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生命是永恒不断的创造，因为在它内部蕴含着过剩的精力，它不断流溢，越出时间和空间的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表现的形式表现出来。－－泰戈尔现代汽车发展趋势调研报告机械与材料工程学院B0942班26号袁敏摘要:二十一世纪以来,世界汽车持有量逐年增加,迅速增长的石油消费和日益严峻的环保压力,迫使汽车生产业必须走节能环保的发展道路,本文提出了新型环保汽车的发展趋势,即对现有车辆进行技术改进,提高其环保水平,鼓励混合动力汽车和先进技术汽车的使用,加大电动汽车,燃料电池汽车等绿色环保汽车的研究力度。目前,新一代的节能环保汽车正在全球范围内掀起一场汽车技术革命。从各种节能环保汽车的发展顺序来看,纯电动车、混合动力汽车技术将逐渐成熟,市场规模的扩大以及国产化程度的提高会降低混合动力汽车的价格。中国城市交通拥堵,混合动力汽车的节油性更为明显,因此混合动力汽车、特别是混合动力轿车和混合动力客车在未来的市场中占有一席之地。从长远来看,燃料电池汽车将是最终的解决方案,但目前燃料电池价格过于昂贵、技术尚未完全成熟、配套设施缺乏,燃料电池汽车在中国的大规模商业应用应该在2020年以后。一、纯电动汽车(BEV)纯电动汽车是指采用蓄电池作为能量存储单元,用电机驱动的车辆。纯电动汽车没有HC、NOx和CO等有害气体排放,被喻为真正的“绿色环保汽车”。就目前电池的技术水平而言,小型四轮纯电动汽车商业化生产条件已经具备。它可作为短距离代步交通工具或出租车使用,尤其是配合社会主义新农村建设;大型纯电动车辆主要应用于特殊场合,如机场摆渡车、市区定线公交车以及其它特殊用途;超级电容纯电动大客车具备很高的推广价值;假使纯电动轿车投入使用,每次充电续驶里程不应低于200km,最高时速可达到120km/h。BEV还依赖于电池技术的进步,目前尚不具备大批量商业化生产的条件。纯电动汽车的核心技术是电机电控技术、电池组能量等管理技术。通过近年来的努力,我国目前已经实现了纯电动汽车的小批量生产,开发的纯电动轿车和纯电动客车均已通过了国家汽车产品型式认证,纯电动轿车的动力性、经济性、续驶里程、噪声等指标,已超过国外大型汽车生产企业研制的纯电动铲车和箱式货车,初步形成了关键技术的研发能力,纯电动汽车在特定区域的商业化运作正广泛开展。二、混合动力汽车(HEV)混合动力汽车是指由两种或两种以上的储能器,能源或转换器作驱动能源(其中至少有一种提供电能)的汽车。目前我们通常提到的混合动力汽车HEV是由辅助动力单元配合电动机驱动的电动汽车。辅助动力单元一般是小型发动机或动力发电机组。混合动力装置既能发挥发动机持久工作、动力性能好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的优点,二者取长补短,汽车的热效率可提高10%以上;同时废气排放可降低30%以上。与纯电动汽车对比,HEV电池容量小、整车重量轻,汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机水平,保证驾车方便性和乘坐舒适性。与内燃机汽车相比,HEV可使发动机在最佳工况区寻急定运行,从而降低排污和油耗;在商业区、居民区等人口密集地,HEV可用纯电动方式驱动车辆,实现零排放;通过电机回收汽车减速和制动时的能量,可进一步降低能耗和排放。与目前的普通汽车相比,混合动力汽车节油效率可以达到25%一40%,尾气排放比先进柴油车更为清洁。但是,混合动力汽车价格目前较高,在当前技术条件下,其成、本比同类汽车高30%左右。混合动力汽车目前处于商业化初始阶段,2005年混合动力汽车在美国销售20.5万辆,占美国汽车总销量的1.2%。混合动力按照驱动系统能量流和功率流的配置结构关系,可分为串联式SHEV,并联PHEV和串并联式PSHEV和CHEV复杂的混合动力四种。三、液压混合动力汽车(HHV)众所周知,液压元件和系统具有很高的功率密度,比较液压蓄能器、飞轮和蓄电池这三种储能元件的功率密度,液压蓄能器为1000W/kg、飞轮为700W/kg、镍氢蓄电池170W/kg。液压蓄能器的功率密度在三者中最大,其充放能量速度要比蓄电池快得多。液压混合动力汽车HHV,是利用液压蓄能器大功率密度和快速充放能量的特点,在大中型运输车辆或是城市公交车辆上,配置带液压能量再生装置,与发动机动力传动系相混合组成的多能源动力驱动车辆。液压混合动力车辆可以充分地利用刹车能量的71%进行再启动和加速,在频繁刹车和启动的路况,将明显地改善车辆启动时黑烟的排放、降低油耗、提高车辆加速和减速特性,延长刹车装置的寿命。同时还可减少车辆总能量的需求,与混合动力电动车相比于液压混合动力车辆不仅可以实现在短时间内的大功率刹车能量回收和释放,达到40%的节油标,而且在成本价格、技术成熟、工作可靠及便于维护等方面均占有较大的优势。近几年来,液压混合动力车辆重新引起人们的注意。按照动力驱动方式分类,液压混合动力车辆摹本上有三种动力传动方式,即串联、并联和混联。目前,串联式液压混合动力汽车正处于实验室研究阶段。