模使用乙醇作为燃料，会导致食品价格上涨，此外，传统的制造乙醇过程中会消耗很多能源，因此，从所谓的“油井到车轮”全过程来看，乙醇燃料并不环保。事实上，通用汽车在乙醇以及乙醇燃料汽车技术研发领域中，一直走在业界的最前列。通用汽车是第一个在美国大规模应用E10燃料（90%汽油和10%乙醇的混合燃料）的汽车制造商。巴西是全球最早发展乙醇汽车的国家。巴西已成为世界上唯一不供应纯汽油的国家，也是世界上发展替代能源、采用乙醇为汽车燃料最为成功的国家之一。46 新能
23、源汽车技术在2000年以前，国内开展乙醇燃料研究及应用工作的并不多。2000年9月，根据国务院领导指示，国家经贸委要求中国石化集团公司组织有关科研单位开始对乙醇作为车用燃料的可行性进行了系统研究。已经完成的的研究工作包括：燃料乙醇作为车用燃料的可行性试验研究、乙醇汽油的行车试验、燃料乙醇作为车用燃料的经济性分析、变性燃料乙醇及车用乙醇汽油国家标准的制定、燃料乙醇金属腐蚀抑制剂研究、车用乙醇汽油应用技术研究等。47 新能源汽车技术2002年3月，国家八部委联合颁布了车用乙醇汽油使用试点方案和实施细则，组织实施了车用乙醇汽油的使用试点工作。2003年6月，车用乙醇汽油的使用试点工作在河南、黑龙江两
24、省五市圆满结束，在车用乙醇汽油使用试点期间，约有20余万辆汽车和5万余辆摩托车使用了近20万吨车用乙醇汽油。2004年，国家在乙醇汽油的试点推广上又有大动作祭出。2月24日，国家发改委等国家8个部委联合下发了关于印发车用乙醇汽油扩大试点方案和车用乙醇汽油扩大试点工作实施细则的通知，扩大车用乙醇汽油在全国范围内的试点。48 新能源汽车技术7.5 二甲醚燃料汽车 7.5.1 二甲醚燃料汽车的特点 二甲醚作为环保、清洁、安全的新型替代能源，已经得到国际社会的公认。二甲醚是汽车发动机，特别是柴油发动机燃料的理想替代品。二甲醚燃料排放指标如下表：49 新能源汽车技术1.二甲醚作为汽车燃料的优点（1）二甲
25、醚燃料具有高效率和低污染的优点，并可降低发动机噪音10分贝以上。（2）二甲醚液化后直接用作汽车燃料，克服了其低温起动性能和加速性能差的缺点。（3）二甲醚的十六烷值大于55，可直接压燃，是柴油的理想替代燃料。（4）与液化天然气相比，二甲醚的理论空气量、烟气量比液化天然气低，而理论燃烧温度、混合热值又比液化天然气高，并且在贮存、运输和使用上比液化天然气更安全。50 新能源汽车技术2.二甲醚作汽车燃料的缺点（1）常规技术二甲醚的生产成本略高于柴油。（2）在柴油机上用二甲醚，需对气态二甲醚加压，使其变成液态，需增加设备及控制措施。另外，需对加气站进行必要的改造，才能推广使用。（3）柴油机燃用二甲醚的一
26、些技术难点。如:二甲醚的粘度较柴油低；二甲醚对橡胶等有不利影响等。针对我国自然条件和“富煤、少油、有气”的能源资源特色，发展洁净能源二甲醚，对于我国经济发展、环境保护与生态平衡具有重大战略意义。51 新能源汽车技术7.5.2 二甲醚燃料汽车的发展现状及趋势由于二甲醚燃料的卓越性能，二甲醚燃料发动机技术已引起西方发达国家政府和专家高度重视。近年来欧美、日韩、俄罗斯等国家十分看好二甲醚燃料汽车的市场前景和环保效益，纷纷开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发。在欧洲VOLVO汽车公司研制出了燃用二甲醚燃料的大客车样车用于示范,在日本JFE、产业技术综合研究所、COOP低公害车开发会社、交通公害研究所、五十
