大客车节能环保技术的发展课件

1、大客车节能环保技术的发展 截止到上 世纪末，随着汽车技术的发展和市场需求的推动，大客车的基本性能，例如，动力性、经济性、可靠性等方面的技术指标已经达到了人们较为满意的水平。近几年来，大客车的研发与创新则更集中于通过电子化等新技术手段，进一步提高客车的舒适性、安全性及节能环保性能诸方面。在今天强调以人为本，即系心于人，用心于车的理念来说，在这3 个方面的创新则是年年不断。尤其是在节能环保技术方面更是研发的热点和竞争的关键。一、背景材料： 11、经济的发展和城市化进程的加速，必然带来城市公交车辆的大量需求。我国的城市化进程在党的十六大报告和国民经济中长期发展规划中都有详细的描述。乡村变为城镇，城镇

2、变为小城市，小城市变为中等城市，中等城市变为大城市，大城市变为超过1000万人口的特大城市。有城市必然要有公交车辆，我国近几年公交大客车的迅猛发展，就是在这一背景下取得的。12、大城市的交通和车辆排放污染形势严峻：大城市，尤其是象北京、上海这样的超大城市，高楼林立、人口密集、交通拥挤、环境恶化，工作效率和居民生活质量严重下降，这不但是正在走向工业化的国家面临的重大问题，也是发达国家超大城市同样面临的重大挑战。 13、北京2008奥运会和我国加入WTO为解决这些问题提供了重大机遇：政府的重视（公交车辆是城市的形象），会有大量资金的投入，加入WTO打开国门后国际资本和技术的涌入带来激烈的市场竞争。

3、14、认准方向、作好规划、抓住机遇、迎接挑战。国内大客车企业要利用这些机遇，主动迎接国内外的挑战。二、汽车节能环保技术的发展大趋势21、我国汽车近几年产量的增长情况和今后的增长数据预测见表1和表2： 表1：中国汽车产量的增长情况统计 单位：万辆年代产量1996147.51997158.31998162.91999183.22000206.82001234.22002325.12003444.12004507.5 单位：万辆 22、能源短缺、未雨绸缪： 国际市场石油价格一路飙升，从2002年（美国伊拉克战争前）的20美元/桶上升到2005年6月的60美元/ 桶，而且还有继续上升的趋势。世界石油产

4、量已趋峰值，欧佩克已经拿不出产油能力来平抑油价。我国的能源，尤其是石油资源的形势非常严峻。我国石油消耗已位居世界第二，而交通用油呈快速上升势头，年平均增长超过10%（1995-2000）。我国进口石油迅速增长，2000年进口7000万吨，2003年超过一亿吨，预计2010年进口将超过1.4亿吨，国家能源安全面临严峻挑战。节约能源，尤其是节约石油资源，不但是经济问题，而是关系国家能源安全的政治问题 23、环境污染和二氧化碳排放问题：由于经济的快速发展和粗放式的发展模式，我国的资源和环境与经济发展的矛盾异常突出，大气污染非常严重，尤其是大城市。2002年在全世界污染最严重的10个城市中中国占5个；

5、而在城市中交通工具，尤其是汽车，造成的CO和噪声污染分别占各自污染物总量的7090%以上。为此，我国也颁布了较为严格的机动车辆排放法规，2003年已经全面实施了欧排放标准，明年可能会实施欧标准。2010年以后与国际接轨。我国CO2排放量已排在美国之后，位居世界第二。我国已经正式加入了关于减少全球CO2排放量的“京都议定书”。汽车CO2排放即将成为全球关注的重大环保问题汽车动力系统的发展方向图1 汽车动力系统的发展方向31、电动汽车的优点：1）“ 零排放”：电动汽车在运行中无废气排放，即使将发电厂的排放进行等效换算，也是超低排放。此外，电厂可以远离市区建设，对城市污染较小。2）解除汽车对石油资源

