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汽车新能源与节能技术应用研究

作者:未知

  【摘 要】随着全球环境问题不断的深化,新能源技术的开发被视为改善全球环境问题的必然手段之一。对于汽车工业来讲,新能源开发与节能技术的应用是提高市场竞争力、经济效益以及社会效益的有效手段。在能源紧缺、环境污染越来越严重的今天,新能源汽车己成为汽车产业未来发展的趋势。我国政府也高度重视,发展新能源汽车已上升至国家战略高度。
  【关键词】节能环保;汽车新能源;节能技术;应用研究
  在经济和科技高速发展的同时,能源危机和环境污染正成为影响人类生存和发展的重要问题,节能与环保正成为21世纪人类社会和谐发展的主题。汽车燃油消耗和废气排放,已经成为能源危机和环境污染的主要诱因,为了人类社会的可持续发展,急需在汽车工业中应用新能源与节能技术,以降低能源消耗和环境污染。研究汽车新能源与节能技术已经成为汽车发展的重要方向,汽车动力正从汽油向清洁柴油、混合动力、燃料电池等方向过渡。本文就当前汽车新能源与节能技术的发展和应用进行了简要的探讨。
  1 我国新能源汽车发展现状
  车用燃料是支撑汽车工业发展的重要部分,目前绝大多数地区使用的汽车燃料多以石油产品中的汽油和柴油为主,但随着我国经济水平的提升,各地区车辆保有数量直线上升,对燃料的需求量急剧膨胀,同时对环境的污染问题也日益严重。为了进一步的改善这种现状,各大汽车制造公司一方面采用技术改善的方式,改善汽车的结构,另一方面,也在积极寻找代替汽油和柴油的新能源,积极进行新能源开发与节能技术应用。
  我国新能源汽车技术的研发工作可以追溯到上世纪90年代,经过20多年的发展,现已具备发展新能源汽车的产业基础,并且已经分别完成了3类新能源汽车的功能性样车试制、性能样车试制以及产品样车试制,可以说在新能源汽车技术的研发工作上取得了较大的突破性进展。在新能源汽车用动力蓄电池、驱动电机、燃料电池发动机等关键零部件技术、电子控制技术和系统集成技术上取得了较大进展,已初初形成新能源汽车关键零部件配套产业链。
  2汽车节能技术
  2.1汽车混合动力技术
  汽车混合动力技术是当前汽车新能源与节能技术中发展较为成熟的一项技术,也是人们较为熟悉的技术。在汽车混合动力技术方面,丰田作为先行者凭借混合动力的环保理念取得了极好的成级。目前所采用的汽车混合动力技术,有汽油机与电动机混合、柴油機与电动机混合两种。实际上,混合动力技术主要是应用电动机和发动机相配合,以获得加速成和爬坡等工况下所需要的爆发力,而在汽车高速巡航状态时,则减少发动机出力,从而减少发动机的油耗。此外,混合动力技术还有能量回收技术的应用,在汽车制动情况下,可以将制动所产生的热量进行转变,提供给电动机作为能量。
  通常情况下,混合动力汽车可以选择单独使用电动机驱动。从电机输出功率在整个混合动力系统功率中所占的比重来看,可分为混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统。第一种混合动力系统所采用的混合动力,是在内燃机上增加启动电机的方是所获取的,所采用的启动电机是发电启动一体式电动机,以此为基础控制发动机启动和停止。轻混合动力系统则采用集成启动电机,这一第汽车减速成和制动时,能够吸收部分能量,而在汽车行驶过程中发动机则等速运转。中混合动力系统采用高电压电机,当汽车在加入或大负荷状态时,电机辅助驱动以补充发动机自身功率的不足。完全混合动力系统采用高压启动电机,其混合程度可达50%以上,是当前混合动力技术发展的主要方向。
  2.2蓝驱技术
  蓝驱技术是在原发动机和车型基础上进行优化,以降低汽车燃油消耗的节能技术。相较于普通车型,应用蓝驱技术的车型调整了变速箱3挡到5挡的传动比,使汽车在高速成巡航状态下能够更省油。同巅,蓝驱技术还从空气动力学原理出发,对车身设计进行了优化,如底盘高度、风阻系数、胎压、滚动阻力等。