27、铃汽车公司和伊藤忠会社等分别研制了多辆燃用二甲醚燃料的卡车样车和城市客车样车，计划在35年内小规模推广。52 新能源汽车技术我国与国际二甲醚燃料发动机研究几乎同步。2005年4月，在国家科技攻关项目支持下，上海交大与上汽集团、上海柴油机股份有限公司、上海华谊集团合作，成功开发了具有完全自主知识产权的D6114二甲醚燃料发动机和我国第一台二甲醚城市客车。经国家权威部门检测，这辆新型客车动力强劲，车内噪音比原型车下降2.5分贝，排放远优于欧排放限值，碳烟排放为零，能彻底解决城市公交车冒黑烟问题。53 新能源汽车技术二甲醚城市客车54 新能源汽车技术二甲醚城市客车样车的动力性参数55 新能源汽车技术
28、二甲醚城市客车样车的安全环保参数56 新能源汽车技术2006年2月，我国在“十五”研究成果基础上，完成了国III排放二甲醚发动机及整车产品研制，并为实现安装国III排放二甲醚发动机的城市客车的载客试验运营做好了准备。这些研究工作成果的取得，为行业标准的制订奠定了基础。2007年，上海建成国内首个二甲醚车用加注站，10辆二甲醚公交车开始示范运行。二甲醚的重要性已逐渐被人们所认识，国内外二甲醚汽车技术研究与开发才刚刚起步，未来30年生物质转化DME是我国能源技术赶超世界先进水平、跨越式发展的最有前途的领域，国家有关部门应充分重视，从基础研究、应用开发到产业化及早全面规划。57 新能源汽车技术7.6
29、 氢燃料汽车7.6.1 氢能汽车的分类与特点氢能汽车是以氢为主要能量作为移动的汽车。可以分为以下两类：（1）氢燃料汽车；（2）氢燃料电池汽车。氢内燃机在汽车上的应用方式又有三种：（1）纯氢内燃机（2）氢/汽油双燃料内燃机（3）氢-汽油混合燃料内燃机58 新能源汽车技术氢燃料电池汽车的动力系统可以分为三种情况：（1）全氢燃料电池，即汽车的动力全部来源于氢燃料电池；（2）氢燃料电池和其它电池（或超级电容器，或飞轮等储能设备）的混合系统；（3）氢燃料电池与内燃机组成混合动力。氢燃料电池汽车无污染、效率高、噪声低，随着燃料电池制造技术的提高和成本的降低，是未来的主要交通工具。59 新能源汽车技术7.6
30、.2 氢燃料汽车的发展现状及趋势人类一直都在寻找替代汽油的清洁能源。氢被众多汽车厂家及行业专家认为是最具可行性的替代能源之一。早在1984年宝马公司就着手开发以氢为燃料的氢内燃机，经过20多年的努力，开发出了多款氢发动机汽车。60 新能源汽车技术宝马7系列氢/汽油双燃料内燃机汽车61 新能源汽车技术福特汽车公司成为世界首个正式生产氢燃料发动机的汽车制造商。下图是这款增压式6.8升V-10发动机。该发动机排量为6751cc，压缩比为9.4，功率为172.84KW/4000转/分(235马力/4000转/分)，升功率为25.37KW（34.5马力），最大增压压力为124.02137.80KPa。6
31、2 新能源汽车技术福特增压式6.8升V-10氢内燃发动机63 新能源汽车技术福特首批生产的6.8升V-10氢燃料发动机将作为福特E-450型氢燃料巴士的动力装置，如下图所示，于2005年在北美国际汽车展览会上首次亮相。64 新能源汽车技术对于极重视环保的日本马自达公司，早在2003年便已在东京车展上展出RX-8HydrogenRE、以燃烧后完全无污染的氢气燃料汽车。2006年4月马自达就提供八辆RX-8HydrogenRE给日本政府与企业租赁。马自达RX8HydrogenRE是全球第一辆同时搭载氢燃料与转子引擎科技的先进环保车，配置高压氢燃料储存槽和汽油油箱，可同时使用汽油与氢气，提供车辆动力
