汽车材料分析

汽车材料分析（精选8篇）

汽车材料分析 篇1

新能源汽车主要部件阻燃材料应用分析

汽车有很多的部件都会采用阻燃材料，特别是新能源汽车，阻燃材料的应用就更加广泛。特别是在充电桩以及电池部件等，塑料件都要求阻燃。说到新能源汽车，这算是近些年来最热门的一个领域。而对于材料人来说，最关心的可能还是汽车上的新材料的应用。

相对于传统汽车来说，新能源汽车在材料选择上有了很大的不同，比如说：电池模块、充电桩、充电枪等，都是必须采用阻燃材料来做的，下面就一起来看看！阻燃材料在充电桩上的应用

充电枪

充电枪作为电动汽车充电连接器，是连接充电桩等充电设施与电动汽车的“桥梁”，品质的好坏直接影响了充电性能及安全性。充电枪的材料要求相对来说较高的，常见的材料有：PBT+GF、PA+GF、耐候PC等。充电枪材料要求

插头插座插座插头的材料主要为PBT-GF25 FR/PBT-GF30 FR、PA66-GF25 FR/ PA66-GF30 FR和PA66-GF25 FR/PA66-GF30 FR（Free of halogen）。插座插头材料要求 外壳

充电桩外壳一般采用阻燃PC材料，材料特点：无卤阻燃、表面光泽度高、优异的电绝缘性能、优异的机械性能。3 其它部件 4 电池模组外壳

电池包壳体一般可以采用：钢材、铝合金、SMC复合材料、碳纤维增强复合材料、LGF-PP、PBT/ASA等。博世新型48V混合动力电池（塑料外壳）塑壳由于具有较好的综合性能，是目前动力电池壳体材料的主要发展方向，如雷天、环宇、中航锂电、海霸、青山等公司生产的系列锂电池均为塑料壳体。据悉，在动力电池标准中对电池的壳体箱体提出了相应的明确的阻燃要求，而现在越来越多的企业也开始采用阻燃塑料来做动力电池。5 汽车连接器

连接器材料的基本要求：耐热阻燃！连接器接触件是金属，插拔次数高，要求材料具备良好的阻燃性，且耐热，避免起火，目前连接器常用的材料有PBT、PPS、PA、PPE、PET等。杜邦PBT阻燃材料应用于汽车连接器 下面就一起来看看，汽车连接器材料的性能特点：材料类型材料特点应用领域PPE具有无卤、高流动、尺寸稳定等特点连接器、线圈绕线轴、开关继电器等。PPS高刚性、高抗冲、高耐热连接器和线圈骨架PBT高GWFI/GWIT、高CTI、高流动通过ROHS、REACH、CQC、UL黄卡等认证电子电器、开关、连接器、电容器外壳PET优异、高RTI、易着色、符合ROHS、UL认证变压器骨架、连接器、开关等电子电器零件PA高电器绝缘性连机器、端子

汽车材料分析 篇2

关键词：化工新材料,汽车轻量化,应用策略

随着生态环境的恶化、能源的匮乏, 加强对汽车行业的改革具有积极作用。当前, 我国大力倡导汽车轻量化改革, 要求汽车工业使用化工新材料, 通过改良创新发动机技术、节能小汽车等, 减少废气的排放并降低能耗。作为人工制造的新材料具有耐超高压和超高温及超高强度等特殊性能, 在相应程度上此类材料可替代一般金属材料, 用于汽车装置或部件的制造。

1 汽车轻量化改革中化工新材料应用现状

当前, 由于生态环境日趋恶化, 我国汽车行业为达到可持续发展要求, 逐渐意识到轻量化发展的重要性。所谓汽车轻量化即汽车质量得到充分保证的基础上, 合理降低汽车配套设施重量, 继而达到提高汽车动力性与能源利用率, 降低减少废气排放和环境污染的目的。由此不难看出, 汽车轻量化对降排减污、可持续发展的作用非常巨大。现阶段, 我国大力倡导应用化工新材料来推动汽车轻量化:鼓励汽车行业使用复合材料, 比如:合成塑料、碳纤维、玻璃纤维等;缩小减少汽车尺寸及材料消耗等。总之, 应用化工新材料推导汽车轻量化虽成绩卓越, 但仍不可忽略汽车轻量化改革过程中遇到的问题, 必须对这些问题进行深入分析, 提出合理有效的解决措施。

