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摘要:二十一世紀(jì),汽車已經(jīng)成為千家萬戶出行的首選,傳統(tǒng)汽車的燃料是柴油、汽油、液化氣,燃燒后排出的是醛類和碳氧化合物,隨之而生的是環(huán)境污染和能源消耗問題。所以,為了解決這一問題,研發(fā)綠色環(huán)保的汽車技術(shù)是當(dāng)前汽車行業(yè)的首要任務(wù)。本文闡述了汽車新能源和節(jié)能技術(shù)對(duì)當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展的重要意義并結(jié)合發(fā)展?fàn)顩r提出相應(yīng)策略。對(duì)汽車新能源與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行探討和分析,希望為汽車領(lǐng)域提供參考。
關(guān)鍵詞:汽車新能源;節(jié)能環(huán)保;研發(fā)應(yīng)用
1引言
隨著社會(huì)的進(jìn)步時(shí)代的發(fā)展,人們的生活水平經(jīng)濟(jì)收入也不斷提高,汽車作為生活中重要的交通工具之一基本,在給我們生活提供了便利的同時(shí)排放的大量尾氣也給自然環(huán)境帶來了危害,大量的能源消耗也面臨枯竭的危機(jī)。汽車行業(yè)造成的環(huán)境污染和能源危機(jī)是當(dāng)下阻礙社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵要素。研發(fā)新的汽車技術(shù)是時(shí)展下的必然趨勢。以綠色環(huán)保的理念出發(fā),對(duì)汽車動(dòng)力原料進(jìn)行創(chuàng)新,從根本上解決環(huán)境污染和能源消耗的問題。
2新能源汽車發(fā)展歷史
其實(shí),新能源汽車并不是21世紀(jì)的產(chǎn)物。1834年第一輛電動(dòng)車由安德森發(fā)明,比內(nèi)燃機(jī)汽車早了半個(gè)多世紀(jì),但這輛電動(dòng)車是蓄電池,不可再充。1873年,英國人羅伯特·戴維森(RobertDavidsson)制造了世界上最初可供使用的電動(dòng)車。1881年,應(yīng)用了可以充放電的鉛酸電池,這是一次重大技術(shù)改革引起了不小的轟動(dòng)。1900年,汽車售出總量中,蒸汽機(jī)車占百分之四十,電動(dòng)汽車占百分之三十八,燃油汽車僅百分之二十二。1902年,德國人波爾舍在電動(dòng)車上加裝了一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)來發(fā)電驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī),這也是世界上第一臺(tái)混合動(dòng)力汽車。二十世紀(jì)中期,燃油汽車迅速發(fā)展,電動(dòng)汽車逐漸消失。中國的新能源汽車始源于二十一世紀(jì)初。2000年底,在德國留學(xué)多年的“中國燃料電池車之父”萬鋼教授向國務(wù)院提出新能源汽車研究項(xiàng)目,并被列入國家“863”重大科技課題。二十世紀(jì)六十年代,環(huán)境污染及石油危機(jī)的問題逐漸浮出,這使得人們不得不重新審視汽車行業(yè)的發(fā)展,電動(dòng)汽車重新回到大眾視野,并在相關(guān)技術(shù)研發(fā)上也取得了突破性的進(jìn)展,迎來了電動(dòng)汽車發(fā)展的新時(shí)代。二十世紀(jì)九十年代,為了克服電池續(xù)航問題混合動(dòng)力汽車應(yīng)運(yùn)而生。二十一世紀(jì)初期,電池技術(shù)得到突破,國家也大力推進(jìn)新能源汽車的發(fā)展成為新能源汽車產(chǎn)量最多的國家。
3新能源與節(jié)能技術(shù)的意義和重要性
(1)汽車污染已成為世界性公害,其對(duì)于溫室氣體濃度增加的“貢獻(xiàn)”不容忽視。汽車尾氣排放的廢氣主要為一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔铩⒍趸颉⒑U化合物、苯并芘及固體顆粒物,能引起光化學(xué)煙霧等。另外,汽車排放的二氧化碳(CO2)、硫化物SOx(SO和SO2)、氮氧化物NOx(NO和NO2)、氟氯烴等使溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨等大氣環(huán)境問題變得更為嚴(yán)重;汽車排出的CO、NOx、SOx、未燃碳?xì)浠衔颒C、顆粒物PM和臭味氣體等污染空氣對(duì)環(huán)境和人們身體健康的危害已相當(dāng)嚴(yán)重。全力發(fā)展汽車新能源是解決汽車尾氣對(duì)環(huán)境污染的根本,同時(shí)也是推動(dòng)交通領(lǐng)域向低碳轉(zhuǎn)型的有力舉措,實(shí)現(xiàn)國家生態(tài)文明建設(shè)。(2)二十一世紀(jì),交通能源是全球?qū)⒁鎸?duì)的挑戰(zhàn)。1973年—1999年,世界發(fā)生了三次石油危機(jī),導(dǎo)致世界范圍大規(guī)模的戰(zhàn)爭,出發(fā)了大規(guī)模的全球經(jīng)濟(jì)危機(jī),對(duì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響。