2019級能源與動力工程一班專業(yè)導論

能源與動力工程前沿技術新能源汽車能源技術與動力技術介紹姓名：XXX學號：XXX班級：2019級能源與動力工程專業(yè)一班能源與動力專業(yè)介紹？能源與動力工程致力于傳統(tǒng)能源的利用及新能源的開發(fā)，和如何更高效的利用能源。能源既包括水、煤、石油等傳統(tǒng)能源，也包括核能、風能、生物能等新能源，以及未來將廣泛應用的氫能。動力方面則包括內燃機、鍋爐、航空發(fā)動機、制冷及相關測試技術。考慮學生在寬厚基礎上的專業(yè)發(fā)展，將熱能與動力工程專業(yè)分成以下四個專業(yè)方向：以熱能轉換與利用系統(tǒng)為主的熱能動力工程及控制方向(含能源環(huán)境工程、新能源開發(fā)和研究方向)；以內燃機及其驅動系統(tǒng)為主的熱力發(fā)動機及汽車工程，船舶動力方向；⑶以電能轉換為機械功為主的流體機械與制冷低溫工程方向；(4)以機械功轉換為電能為主的火力火電和水利水電動力工程方向。即工程熱物理過程及其自動控制、動力機械及其自動化、流體機械及其自動控制、電廠熱能工程及其自動化四個二級學根據(jù)專業(yè)方向不同，畢業(yè)生可在大型企業(yè)、相關公司以及相關的研究所、設計院、高等院校和管理部門從事熱能工程、動力工程、制冷工程方面的研究與設計、產(chǎn)品開發(fā)、制造、試驗、管理、教學等工作。主要就業(yè)方向為發(fā)電廠、內燃機廠、汽車制造廠、物流調控、鍋爐廠、大型機械廠、造船廠、空調廠、制冷設備廠、暖通工程等等。我國能源動力工程發(fā)展現(xiàn)狀我們乘坐汽車外出同樣需要使用能源，汽車所使用的汽油、柴油是由石油能源提煉出來的。火力發(fā)電、水力發(fā)電、風力發(fā)電等等獲得的電能，同樣屬于能源。不過，在發(fā)電方面，火力發(fā)電仍然占據(jù)著發(fā)電量第一的位置，約占81%，水電為16%，核電為2%，因火力發(fā)電所消耗的煤炭資源總量也是十石油水:電水■電核能分龐大的。目前，我國能源結構與世界能源結構如下圖所示:中國能舉結構世界能源石油水:電水■電核能分龐大的。目前，我國能源結構與世界能源結構如下圖所示:中國能舉結構世界能源結梅|其他能源■天然氣■其他能源在我們生活的方方面面，都離不開能源的參與。煤炭作為一種不可再生資源，如果消耗的過快，則必然會對我國乃至于世界能源結構產(chǎn)生沖擊，甚至危害到我們賴以生存的自然環(huán)境。目前在煤炭資源的利用上，人們會通過對煤炭進行處理，提高煤炭的利用率，降低煤炭燃燒時產(chǎn)生的污染物排放量；還有一部分技術人員對生產(chǎn)工藝進行改造，淘汰重污染生產(chǎn)設備。這些措施都有效提高了能源的利用效率，并優(yōu)化了我國的能源利用結構。在多方面的能源技術下，一些方面也引起了多方面專業(yè)人才的關注，汽車作為主要的石油能源消耗點，所以為汽車尋找新的替代能源確實十分重要，而我們今天主要講的內容就是新能源汽車的應用與發(fā)展。能源與動力的新技術（介紹、發(fā)展、應用）。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為世界各國人民的主要交通工具，在日常工作和生活中發(fā)揮著巨大的作用。然而，汽車的普及應用也帶來了諸多的弊端，如地球不可再生能源的大量消耗，以及生態(tài)環(huán)境的嚴重污染。上述問題的呈現(xiàn)，使得汽車行業(yè)的發(fā)展面臨兩難的局面。在這樣的背景下，汽車新能源的理念隨之產(chǎn)生，并且在短時間內得到了大范圍的推廣。在我國，截至2012年年底，生產(chǎn)的新能源汽車數(shù)量已達到9065輛，同一年國家進一步施行了“以新能源汽車為突破口，促進自我創(chuàng)新，加強汽車業(yè)的穩(wěn)定健康發(fā)展”的戰(zhàn)略方針。近些年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，低碳經(jīng)濟已經(jīng)成為我國未來發(fā)展的主要方向。在此背景下，新能源汽車與汽車新能源的開發(fā)已經(jīng)成為了評判一個國家工業(yè)標準的基本方法，成為汽車行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。