2 化工新材料应用推动汽车轻量化的问题

2.1 技术有待加强

应用化工新材料推动汽车轻量化对技术的要求极高, 但我国化工新材料应用技术还相对滞后。虽然我国化工新材料能确保汽车质量并减轻材质重量, 但材料强度尚未达到国际标准要求, 特别是冲压工艺水平有待提高。当前, 我国冲压工艺方面还无法突破冲压与材料强度冲突, 冲压时材料时常发生裂纹和折皱。而复合材料工业方面整体水平不高, 对高端材料核心技术掌握不够全面, 具有较高的进口依赖性。由此可见, 化工新材料技术的不足, 严重制约着汽车轻量化发展。

2.2 成本费用较高

应用化工新材料推进汽车轻量化, 既要考虑技术问题, 也要应对成本过高的问题。当前, 我国化工新材料以复合材料为主, 包括铝、镁等, 相比传统汽车价格更高, 再加上材料合成需要投入大量人力财力, 特别是研发过程中风险极高, 若是新材料无法与市场需要相符, 必定会降低投资回报率, 增加成本费用, 进而影响到轻量化材料的应用普及。除此之外, 新材料后期维修无法跟上进程, 普及率过低等, 也是制约汽车轻量化发展的主要因素。

3 应用化工新材料推动汽车轻量化的措施

3.1 丰富新材料的种类

3.1.1 形状记忆合金

要优化汽车舒适性、节能性、自动化程度与安全性以及工作稳定性, 应充分利用形状记忆合金。这种材质可低温变形、高温恢复, 其显微组织包含的马氏体和母相弹性模量各不相同, 超弹性及弹性变形量各为8%与2%。当前研究最为广泛的形状记忆合金包括铁基、镍钛与铜基, 而在汽车中多作温度敏感元件用于自控领域。比如, 在国外形状记忆合金被汽车空调开关、雾灯等广泛应用, 也被作为汽车发动机水箱等领域的材料。

3.1.2 高性能塑料

当前, 汽车零部件制造商非常重视高性能塑料, 并用其制造汽车安全零部件。这种材料是通过聚合物合金化技术, 采取混改性方式赋予某些高分子材料新性能, 而形成的高性能塑料合金材料, 更是聚合物工业及科学发展的关键目标。ABS/PC系列合金品种涉及高耐热型、高抗冲击型等, 极具表面光洁、易加工、高热变形温度等优势, 无论烤漆或电镀均可, 多用于汽车水箱面罩、内饰件等制造。

3.2 玻璃钢

作为第一代复合材料, 玻璃钢是由塑料树脂和玻璃纤维构成的玻璃纤维增强塑料, 具有良好的隔热隔音、耐腐蚀、质轻、高强度、抗冲击与透波的能力与性能。而第二代复合材料碳纤维增强树脂复合材料, 则是经高温碳化分解增强剂后提取的碳纤维, 采取的机体材料特性与玻璃钢不同, 其综合性能相对较高。此外, 还有热稳定性、耐环境性和抗湿性良好的聚合物基复合材料, 这种材料具有易加工的优势, 以及采取多种金属作为基体的金属基复合材料。

3.3 积极开拓应用市场

根据汽车轻量化发展趋势, 不断研制新产品, 通过准确定位产品, 优化产品结构来适应市场需要, 进而合理开拓应用市场, 推动汽车轻量化材料生产规模的扩大和技术提高, 达到规模经济降低成本的目的。而要对材料研发、生产成本进行控制, 最关键的是要创新技术, 通过回收利用材料提高其利用效率, 促使汽车轻量化材料产业链逐渐完善, 即从研发材料→生产原材料→制造零部件→集成应用整车→回收利用。除此之外, 还要合理延伸产业链, 增加必要的配套服务, 通过有效的后期维护推动汽车轻量化发展。

4 结束语

通过分析可知, 汽车轻量化发展旨在降低减少废气排放和能耗, 而且应用新材料既能带给汽车环保优势, 还能有效控制车内材料散发物质, 促进材料分类回收。总之, 对于汽车行业而言, 安全、节能与环保一直是其必须突破的问题, 因此, 这就需要研发应用新材料, 充分保证汽车行业的可持续发展。

参考文献

[1]梁乾.浅析新材料在汽车轻量化中的应用[J].现代企业文化, 2015, (6) :125;103.