而并联式液压混合动力汽车技术成熟、结构简单、制造成本低廉,可以说液压混合动力车首先是从并联车型开始发展起来的。并联式液压混合动力车与传统车不同的工作过程,表现在刹车减速和启动加速两个方面。车辆启动(含冷启动)和加速时,先轻踏油门踏板、油门踏板角度处在仅使用液压能量再生系统的区域。在液压混合动力汽车领域,我国已有数家单位的样车通过了产品性能测试和试验,效果明显。其技术在许多方面比混合动力电动车更为成熟可靠,在一些电动车关键技术尚不能解决的今天,液压混合动力车有很好的应用前景。尤其是对于城市公交车,无论是并联还是串联,液压混合动力车都将会充分发挥出其技术优势。四、燃料电池汽车(FCEV)燃料电池汽车PCEV,是近年来发展起来的一种以清洁燃料为燃料、无C02和有害气体排放的新型环保汽车。因此,从能源的利用和环境保护方面来说,燃料电池汽车是一种理想的无污染汽车。近年来,燃料电池汽车的迅猛发展和商业化的推进席卷了整个世界,其高效节能、零排放或接近零排放的良好环境性能,使之成为当今世界能源和交通领域开发的热点。随着国际各大汽车生产商和石油巨头的积极参与,从资金到技术的大力投入,燃料电池汽车已经进入商业化阶段。燃料电池汽车将引发汽车工业的革命,最终取代传统内燃机车成为主流。我国的燃料电池研究始于1958年,经过多年的积累与发展;已初步形成了一支学科专业较为齐全的研究与开发队伍,研究条件明显改善。尤其在PEMFC方面;总体水平与先进国家的差距正在缩小。五、电动汽车在国际汽车工业上的竞争近10年来，出于节约石油和环境保护的需要，在发达国家，政府和企业联合制定各种计划，投入巨额研发资金，大力发展电动汽车产业，电动汽车成为国际汽车工业竞争的焦点。欧共体的“明日汽车”行动计划，美国的“新一代汽车伙伴计划”(PNGN)，都旨在抢占电动汽车产业的制高点。代表着当代先进水平的福特汽车公司的Think牌，通用汽车公司的Impact牌，丰田汽车公司的E-COM牌电动轿车正是这种竞争的结晶。目前，纯电动汽车正向小型化和专用化方向发展，燃料电池电动汽车成为跨国汽车集团联合攻关，相互竞争的焦点，通用、丰田汽车公司和加拿大BALLARD公司组成燃料电池开发联合体，在2004年批量生产销售燃料电池，燃料电池电动汽车将在今后的5～10年内产业化。混合动力电动汽车技术日臻完善，产业化进展迅速。福特公司的P2000牌，本田公司的Insigh牌混合动力电动轿车已开始批量生产销售。丰田公司的Prius牌混合动力汽车已生产销售近10万辆，并在2005年将该公司所有车型均采用混合动力技术方案。在今后10年之内，混合动力电动汽车将成为汽车市场上的主流产品之一。我国也在电动汽车研发方面投入了大量资金，中科院大连化研所研制的燃料电池已在东风汽车上试装，武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室已研制成功燃料电池关键技术——质子交换膜技术，今年可研制出15kW的燃料电池，汽车工程学院研制成功三代实验电动轿车，清华大学研制成功实验电动客车，我国在电动汽车研发方面呈现出明显的跟进战略特点，和发达国家的科技水平差距不是很大，这对我国汽车工业跟上世界电动汽车产业化的步伐是很有利的。六、我国电动汽车产业发展战略方位电动汽车产业在今后30年以至更长的时期内，在中国社会经济发展的格局中处于什么样的地位，在国民经济发展规划中应采取怎样的对策，这应该根据我国经济发展需求，能源政策和环境保护政策来确定。从世界范围看，电动汽车产品正处于产品开发期和市场导入期。根据经济学产品的生命周期理论，在这一阶段，进入壁垒最小，成功性的可能性最大，进行科技创新可以少走弯路，实现后发优势，集中力量，在技术上取得突破，开发出具有知识产权的电动汽车产品，这是振兴我国汽车工业的历史性机遇，我们必须抓住。我国汽车工业的科技创新严重不足，到现在还没有拥有真正意义上的具有知识产权的品牌轿车，产品开发的方式主要是引进、开发、滞后、再引进、再开发，导致我国汽车产品落后发达国家2～4代，竞争力低下。在今后10年，我国电动汽车产业的战略重点应是科技创新，以科技创新推动产业创新。电动汽车产业科技创新的重点是：燃料电池关键技术、电动汽车（含混合动力汽车）技术、电动汽车可靠性试验技术、节能型安全部件。还有两类技术也必须作为重点开发：一是电动汽车柔性生产装配技术，它可以用现有汽车生产装配技术和设备装配电动汽车。二是电动汽车智能技术、数字技术，它可以使电动汽车适应智能运输系统。七、分析小结持续增长的汽车消费、稳步增长的石油消费和日益严峻的环保压力;迫使未来汽车向节能化发展。纯电动车、混合动力汽车以及燃料电池汽车将是超低排放的长期有效解决方案。三者相比较而言:混合动力汽车技术较为成熟、市场规模正在逐渐扩大,是目前解决我国汽车环保最为有效的方法之一。从长远来看,纯电动车、燃料电池汽车将是解决汽车环保的最终解决方案。但是由于其价格过于昂贵、技术尚未完全成熟以及缺乏相应配套设施等因素的限制,目前还未大规模商业化生产。混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车,三者将是未来环保汽车的主体。