新能源汽車電子教案第六章其他新能源汽車

1、第六章 其他新能源汽車學習目標 1. 掌握燃氣汽車的分類，并了解燃氣汽車的典型車型。2. 熟悉醇類燃料的特點，并了解醇類汽車的典型車型。3. 掌握太陽能汽車的工作原理，并了解太陽能汽車的典型車型。第一節(jié)燃氣汽車一、燃氣汽車的分類1 . 單一燃料燃氣汽車單一燃料燃氣汽車主要包括天然氣（ NG）汽車和液化石油氣（LPG）汽車。天然氣汽車大體可分為兩種類型：液化天然氣汽車（LNG ）、壓縮天然氣汽車（CNG）。2 .雙燃料燃氣汽車雙燃料燃氣汽車可以根據(jù)工況的不同，分開獨立使用兩種燃料其中的一種。二、燃氣汽車的獨特的優(yōu)勢及問題1 燃氣汽車的主要優(yōu)點（ 1）燃氣汽車是清潔燃料汽車。（ 2）天然氣汽車有顯

2、著的經(jīng)濟效益?？山档推嚑I運成本,可節(jié)省維修費用。（ 3）比汽油汽車更安全這表現(xiàn)在：燃點高。密度低。辛烷值高。2燃氣汽車目前存在的問題（ 1）標準規(guī)范欠缺。（ 2）關(guān)鍵零部件的技術(shù)水平還有差距，環(huán)保效果不夠顯著。（ 3）燃氣汽車加氣站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，關(guān)鍵設(shè)備與產(chǎn)業(yè)化有待突破。三、燃氣汽車的國外發(fā)展簡況俄羅斯是研究和應用天然氣汽車的較早的國家之一，不論是供氣裝置的研究成果，還是鋼內(nèi)襯環(huán)向復合材料增強的氣瓶開發(fā)，都有獨到之處。日本豐田等公司從 60年代初就開始研究燃氣汽車。90年代初，其技術(shù)日漸成熟，迄今己生產(chǎn)CNG和LPG汽車近萬輛。意大利，從本世紀 30年代就開始研究發(fā)展燃氣汽車；目前不僅

3、形成了生產(chǎn)出口燃氣供 給系統(tǒng)的著名的Lavato公司；同時有280個加氣站，25萬多輛燃氣汽車在運行。四、燃氣汽車的國內(nèi)發(fā)展簡況我國石油資源短缺，天然氣資源相對豐富，但綜合利用水平較低，油氣開采比例失調(diào)，我國一些專家和政府部門在二十世紀50年代就開始了以天然氣作為汽車代用燃料的研究。1998年，國家提出了 空氣凈化工程”，開展了 清潔汽車行動”和 精潔能源行動在國 家各種政策支持下，國內(nèi)燃氣公交車發(fā)展順利。作為國內(nèi)發(fā)展燃氣汽車代表性的城市，北京當前大量應用的燃氣汽車是液化石油氣汽車和壓縮天然氣汽車。五、燃氣汽車車型實例1 .雪鐵龍愛麗舍手動雙燃料汽車2 .長安悅翔-CNG雙燃料汽車3 .現(xiàn)代伊

4、蘭特雙燃料汽車4 .捷達CNG雙燃料汽車5 .大眾Golf2.0L雙燃料汽車6 .天然氣版的途安 EcoFuel第二節(jié)生物醇類汽車一、醇類汽車的分類及特點分析醇類汽車主要分為甲醇汽車和乙醇汽車兩種，下面分別對兩種醇類燃料各自的特點簡單進行介紹。(一)甲醇燃料的特點甲醇作為內(nèi)燃機燃料具有以下幾個特點：(1)辛烷值比汽油高(2)甲醇的燃燒速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣缺绕涂?3)甲醇具有較高的含氧量，使用甲醇汽油可以有效提高發(fā)動機的熱效率，減少汽車CO及HC的排放，只是未燃燒的甲醇及燃燒后的醛類排放物則比普通汽油有明顯增加；(4)甲醇的汽化熱比汽油高兩倍多，當進入氣缸后會吸收周圍的熱量才能汽化，吸熱的過程降