32、来源。65 新能源汽车技术马自达RX8HydrogenRE氢动力汽车66 新能源汽车技术北京现代研制出汽油/氢气混合燃料内燃机试验车（1.8L伊兰特轿车）。该车在保留原车汽油喷射系统的基础上，安装了一套压缩氢气供应系统和一套多点电控氢气喷射系统。氢能由于具有清洁、高效、可再生等特点被誉为21世纪理想能源，但许多关键技术尚未成熟，而且生产成本及其高昂，短期内很难实现产业化。随着氢制取技术和使用技术的不断进步，人们越来越乐观地认识到氢离人们的生活越来越近了。可以预见，未来世界将从以碳为基础的能源经济形态转变为以氢为基础的能源经济形态。氢能是汽车作为燃料的最终目标。67 新能源汽车技术7.7 太阳能
33、汽车7.7.1 太阳能汽车的基本结构与原理太阳能汽车是利用太阳能电池将太阳能转换为电能，并利用该电能作为能源驱动行驶的汽车，它是电动汽车的一种。1太阳能汽车的基本结构 太阳能汽车一般由太阳能电池板、电力系统、电能控制系统、电动机、机械系统等组成。68 新能源汽车技术一款太阳能汽车外形图69 新能源汽车技术（1）太阳能电池板太阳能电池板是太阳能汽车的能源产生装置。太阳能电池板有阵列形式和薄膜形式。阵列是由许多光电池板组成。阵列的类型受到太阳能汽车车身的尺寸和制造费用等的限制。一般情况下，汽车在行驶过程中，被转换的太阳能用于直接驱动车轮。但有时电池板提供的能量要大于电动机需求的电力，多余的电量就会
34、被蓄电池储起来，作为后备能源使用。70 新能源汽车技术（2）电力系统电力系统是整个太阳能汽车的核心部件，它由蓄电池和电能组成，电力系统控制器管理全部电力的供应和收集工作。蓄电池组就相当于普通汽车的油箱。一个太阳能汽车使用蓄电池组来储存电能以便在必要时使用。蓄电池的电能可以通过太阳能电池板来充电，也可以通过其它的外部电源充电。71 新能源汽车技术（3）电能控制系统电能控制系统可以说是整个太阳能汽车的大脑，主要用于整车电能的分配、电压电量控制等。电能控制系统包括峰值电能监控仪、电机控制器和数据采集系统。电能系统最基本的功能就是控制和管理整个系统中的电能。峰值电力监控仪电力来源于太阳能光伏阵列，光伏
35、阵列把能量传递给另外的蓄电池用于储存或直接传递给电动机控制器用于推动电动机。72 新能源汽车技术（4）电动机太阳能汽车中的电动机相当于普通汽车中的发动机。现在的车用驱动电动机中有很多类型，在电动车中都可以应用。类型的选择，主要是根据设计者的要求来定。太阳能汽车使用的电动机多数是双线圈无刷直流电动机。太阳能汽车一般不采用齿轮机构进行调速。73 新能源汽车技术（5）机械系统机械系统主要包括车身系统、底盘系统和操纵系统等。电动汽车的机械系统与普通汽车基本相同，但又有自身的特点。太阳能汽车最具魅力的可以说是车身了。在满足汽车的安全和外形尺寸要求外，汽车的外形是没有其它限制的。一般来说，太阳能汽车的外形