6、的依赖：电是二次能源，可以从多种途径获得，例如，煤、水、风、太阳能、潮汐、生物质、核能等，其中许多为可再生能源。3）系统效率高：燃油汽车的能量循环：从原油精炼加油站燃油汽车。电动汽车的能量循环：从原油粗炼发电厂充电站电动汽车。据日本学者的研究结果，后者比前者能量效率高1217。此外，电动汽车可以利用晚间电网的低谷电充电，以提高电网总的能量效率。 4）电动汽车的噪声低、振动小。 基于以上原因，从上世纪80年代，国内外掀起了电动汽车的研发热潮，法国、日本、美国、德国等都经过试验和示范运行，开发出具有商品化水平的纯电动汽车，如法国PSA公司的标志P106和雪铁龙AX电动轿车，日本丰田汽车公司的RAV

7、-4EV电动轿车，美国通用汽车公司的EV1电动轿车等。我国也将电动汽车的研究开发列入“八五”、“九五”国家科技攻关项目，并于1996年6月建成广东汕头国家电动汽车试验示范基地。“十五”期间，国家科技部将电动汽车项目列入国家“863”重大专项。成了资助电池、电机及其控制系统、整车控制系统以外，重点资助北京市（北京理工大学牵头）进行纯电动大客车的研发和示范运行。2005年6月21日由国家发改委正式批准，14辆铅酸电池纯电动公交大客车在北京公交121路线投入商业化运行。另一个课题资助天津清源动力公司（中国汽车技术研究中心）进行纯电动轿车的研究开发和示范运行。其中有5辆纯电动轿车于2005年初首次出口

8、到美国。 33、混合动力电动汽车的优势：混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，简称HEV）是将电力驱动与辅助动力（APU）结合起来，充分发挥二者各自的优势及二者相结合产生的优势的车辆。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机，如内燃机、燃气轮机等或其它动力发电机组 图2 混合动力电动汽车的结构原理和布置方式混合动力系统的结构原理和布置方式如图2所示。东风电动汽车公司开发的并联式混合动力大客车的结构参数如表3所示。表3 东风电动汽车公司开发的并联式混合动力电动大客车的结构参数 项目单位技术参数车长m11载客人85车重（空载/满载）kg10050/16500总电压/ 蓄电池

9、V336/ 镍氢高功率型28个模块加速时间s16（040km/h）最高车速km/h72电机开关磁阻电机；最大功率：27kW；发动机进口康明斯6BTA发动机（电控、高压共轨、达到欧3排放标准）其它说明发动机和电机混合驱动；制动空压机、液压助力转向系统和空调压缩机均由发动机直接驱动。混合动力电动汽车的商业化已经在日本和美国逐渐推广。丰田汽车公司的Prius混合动力轿车已经在日本和美国销售了39万辆以上。混合动力公交大客车在美国纽约、西雅图和加州等地也已经销售和示范运行数百辆。巴西在里约热内卢用混合动力方式改造了几条公交路线，采用柴油机和铅酸电池串连式混合动力结构，取得了节油和降低排放的良好效果。

10、四、燃料电池电动汽车的研究开发进展 41 燃料电池的种类和特点：到目前为止，人们研究开发出的燃料电池的种类、工作温度、可应用范围、优缺点等见表4。表4 燃料电池的种类和特点类型工作温度应用范围优点缺点质子交换膜60100运输业、便携式电源工作温度低、起动快重量小、结构紧凑需用贵金属作催化剂、成本高、对燃料的纯度要求较高碱性90100军事、航空、航天在碱性电解液中阴极反应较快需要除去燃料、氧化剂中的杂质气体，例如：CO2磷酸型175200电力工业、 运输业工作特性好、效率较高、对燃料的纯度要求不高铂作催化剂、体积和重量较大、输出的电流、功率较低熔融碳酸盐6001000电力工业效率较高、成本较低可

11、使用多种材料作催化剂有腐蚀性，高温加速燃料电池部件的损坏固体氧化物6001000电力工业效率高，可用多种燃料、催化剂成本低、便于维护高温加速燃料电池部件的损坏42、质子交换膜燃料电池的工作原理 质子交换膜燃料电池的结构和原理如图3所示。电池单体主要由膜电极（阳极、阴极）质子交换膜和集流板组成。其具体反应步骤为：经增湿后的H2和O2分别进入阳极室和阴极室，经电极扩散层扩散到达催化层和质子交换膜的界面，分别在催化剂作用下发生氧化和还原反应： 阳极： 阴极： 电池总反应： 图3 质子交换膜燃料电池的反应原理 阳极反应生成的质子（H+）通过质子交换膜传导到达阴极，阳极反应产生的电子通过外电路到达阴极。