而汽車行業(yè)是石油消耗的第一大產(chǎn)業(yè),據(jù)目前數(shù)據(jù)分析,我國汽車行業(yè)占石油消耗總量的三分之一,中國目前已經(jīng)成為世界第三大石油進(jìn)口國,第二大石油消費(fèi)國。我國面對(duì)的石油消耗與交通能源問題非常嚴(yán)峻,汽車行業(yè)的改革是大勢所趨,推廣可再生能源的新型燃料,汽車動(dòng)力能源多元化是主要任務(wù),能使我們不再過度依賴石油。(3)在傳統(tǒng)的汽車行業(yè)中,我國的技術(shù)水平落后世界幾十年,但新能源汽車各國基本處于同一起跑線,我國可利用市場優(yōu)勢在新能源電動(dòng)汽車領(lǐng)域取得領(lǐng)先。電動(dòng)汽車的發(fā)展將為社會(huì)提供大批的就業(yè),推動(dòng)下游行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)型,帶動(dòng)國民經(jīng)濟(jì)。
4汽車新能源
4.1純電力驅(qū)動(dòng)。純電力驅(qū)動(dòng)運(yùn)用汽車鋰電池等新型的電池能源,通過電動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車,純電動(dòng)汽車使用電能,在行駛中無廢氣排出,不污染環(huán)境。電動(dòng)汽車比汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車的能源利用率要高且因使用單一的電能源,省去了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、油箱、冷卻和排氣系統(tǒng),所以結(jié)構(gòu)較簡單。可在用電低峰時(shí)進(jìn)行汽車充電,可以平抑電網(wǎng)的峰谷差,使發(fā)電設(shè)備得到充分利用。
4.2混合動(dòng)力。混合動(dòng)力汽車(HybridVehicle)是把驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由多個(gè)能同時(shí)工作的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合,車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)或共同提供。通常是指油電混合動(dòng)力汽車(HybridElectricVehicle,HEV),即采用內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī)或汽油機(jī))和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,驅(qū)動(dòng)方式靈活。混合動(dòng)力的電動(dòng)力系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和蓄電池(鉛酸電池、鎳錳氫電池和鋰電池)。混合動(dòng)力既發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作時(shí)間長,動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn),又能達(dá)到電動(dòng)機(jī)無污染、低噪聲的好處。熱效率可提高百分之十以上,廢氣排放可改善百分之三十以上。
4.3太陽能發(fā)電。二十一世紀(jì),太陽能或?qū)⒊蔀槭澜缰饕茉础L柲苁怯蓺湓雍嗽诟邷叵戮圩儺a(chǎn)生的能量,風(fēng)能水能等地球上所有自然能源幾乎都是由太陽能轉(zhuǎn)換而來。太陽能在現(xiàn)代科技生活中應(yīng)用范圍十分廣泛。太陽能發(fā)電利用電池組件把太陽能轉(zhuǎn)化為電能,太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換成電力為汽車提供驅(qū)動(dòng)力。燃料成本幾乎為零,有效減少化石燃料的消耗。不過由于太陽能會(huì)受天氣影響的原因,只能作為輔助能源提升新能源汽車的續(xù)航時(shí)間。
4.4氫動(dòng)力。許多科學(xué)認(rèn)為氫能源燃料電池對(duì)汽車核心技術(shù)具有重要的革命意義。從二十世紀(jì)六十年代就開始了氫動(dòng)力汽車的研發(fā),并投入數(shù)十億美元與中國上汽合作成功開發(fā)出中國首臺(tái)氫能源汽車,命名為“鳳凰”。氫具備極高的能量密度,并用甲醇等作為燃料,釋放足夠的能量為汽車提供驅(qū)動(dòng)力。作為新動(dòng)力能源,氫與氧氣在燃料電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)只生成水,沒有污染。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車相比,氫動(dòng)力有高達(dá)百分之六十到八十的能量轉(zhuǎn)化效率,是內(nèi)燃機(jī)的二至三倍且沒有損耗,壽命長。由此來看氫動(dòng)力汽車將成為未來汽車發(fā)展的重點(diǎn)。
5汽車節(jié)能技術(shù)