5、低了燃燒室內(nèi)和氣缸蓋的溫度，使外傳熱量減少，提高了發(fā)動機的熱效率；（ 5）甲醇的著火燃燒濃度界限范圍比較寬，更容易稀燃，有利于提高排氣凈化性能和降低油耗；（ 6）醇類內(nèi)燃機的有關(guān)部件和油箱需要選用合適的防腐材料。（二）乙醇燃料的特點甲醇作為內(nèi)燃機燃料具有以下幾個特點:（ 1）辛烷值高、抗爆性能好，添加乙醇可以有效地提高汽油的抗爆性；（ 2） 乙醇含氧量高達34.7%， 它能比 MTBE 更少的添加量加入汽油中。添加 10%乙醇，氧含量可達3.5%；（ 3）通過添加乙醇改變汽油組成，可以有效的降低汽車尾氣排放。（ 4）乙醇的熱值比常規(guī)汽油的熱值低。（ 5）乙醇在生產(chǎn)過程中一般會含有酸性物質(zhì)會對發(fā)

6、動機產(chǎn)生較為嚴重的腐蝕和磨損；（ 6）乙醇調(diào)入汽油后，乙醇汽油的調(diào)合蒸汽壓隨乙醇添加量增加逐漸降低。二、醇類代用燃料汽車示范和推廣出現(xiàn)的問題（一）甲醇燃料汽車示范推廣存在的問題1 .燃燒甲醇燃料會對汽車性能造成影響：氣阻現(xiàn)象。供油系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)象。金屬元器件早期磨損問題。2 .受原料成本和國際市場等影響，甲醇價格不穩(wěn)定。（二）乙醇燃料汽車推廣存在的問題1（ 1）存水會使車用乙醇汽油出現(xiàn)相分離現(xiàn)象。（ 2）變性燃料乙醇的摻入可對紫銅等金屬材料制成的零部件產(chǎn)生腐蝕，加入適量腐蝕抑制劑可以改善車用乙醇汽油的腐蝕性能。（ 3）車用乙醇汽油對夏利車的化油器密封圈、密封墊有明顯的溶漲性。（ 4）通過車用乙醇汽

7、油對國產(chǎn)橡膠件相溶性影響，發(fā)現(xiàn)車用乙醇汽油對某些材料橡膠件的扯斷強度和硬度產(chǎn)生明顯降低作用。（ .制取乙醇技術(shù)尚待完善，制取乙醇成本尚待降低三、國外醇類燃料汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況1 醇類燃料汽車在美國的發(fā)展1930年乙醇/汽油混合燃料在美國內(nèi)布拉斯加州地區(qū)首次面市。1978 年含10%乙醇的混合汽油在內(nèi)布拉斯加州大規(guī)模使用。1979 年，美國國會為減少對進口原油的依賴，從尋找替代燃料的角度出發(fā)，制定了聯(lián)邦政府“乙醇發(fā)展計劃（使用E10） 。 1993 年，美國加州開始實施靈活燃油汽車（FFV）計劃，其燃料規(guī)格為：輕型車使用E85,重型卡車和公交車使用 E100。2 醇類燃料汽車在日本的發(fā)展甲醇汽車在

8、日本的開發(fā)與應用的推動力來自二十世紀70 年代的石油危機，80 年代甲醇汽車技術(shù)的研究在日本非常普遍，替代柴油的甲醇燃料發(fā)動機被研制成功，并應用在小型載貨車上。1985 年，通產(chǎn)省就成立了“甲醇汽車普及機構(gòu)”，后來由于確定了更多種類的低公害燃料，又獨立成立了“財團法人運輸?shù)凸嚻占皺C構(gòu)”， 醇類燃料也是其中重要的研究發(fā)展對象。3醇類燃料汽車在巴西的發(fā)展巴西是世界上利用乙醇燃料最多的國家，現(xiàn)在用甘蔗生產(chǎn)的乙醇為巴西1200 萬輛小汽車的 1/3 提供著動力，1979 年，第一批完全用乙醇的汽車在巴西問世，1981 年，巴西新出售的小汽車中有23%是用乙醇行駛的，1985 年，這一比例達到了84