[2]罗礼培.化工新材料应用推动汽车轻量化进程[J].化学工业, 2014, 32 (2) :19-23;24.

汽车散热器材料应用分析 篇3

【关键词】汽车散热器；材料应用

汽车发动机大多采用强制循环式水冷系统。散热器是汽车发动机冷却系统中起核心作用的部件。散热器性能的好坏直接影响汽车发动机的散热效果，进而对汽车的动力性、经济性和可靠性会产生很大影响。随着汽车发动机性能的不断强化，热负荷愈来愈高，对冷却系统的要求也越来越高，人们对包括散热器在内的发动机冷却系统的研究愈加重视，新技术、新材料不断涌现，在保证散热器具有足够散热能力和强度的前提下，体积更小、重量更轻、散热效率更高成了散热器发展的必然趋势。

1.散热器结构型式及其对材料要求

散热器由冷却用的散热器芯部、进水室和出水室三部分组成。冷却液在散热器芯内流动，空气从散热器芯外高速流过，冷却液和空气通过散热器芯部进行热量交换。理想的散热器应具有尺寸小、重量轻、制造工艺简单、结构可靠耐久、散热性能好、风阻小等优点。

1.1散热器及其芯部的结构型式

汽车散热器的结构型式可分为直流型和横流型两大类。直流型散热器的进出水室分别位于散热器芯部的上下方，由于散热器芯部垂直布置，因而高度尺寸较大。直流型散热器是大多数汽车发动机采用的型式，如桑塔纳1.8L、奥迪1.8L、富康1.36L等轿车发动机均采用了直流型散热器。横流型散热器采用散热器芯部水平布置，用左右两侧的水室替代上下结构的水室，冷却液水平流动。这种散热器水平尺寸大，在一些发动机罩盖较低的车型上应用，如国产依维柯轻型车等。

散热器芯部应具有足够的通流面积，让冷却液通过；同时也应具备足够的空气通流面积，让足量的空气通过以带走冷却液传给散热器的热量；还必须具有足够的散热面积，来完成冷却液、空气和散热片之间的热量交换。因此，散热器芯部是散热器不可缺少的核心部件，起主要的散热作用。

1.2散热器对材料的要求

散热系数是评价散热器散热性能优劣的重要参数，影响因素众多，其中散热器材料的导热性能和焊接质量对其影响很大。提高散热系数可以改善散热效能，使散热器以较小的尺寸和质量达到上佳的散热效果。因此，导热性能对散热器材料至关重要。

散热器的工作条件恶劣，一般位于汽车前端迎风处，不仅要经受风吹雨淋和汽车排出的废气以及沙土、泥浆的污染，而且还要承受反复的热循环和周期性振动。另外，散热器内长期流动着冷却液，其中可能混有腐蚀性及有害的成分，对散热器有锈蚀及腐蚀作用。因此，为保证散热器可靠的发挥散热作用，对散热器材料性能有如下要求：

（1）具有良好的导热性能。

（2）具有一定的强度和较强的耐腐蚀性。

（3）良好的加工性能及钎焊性能。

（4）良好的经济性。

2.常用散热材料

目前，常用的散热器材料主要有铜、铝和工程塑料等。

2.1铜

铜是重要的有色金属，也是导热性最好的金属材料，具有优良的成型加工性、可钎焊性和耐蚀性，长期以来一直作为汽车散热器的首选材料。铜的资源问题和价格问题一直是困扰铜散热器应用的主要原因。铜在工业上应用极为广泛。随着工业的不断发展，铜的消耗量日益增加，但因铜储量有限，随着消耗量的不断上升，价格居高不下，因而铜散热器的成本一直难以大幅下降。

近年来，为了进一步提高铜散热器的性能，对传统的铜锡散热器采取了许多改进措施。如在材质方面和加工工艺方面尽可能提高材料利用率，采取向铜中添加微量元素的方法，在不损失导热性的前提下，提高其强度和软化点，从而减薄带材的厚度，节省材料用量，以减轻散热器的质量和降低成本。例如，管带式散热器散热带的厚度可以达到0.045mm，最薄的可达0.025mm。

2.2铝

随着汽车技术的发展，节约能源和环境保护等方面的原因对汽车轻量化的要求越来越迫切。汽车材料的发展趋势是轻量化、高性能和强功能，散热器材料也是这样。人们一直在寻找价格低廉、性能优良的材料来取代铜。近十几年来，散热器新材料的应用有了很大的进展，尤其是在铝散热器方面发展速度很快。