一、新能源汽車能源系統(tǒng)汽車的傳統(tǒng)能源，主要是由石油為基礎所制造的柴油、汽油等化石燃料，主要是不可再生資源，并且具有較高的污染性。而新能源的定位，就是與化石燃料所相反的能源類型，主要是電力、氫氣、太陽能等污染性較低且可以再生的能源。在汽車能源的應用當中，主要有以下幾種類型。第一是電力能源。以電力能源為核心能源的汽車，通常被稱之為電動汽車。目前，電動汽車在世界各地都得到了廣泛的認同和實踐的應用，三元鋰電池和鎳氫電池業(yè)已成為電動汽車行業(yè)中電池的兩大主流趨勢。在我國，許多城市地區(qū)已經(jīng)開始普及安裝充電站、充電樁等配套裝置，為電動汽車的充電與續(xù)航提供足夠的便利，并且加大對電動汽車的資金投入和政策引導力度，促進汽車新能源的快速變革。其代表有1.純電動汽車：采用電力驅動，大部分車輛直接采用電機驅動，有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內，也有一部分直接將車輪作為四臺電動機的轉子。可以充分利用晚間用電低谷時富余的電力充電，使發(fā)電設備日夜都能充分利用。燃料電池汽車：以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學反應產(chǎn)生電流，依靠電機驅動。其化學反應過程不會產(chǎn)生有害物質，燃料電池的能量轉換效率比內燃機要高2-3倍。以電力為主的混合動力汽車：采用傳統(tǒng)燃料，同時配以電動機/發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力。第二是氫能源。以氫能源為核心能源的汽車，借鑒的是氫氧燃燒過程中所生成的大量能量為汽車提供行進的動力，同時其排放的汽車尾氣主要是氫氧化合反應形成的水汽，從某種意義上來講屬于絕對的清潔能源，環(huán)境系數(shù)非常高。第三是太陽能。以太陽能為核心能源的汽車，在相當一段時間內得到了人們的追捧。太陽能的環(huán)保性能比化石燃料或者電動汽車更為優(yōu)秀，并且可以實現(xiàn)能源的自動獲取和反復利用。然而，太陽能汽車目前受到技術的限制，存在著十分明顯的缺陷。首當其沖的便是其成本過高這一缺點，因光伏電池板造價昂貴，從而使太陽能汽車只使用于一部分群體，并不能被廣泛的推廣。而天氣因素也是影響太陽能汽車推廣的一大障礙，在設計太陽能汽車時，其儲能電池的研究應被列為重點研究對象。第四是其他較化石能源更清潔的能源。如1.天然氣和液化石油氣汽車：燃氣成分單一、純度較高、能與空氣均勻混合并完全燃燒，CO和微粒排放量低，發(fā)動機在低溫時的啟動和運轉性能較好。2,甲醇汽車：以甲醇代替石油，燃燒完全，降低尾氣有害物的排放。第五是利用物理勢能與內能。如1.空氣動力汽車：利用空氣動力作為能量載體，使用空氣壓縮機將空氣壓縮到30MP以上，然后儲存在儲氣罐中，開動時將壓縮空氣釋放出來驅動啟動馬達行駛。飛輪儲能汽車：利用飛輪的慣性儲能，儲存非滿負載時發(fā)動機的余能以及車輛下坡、減速行駛時的能量，反饋到一個發(fā)電機上發(fā)電，再而驅動或加速飛輪旋轉。飛輪使用磁懸浮方式，在7000r/min的高速下旋轉。超級電容汽車：超級電容器是利用雙電層原理的電容器，在兩極板上電荷產(chǎn)生的電場作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內電場，這種正電荷與負電荷在兩個不同相之間的接觸面上，以正負電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個電荷分布層叫做雙電層，電容量非常大（2010上海世博會園區(qū)世博專線已使用該車）。二、新能源汽車動力系統(tǒng)汽車動力系統(tǒng)的演變大概分為四個階段，最早要追溯到瓦特發(fā)明蒸汽機時代，從最早18世紀中期瓦特發(fā)明蒸汽機，到19世界末，本次戴姆勒、迪塞爾發(fā)明內燃機，再到19-20世紀之交美國電動汽車流行，汽車動力系統(tǒng)經(jīng)歷了從無到有、從大變小，便捷、舒適化的發(fā)展。