12、生成的水以水蒸汽或冷凝水的形式由过剩的阴极反应气体从阴极室排出。43、燃料电池的优势：（1）效率高，燃料电池的化学反应不受卡诺循环的限制，理论上能量效率可接近80，实际效率已达5070%。（2）清洁无污染，氢/氧燃料电池的产物只有水，属于零排放或接近零排放（考虑到燃料重整时）。（3）效率随输出功率变化的特性好，燃料电池的效率在额定功率附近可达60，部分功率下运行时效率会高于额定功率下的效率，可达约70%，过载功率下运行时效率略低于额定功率的效率，可达5055。燃料电池的效率随输出功率变化的特性比内燃机更适合于汽车的实际运行。（4）过载能力强，燃料电池的短时过载能力可达200的额定功率，更适合于

13、汽车的加速、爬坡等工况。44、国外燃料电池汽车的研发进展由于质子交换膜燃料电池（PEMFC）同时兼备无污染、高效率、适用广、低噪声、可快速补充能量、具有模块化结构等特点，被公认为是替代传统内燃机的最理想的动力装置。全世界各发达国家及各大汽车公司都非常重视燃料电池的研究开发。美国能源部的最新报告指出，燃料电池的研制和开发“已接近历史性突破的边缘”，“欧美日的激烈竞争已进入冲刺阶段”，燃料电池技术将成为21世纪“汽车工业竞争的焦点”。 美国前矿物能源部长助理克西格尔说：“燃料电池技术在21世纪上半叶在技术上的冲击影响，会类似于20世纪上半叶内燃机所起的作用”。福特汽车公司主管PNGV项目的经理鲍伯

14、默尔称：燃料电池必定给汽车动力带来一场革命。 （2）、日本的燃料电池汽车计划：日本政府对燃料电池汽车的研究开发和推广应用也表示了极大的关注，为了促进燃料电池汽车的商业化，由中央和地方政府共同资助在大阪、京都、东京等城市建立加氢站。2002年年底日本首相小泉纯一郎以政府的名义采购了5辆燃料电池轿车（丰田公司3辆，本田公司2辆），租给政府各部门使用。在2005年名古屋世界博览会上日本丰田汽车公司展示了多款燃料电池汽车，其中包括5辆以上的燃料电池大客车。（3）、全球环境基金会（GEF）、联合国开发计划署（UNDP）燃料电池大客车示范项目：为了使发展中国家的大城市公共交通车辆改变能源结构、降低有害物排

15、放污染和温室气体（CO2）排放，全球环境基金（GEFGlobal Environmental Facilities）和联合国发展计划署（UNDPUnited Nations Development Programme）资助巴西圣保罗、墨西哥城、中国的北京和上海等大城市开展燃料电池公交客车的运行示范工程。其目的在于促进燃料电池大客车的尽快商业化。中国燃料电池公共汽车商用化示范项目于2003年3月27日在北京召开启动会，该示范项目总投入为3236万美元，其中GEF投入1158万美元，UNDP投入40万美元，国家科技部、北京市和上海市共投入1458万美元，企业等其他投入约580万美元。中国燃料电池公

16、共汽车商用化示范项目为期5年，项目组于2003年12月18日在北京向外界发布了第一期6辆（北京、上海各3辆）燃料电池大客车的招标书，经过专家评审和谈判，最后于2004年5月17日在北京与戴姆勒可莱斯勒中国（投资）有限公司签署采购3辆燃料电池大客车的合同，合同规定2005年10月将有3辆戴姆勒可莱斯勒公司的燃料电池大客车在北京市投入示范运营。 五、结束语 1） 2008北京奥运会和加入WTO为我国公交客车的发展提供了重要的机遇和挑战；2) 节能和降低排放污染是公交客车最关键的技术；3) 代用燃料技术、电动汽车技术以及混合动力汽车技术的发展是解决节能、环保问题重要的途径；混合动力汽车将成熟的内燃机技术和电驱动技术，按照最优化的方式组合起来，达到高效、节能、低排放的目标，是目前开发研制和推广的重点。 4） 燃料电池汽车是今后的目标，现在应该积极进行关键技术攻关、样