9、.5%。 1989 年，因巴西甘蔗產(chǎn)量不足，政府試圖進口甲醇作為代用燃料，使酒精汽車在數(shù)量上有所減少，近些年來，隨著環(huán)保的日漸突出，巴西國內(nèi)消費者又開始熱衷于購買乙醇燃料汽車。目前巴西銷售的全部小汽車中，乙醇小汽車約占30-40%，其他新車都是燃燒酒精-汽油混合燃料的。四、國內(nèi)醇類燃料汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況1 國內(nèi)甲醇燃料的研究及應用早在 70 年代初，我國就對甲醇燃料開始了比較系統(tǒng)地研究，將甲醇汽車技術(shù)開發(fā)列為國家科技重點攻關(guān)項目，分別對低比例和高比例的甲醇燃料進行了試驗研究。1997 年國家科委國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布018 號文批準山西省實施國家甲醇燃料示范工程，并先后投入50 輛甲醇中巴進行示范運營，

10、該項目已經(jīng)于2001 年 11 月驗收。1996 年 7 月，大同汽車制造廠、中國工程院熱物所與美國福特公司合作，成功試制了我國第一臺靈活燃料甲醇汽車（FFV） 。 1998 年 3 月，大同汽車制造廠又試制了第二批15 臺定比例M85 甲醇清潔燃料汽車，其運行的各項指標良好。2001 年 6 月， M100 全甲醇清潔燃料燃燒裝置試制成功。低比例 M3、 M5 甲醇汽油在四川省部分地方使用。河南漂河漯河石化集團宣稱中比例甲醇汽油M50 已研制成功，并稱該甲醇汽油可以直接在汽車上使用，發(fā)動機無需改造。北京騰飛時代公司也稱研制成功M19 環(huán)保復合燃料，宣稱該燃料在不改變發(fā)動機結(jié)構(gòu)下，解決了甲醇對

11、橡膠的溶漲問題、加入甲醇后發(fā)動機動力下降問題、遇水分層問題、冷啟動困難問題。2 國內(nèi)乙醇燃料的研究及應用20022000 年以前，國內(nèi)開展乙醇燃料研究及應用工作不多?！鞍宋?”期間，在交通部能源管理辦公室的主持下，交通部屬有關(guān)科研機構(gòu)對乙醇作為車用燃料進行了一系列的研究。組織實施了車用乙醇年3月國家八部委聯(lián)合頒布了車用乙醇汽油使用試點方案和實施細則, 汽油的使用試點工作。2003年6月，車用乙醇汽油的使用試點工作在河南、黑龍江兩省五市圓滿結(jié)束。車用 乙醇汽油使用試點工作取得重要成果，為進一步推廣使用車用乙醇汽油奠定堅實的基礎(chǔ) 五、醇類汽車車型實例1 .薩博BioPower100概念車2 .生物

12、乙醇燃料車型沃爾沃 C303 .三種燃料驅(qū)動的蓮花Exige270E4 .乙醇動力的福特敞篷跑車第三節(jié)太陽能汽車一、太陽能汽車的工作原理及優(yōu)勢（一）太陽能汽車的工作原理太陽能汽車用的則是太陽能電池，而太陽能電池的作用就是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。這個定義其實包含兩種太陽能汽車的類型：一種是以裝在車身表面的太陽電池所得的電能為驅(qū)動能源的車輛；一種是通過裝在車身外部的太陽電池得到的電源蓄給車載蓄電池，再利用蓄電池上的電源作為驅(qū)動能源的汽車。太陽能電池板峰值功率跟蹤控制器蓄電池圖6-16太陽能電動車能量匹配圖（二）太陽能汽車的特有優(yōu)勢無污染，無噪音。因為不用燃油，太陽能電動車不會排放污染大氣的有害氣體。沒

13、有內(nèi) 燃機，太陽能電動車在行駛時聽不到燃油汽車內(nèi)燃機的轟鳴聲。相對于傳統(tǒng)的燃油汽車的來說，實用型太陽能動力車除行駛速度遠低于燃油汽車外，與燃油汽車相比，還是有諸多優(yōu)勢的。太陽能電動車耗能少，只需采用3-4平方米的太陽電池組件便可使太陽能電動車行駛起來。易于駕駛。無需電子點火，只需踩踏加速踏板便可啟動，利用控制器使車速變化。另外，太陽能動力車采用創(chuàng)新前橋和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，前后獨立懸掛，四輪鼓式制動從 時速30km到突然剎車，剎車線不超過 7.3米。由于太陽能電動車結(jié)構(gòu)簡單，除了定期更換蓄電池以外， 基本上不需日常保養(yǎng)， 省去了傳統(tǒng)汽車必須經(jīng)常更換機油，添加冷卻水等定期保養(yǎng)的煩惱。小巧的車身，靈便轉(zhuǎn)向，