  2.3汽车压燃技术
  目前汽车所采用的往复式内燃机,所采用的燃料主要为汽油和柴油,汽油采用火花塞点火,柴油采用活塞压燃方式点火,点火方式的不同使得柴油机压缩比比汽油机更高,燃油效率相对较高,但汽油机所采用的火花塞点火方式,使其发动机工作震动小,噪音小。汽车压燃技术则是将两种技术进行融合所产生的新技术,采用汽车压燃技术的发动机,其技术结构相较于普通发动机更为复杂,其压缩比更高,燃料能在同一时间燃烧,从而提高了燃油使用率,同时由于采用了稀薄的混合气压缩点燃,能有直接通过调节喷油量来调节扭矩而不用节气门。此外,由于采用压燃技术,发动机燃烧温度极低,能有效减少辐射热传递,且燃烧周期短,其燃烧过程更多是化学反应,在目前汽车节能技术中发展相对成熟。
  3汽车新能源
  3.1氢动力技术
  氢动力目前主要应用于宝马和本田两个汽车品牌之中。在宝马汽车中,应用了一套绝热能力极佳的储气系统,该系统采用多层复合金属材质,采用3mm中空设计,可以有效的将槽内温度保持在-250℃,用以储存气动力技术所采用氢气燃料,能有效的将氢气维持在液态情况下。虽然这个储气系统体积庞大,但能够省却安装冷却机构的空间,因此可以不增加体积和生产成本,同时不用增加机械结构。不过氢动力技术最初设计的目的,并不是纯粹氢燃料动力,而是采用汽油/氢气双燃料,真正使用氢单一燃料的车型在首批产品中仅有5辆。
  采用氢气作为燃料,其烧烧特性同汽油并不相同,在采用汽油/氢气双燃料时,很难将燃烧效果最佳化,既便达到了,在进行汽油和氢气燃料切换时,汽车动力也会产生明显的落差。为此,在实际应用中,对两种燃料的动力曲线进行了限制,使得汽车动车受到部分限制,以使乘客感受不到切换时动力上产生的落差。
  3.2电力驱动技术
  电力驱动是将汽车汽油发动机和柴油发动机替换为电动机,采用电能作为能源,为汽车行驶提供动力。这种技术所采用的燃料清洁,同时输出扭矩大,应用在汽车中有较好的经济效益。但是,采用电力驱动技术,其难点在于动力充电的问题,以及充电后汽车续航能力的问题,虽然目前应用电动力技术的汽车已经开始量产,但这两个问题依然没能得到良好的解决。实际上,电池技术是新能源汽车研究的关键性技术之一,目前主要集中在电池安全性、可靠性、轻量化等方面,需要重点支持驱动电机系统、电动空调、电动转向、电动制动等能力。根据规划,我国2015年,纯电动乘用车、插电式混合动力乘用车最高车速成不低于100公里/小时,驱动能力与成本都将进一步得到改善。
  3.3燃料电池技术
  燃料电池技术,是采用氢气、甲醇等作为燃料,经过化学反应产生电流驱动汽车的一种新能源技术。燃料电池的能量是由氢气与氧气发生化学作用所产生的,而不是经过燃烧产生的。这一过程是直接将氢气、甲醇等转变为电能,整个过程不会产生有害物,同时能量转换效率比内燃机更高,是一种理想的节能环保技术。但在实际应用中,单个燃料电池所提供的动力极为有限,通常需要结合成燃料电池组,以获得足够的动力。
  4结束语
  在能源紧缺、环境污染越来越严重的今天,新能源汽车和节能技术己成为汽车产业未来发展的趋势。我国政府也高度重视,发展新能源汽车和节能技术已上升至国家战略高度。这预示着新能源汽车及其节能技术将会得到快速的发展。
  参考文献:
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  [2]李志达,望义熙,周世权.太阳能车机电控制系统的研究[J].汽车电器,2010(11).
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  [4]邵毅明.汽车新能源与节能技术[M].人民交通出版社,2008-3-1.
  (作者单位:北京新能源汽车股份有限公司黄骅分公司)
论文来源:《科学导报·科学工程与电力》 2019年3期
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