5.1增程式混合動(dòng)力技術(shù)。增程式混合動(dòng)力就是串聯(lián)式混合動(dòng)力,通俗來講就是通過電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力,不使用內(nèi)燃機(jī)。對(duì)增程式混合動(dòng)力汽車是在純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)下開發(fā)的,為了達(dá)到增加純電動(dòng)車輛續(xù)航里程減少充電次數(shù)的目的,在車上添加了增程器。其關(guān)鍵作用是為電池充電和汽車上的其它設(shè)備提供電源,解決了電池電量的問題。但此技術(shù)只針對(duì)電動(dòng)汽車應(yīng)用。
5.2并聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)。并聯(lián)式混合動(dòng)力是將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)相連,接入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。兩個(gè)動(dòng)力源分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)或聯(lián)合驅(qū)動(dòng)。混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)大致包括動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)、電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配、能量管理策略等。并聯(lián)式混合動(dòng)力擁有兩套動(dòng)力系統(tǒng),可以分開工作,也可以協(xié)作驅(qū)動(dòng)。既有發(fā)電功能又有驅(qū)動(dòng)功能,所以并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車應(yīng)用范圍更廣。5.3混聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)又稱動(dòng)力分流系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動(dòng)力和并聯(lián)式混合動(dòng)力相結(jié)合就是混聯(lián)式混合動(dòng)力,同時(shí)保有了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn),既增加了機(jī)械動(dòng)力的傳動(dòng)系統(tǒng)又增加了電力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng),雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜但是控制方便。
5.4藍(lán)驅(qū)技術(shù)。藍(lán)驅(qū)(BlueMotion)技術(shù)就是改進(jìn)后的TDI(Turbo-chargedDirectInjection的縮寫即“渦輪增壓柴油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”),“藍(lán)驅(qū)技術(shù)”的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、變速箱技術(shù)、燃料技術(shù)、尾氣處理技術(shù)都更先進(jìn),更具環(huán)保性。Start-Stop(起動(dòng)停車)技術(shù)和Recuporation(再生制動(dòng)能量回收)技術(shù)使車輛減少油耗,回收能量。5.5壓燃技術(shù)傳統(tǒng)汽車是通過火花塞或活塞壓燃兩種方式點(diǎn)火啟動(dòng)汽車,壓燃技術(shù)是將兩種點(diǎn)火方式相結(jié)合,在燃料同時(shí)燃燒增大燃油使用率。同時(shí),壓燃技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒周期短,溫度低,達(dá)到節(jié)能效果。
6發(fā)展策略
大量增加充電樁的覆蓋范圍,推動(dòng)新能源汽車的銷量。并培養(yǎng)相關(guān)專業(yè)人才,鼓勵(lì)學(xué)校開設(shè)相關(guān)學(xué)科并建立實(shí)驗(yàn)室,落實(shí)科教興國人才強(qiáng)國的發(fā)展戰(zhàn)略,為我國汽車新能源的發(fā)展提供根本競爭力。堅(jiān)持自主創(chuàng)新,以企業(yè)為主體,市場為方向,技術(shù)研發(fā)為中心,建立完善的創(chuàng)新技術(shù)體系,推動(dòng)汽車新能源發(fā)展。
7結(jié)語
綜上所述,在環(huán)境污染和能源匱乏的現(xiàn)狀下新能源汽車已成為汽車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在新能源汽車行業(yè)領(lǐng)域,各國處于同一起跑線,且中國的實(shí)際國情有很大優(yōu)勢,有潛力成為行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者,帶動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)綠色低碳生活。
作者:汪欽 王春 李松焱 單位:鐘山職業(yè)技術(shù)學(xué)院