14、可以輕而易舉的將車泊入擁擠不堪的都市停車場。太陽能電動車沒有內(nèi)燃機、離合器、變速箱、傳動軸、散熱器、排氣管等零部件， 結(jié)構(gòu)簡單，制造難度降低。、太陽能汽車國外的發(fā)展情況1954年，美國貝爾實驗室研制出世界上第一塊太陽能電池，揭開了太陽能電力開發(fā)利用的序幕。1982年澳大利亞人漢斯和帕金用玻璃纖維和鋁制成了一部靜靜的完成者”太陽能汽車。這種汽車的速度能達到 40km/h,但是由于這輛汽車每天所獲得的電能只能行40分鐘，所以它還不能跑遠路。1984年，在瑞士舉行的世界首屆電動汽車與太陽能車比賽，標志著太陽能作為汽車的能源是可行的。1987年11月，在澳大利亞舉行的世界太陽能汽車拉力賽。來自7個國家

15、25輛太陽能汽車參加比賽。 賽程全長3200km，幾乎縱貫整個澳大利亞。結(jié)果，美國的 圣雷易莎”號太陽能賽車以44小時54分的成績跑完全程，奪得了冠軍。在這次大賽各國把發(fā)展太陽能作為首要任務，世界各地都能看到太陽能利用的設(shè)備，太陽能路燈, 汽車的太陽能天窗，太陽能熱水器，太陽能汽車。圖6-17美國的圣雷易莎”號太陽能賽車1996年芬蘭研制太陽能三輪車。曲線型的太陽能板安裝在車的后部，將太陽能電池板 轉(zhuǎn)換能量儲存在的蓄電池中，由250W的直流電動機向三輪車提供動力，行駛距離每小時25km。2010年加拿大馬塞洛，用時 10年，花費進50萬美元制造出一款新型太陽能汽車。他 駕駛著自己研制的新型太陽

16、能汽車，從加拿大到了美國洛杉磯，最后到了中國。向人們展示他的杰作。宣傳環(huán)境保護需要開發(fā)新能源汽車。安裝在汽車表面的這些小型太陽能電池板可以為這輛車提供所需的動力。在有陽光的日子里，這輛車行駛上百千米，而且只需要6s就能將車速從0提高到50km/h,最高車速可達 112km/h。該車特點是節(jié)能、環(huán)保、無噪音， 不花費任何燃料費用。 三、太陽能汽車國內(nèi)的發(fā)展情況20世紀70年代初世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮，對我國的太陽能發(fā)展事業(yè)也產(chǎn)生了巨大影響。1975年，河南安陽召開的 全國第一次太陽能利用工作經(jīng)驗交流大會”，推動了我國太陽能事業(yè)的發(fā)展。 這次會議的影響下，太陽能研究和推廣工作納入了我國政府

17、計劃， 獲得了專項經(jīng)費和物資支持。一些大學和科研院所紛紛設(shè)立太陽能課題組和研究室，有的地方開始籌建太陽能研究所。目前，我國也興起了開發(fā)利用太陽能的熱潮。20世紀末到21世紀初大學生和個人愛好者紛紛設(shè)計自己的太陽能電動車，這些太陽能電動車均采用太陽能電池板和鉛酸蓄電池作為動力源。清華大學學生自己設(shè)計、制造的中國第一輛具有代表性的 追日”號太陽能電動車，同時參加了日本能登國際太陽能汽車拉力賽以 優(yōu)異成績獲得第13名。而大連大學學生設(shè)計、制造的太陽能汽車時速最高達到 120km/h。江蘇太陽能汽車愛好者花了八年時間設(shè)計制造了兩輛太陽能汽車。第一輛太陽能汽車由6平方米太陽板和 5組電瓶等材料制成太陽能汽車，據(jù)試驗，該車正常時速30至80km,光照2天可行駛120750km。第二輛的太陽能汽車動力部分由216塊太陽能電池片和 24組電瓶組成，充滿電后可行駛250多km,太陽能充一天電可行駛35km,時速5060km。圖6-18清華大學的 追日”號太陽能電動車基于上述太陽能電動車的發(fā)展歷程，太陽能電動車技術(shù)具有下列幾方面的發(fā)展趨勢：(1)目前為止，太陽電動車開發(fā)利用在拉力比賽上，