第II階段是高效、節(jié)能、環(huán)保階段，典型表現(xiàn)是汽油機由化油器變?yōu)槎帱c噴射、升級為缸內直噴、再到混合噴射的過程，從純機械式發(fā)展成電子控制，再到綜合優(yōu)化提升經(jīng)濟性，最后再發(fā)展成為控制污染階圖1缸內直噴技術圖2廢氣渦輪增壓技術第III階段混合動力階段，利用傳統(tǒng)動力進行動力系統(tǒng)的升級，用以達到節(jié)能減排的作用。第W階段是綠色、智能、簡便階段，既純電動力系統(tǒng)。當前，整車動力系統(tǒng)正處于第I階段向第W階段的過度時期，多數(shù)整車廠以及動力總成企業(yè)則將混合動力作為重點研究方向，投入大量的時間、資金進行研究。1、我國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀1.1單電機傳動國當前純電動汽車中的傳動系統(tǒng)基本上是單電機傳動系統(tǒng),這種結構類型和一般的內燃機汽車結構較為相似。單電機傳動系統(tǒng)主要依靠了一臺電動機、電機控制器、變速器和電源等部件，因為內燃機汽車結構有較多的相似處,結構也相對穩(wěn)定，其生產(chǎn)可以在原有的生產(chǎn)線中實現(xiàn),可以有效地降低生產(chǎn)難度［1］。新能源汽車運行中，單電機傳動系統(tǒng)對電動機功率會提出較高的要求，因此在設計中，可以增加電機的尺寸。目前我國新能源汽車的單電機傳動系統(tǒng)設計制造基礎已經(jīng)發(fā)圖3混合動力動力流展成熟，其具體應用可滿足日常生產(chǎn)生活中對新能源汽車的使用需求。國1.2雙電機傳動雙電機雙軸驅動的新能源汽車總成傳動系統(tǒng)是一種新型組合模式，這種模式實現(xiàn)了以往純電動汽車中前后橋組合，將電機和驅動橋結合在一起。在整個系統(tǒng)只能怪，電動機、驅動橋以及減速器等均為一個整體，三者之間具有相互平行的關系,雙電機傳動模式下，系統(tǒng)的驅動結構變得更為緊湊。雙電機應用目的主要是實現(xiàn)在相同車輛負荷條件下，可獲得更多的運行效率，提升能量回收率。1.3主電機聯(lián)合輪轂電機傳動主電機結合輪轂電機傳動的系統(tǒng)較比其他電機傳動系統(tǒng)更復雜，主要是因為其中融合了電機控制器、變速箱、變速器以及兩個輪轂電機。應用了這種系統(tǒng)的新能源汽車,主要是依靠主電機實現(xiàn)前進運行，主電機可以為汽車的運行提供充足的功率保障，無論是加速、減速、上坡還是下坡都能進行穩(wěn)定控制。輪轂電機安裝在后輪位置，主要可以對車輛的穩(wěn)定運行進行控制。將前軸作為驅動，并將兩個輪轂電機作為輔助驅動,還可以提升后備功率，即便在惡劣環(huán)境中也可以避免出現(xiàn)系統(tǒng)電機散熱難的問題。2新能源汽車動力總成傳動系統(tǒng)技術2.1集中式技術集中式及時是新能源汽車中較為常見的一種驅動模式，這種方式與傳統(tǒng)的發(fā)動機相比，具有更好的調速特性。但是，因為單級減速器的調節(jié)能力較為有限，車輛整體動力性、速度控制等方面受到明顯制約。例如，德國IAV公司研發(fā)部門工作人員在模塊化思想基礎上，設計出了三擋自動變速器，將其與集中式的驅動電機集成技術結合，得到的總成傳動系統(tǒng)技術適合高級純電動乘用車研發(fā)設計［2］。2.2分布式技術分布式技術主要分為輪邊電驅動和輪轂電驅動兩種模式,例如，我國比亞迪公司和德國ZF公司生產(chǎn)的汽車就是以分布式技術為主導技術的新能源汽車，在城市公共交通運輸中有著較好應用。輪轂電機在城市交通運輸和乘用車方面的研發(fā)設計中得到了廣泛重視,特別是在輪轂電機技術優(yōu)化升級基礎上，熱管理和可靠性等技術難題正被逐一攻克。出E.M.：七出E.M.：七5wr圖1新能源汽車動力總成傳動系統(tǒng)框架圖3.思考和總結無論是個人，企業(yè)還是國家社會，都離不開能源。試想一下，有誰會說我離開了能源，我還能生活社會，還能發(fā)展呢？無論社會發(fā)展到哪個程度，也都離不開能源，而且隨著社會的發(fā)展，能源的需求量越來越大。能源又分為可再生能源與不可再生能源，我們現(xiàn)在常使用的化學能源，基本上為不可再匹

1=1生能源，這就導致能源出現(xiàn)了危機，日歷增長的能源需求也日益減少的能