36、设计要使行驶过程中的风阻尽量小，同时又要使太阳能电池板的面积尽量大。太阳能汽车要求底盘的强度和安全度达到最大，而且重量尽量轻。74 新能源汽车技术2太阳能汽车的基本工作原理太阳能汽车的基本工作原理是：太阳能电池板在太阳光的照射下产生电能，通过峰值功率跟踪仪以及蓄电池的充电控制器输送至驱动电机或者输送到蓄电池进行储存。在太阳能汽车行驶过程中，如果日照充足，电能将直接输送给驱动电机。多余的能量或通过蓄电池控制器输到蓄电池进行储存。如果日照条件不好，太阳能电池板产生的能量不能够支持太阳能汽车的行驶，这时蓄电池的能量也会用于驱动电机。在太阳能汽车停止时，太阳能电池板所产生的能量，全部储存到蓄电池中。7
37、5 新能源汽车技术太阳能汽车能量流动图76 新能源汽车技术7.7.2 太阳能汽车的特点太阳能汽车的能源来自太阳，是真正的绿色能源汽车。其特点如下：（1）节约能源。（2）能源利用率高：太阳能汽车很少通过齿轮机构传递能量，可以防止能量损耗。同时又通过驱动电机的能量利用率又非常高。（3）减少环境污染：太阳能汽车消耗的能量是电能，不产生废气。（4）灵活、操控性好：由于太阳能汽车中很多部件都是电子部件，所以可以保证很好的操作性。77 新能源汽车技术7.7.3 太阳能汽车的发展现状与趋势太阳能汽车是随着太阳能电池技术的发展而产生。1987年11月，澳大利亚举行了一次世界太阳能汽车拉力大赛，有7个国家的25
38、辆太阳能汽车参加了比赛。赛程全长3200km，几乎纵贯整个澳大利亚国土。1999年5月，巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车。汽车全部使用太阳能作为能源，发动机和车轮之间没有传输装置，最高时速超过100km。在澳大利亚2003太阳能汽车比赛上，由荷兰制造的“NunaII”太阳能汽车取得了冠军，它以30小时54分钟的时间跑完了3010公里的路程，创造了太阳能汽车最高时速170km的新世界记录，标志着人们在转化太阳能的道路上又迈出了坚实的一步。78 新能源汽车技术我国在太阳能汽车的研发起步于20世纪80年代。在1984年9月，我国首次研制的“太阳号”太阳能汽车试验成功，并开进了北京中南
39、海的勤政殿。1996年，清华大学参照日本能登竞赛规范，研制了“追日”号太阳能汽车。重800公斤左右，最高车速达80km/h，造价为7.8万美元。其采用的电池板是我国第五代产品，太阳能转化率只能达到14%。2001年，全国高校首辆载人太阳能汽车“思源号”在上海交通大学诞生。思源号完全依靠太阳能汽车的电能，只要在阳光下晒三、四个小时，便能轻松跑上10多公里。79 新能源汽车技术中山大学太阳能系统研究所也推出了一辆酷似公园电瓶车的太阳能电动车。该车可以搭乘6名乘客，但是国产的时速最高却只有48公里，持续行驶时间也就1个小时。2006年，我国首辆太阳能轿车在南京亮相，这辆可以直接切换能源方式的太阳能汽
40、车行驶速度最高可达88km/h。如果加上蓄电池的电能，这辆车晚上能跑220km，白天可跑290km。由此可见，目前研发的太阳能汽车主要用于实验或竞赛。实用型的太阳能汽车还比较少。制约太阳能汽车发展的主要因素是太阳能电池的转换效率低，因此，最有发展前途的太阳能汽车是太阳能电池和蓄电池组合形式的汽车。今后，太阳能汽车的研究主要集中在提高太阳能电池的转换效率、最大功率跟踪技术和蓄电池充放电技术等。80 新能源汽车技术思考题 1.天然气汽车有哪些类型?其特点是什么？2.液化石油气汽车有什么特点？3.甲醇燃料汽车有什么特点？4.乙醇燃料汽车有什么特点？5.二甲醚燃料汽车有什么特点？6.氢燃料汽车有什么特点？81 新能源汽车技术