铝是汽车工业使用较多的金属材料，也是汽车轻量化的首选材料。铝的最大优势是质量轻，比重仅为铜的三分之一，相同体积情况下，质量可以大大降低；铝资源远较铜丰富，成本也远低于铜；虽然铝的热传导率较铜低，仅为铜的60%，但由于铜散热器存在热传导率更低的锡保护层，使得铝散热器的热效率反而要高于铜散热器；另外，铝还有良好的铸造加工性能。虽然铝散热器具有质量轻、原料成本低、散热性能好等优点，但其焊接工艺性差、生产设备投入大是长期难以解决的问题，限制了铝散热器的广泛应用。

直到20世纪80年代中期，美国采用钎焊工艺制造铝散热器取得成功后，才使铝散热器的规模化生产和应用成为可能。铝散热器在结构和材料方面优势明显，在相同的散热性能条件下，采用铝散热器重量可减轻25%～40%。铝散热器的难点在于耐蚀性差，汽车发动机常用的冷却介质水对铝合金是一种恶劣的腐蚀介质，长时间工作容易出现点蚀问题。此外，散热器还要承受大气中其他腐蚀介质的侵蚀。对于冷却液引起的内部腐蚀，可采用向冷却水中添加防锈剂或在冷却水管内侧加一层耐蚀铝合金的方法处理；对于外部腐蚀物质引起的外部腐蚀，可采取表面处理和在金属表面涂耐蚀合金来处理。

目前，铝散热器比较成熟的生产工艺有两种：一种是机械装配式，此种形式生产的散热器冷却水管是圆形或椭圆形，采用机械压制而成，生产成本较低，但是由于这种工艺受自身形状的局限性，工作效率不高；另外一种是钎焊式，这种形式生产的冷却水管是扁状的，不受散热器自身几何形状的限制，采用焊接一次成型，工作效率高。

由于铝散热器的重量轻，并能做到与汽车同寿命（约5年），因此得到迅速推广。在欧洲和美国应用广泛，主要用于使用条件较好的城市小轿车和轻型车。北美部分地区开始在大客车、轻型货车上使用。但是，铝散热器较差的耐蚀性，使得铝散热器在使用条件差的重型货车、工程车辆及军用车辆上，则难于使用。

国内汽车散热器仍以铜散热器为主，铝散热器仅在轿车等小型发动机上应用较广泛。我国于1992年引进第一条铝散热器生产线以来，现已有多条生产线，开始是机械装配式，后来引进钎焊工艺生产线。但同国外相比，总体上生产工艺落后，生产效率低。

2.3工程塑料

为了减轻质量，提高耐腐蚀性和节约有色金属，许多新材料开始应用在散热器上。在实际应用中，散热器上下水室材料逐渐由工程塑料取代了铜材。常用的是用加入玻璃纤维的尼龙66（PA66）注塑加工成散热器的水室，并以机械方式与散热器芯部接合装配，通过橡胶密封圈使接合面上达到良好密封，同时还起防振作用。另外，尼龙66具有非常优良的耐腐蚀性，对散热器十分有利；良好的可塑性使得散热件轻巧而美观；耐高温性可使散热器的底盘保持完好而不会产生任何弯曲，不会减少散热器的气体流动。

目前，国内生产的轿车已广泛使用铜塑或铝塑结构的散热器，如夏利1.3L轿车、桑塔纳轿车等。这种散热器质量轻，生产工艺简单，可以注塑加工一次成型，成本较低。

【参考文献】

新型汽车材料 篇4

1.新型水锂电池-----复旦大学吴宇平教授领导的课题组关于水溶液锂电池体系的最新研究成果。用高分子材料和无机材料制成复合膜，包裹在金属锂外。而这层复合膜成为了锂离子的电位在正负极之间“时空穿越”的“随意门”和“时光机”——在这个膜的作用下，质子和水分子无法在低电位下得到电子，就不会在锂离子迁移过程中发生析氢或者水的分解。复旦的包裹复合膜的新型水锂电，可以大幅降低电池的成本，提高其能量密度，从而使电池充电时间更短，储存电量更多，耐用时间更久。该体系计算的实际能量密度大于220 Wh/Kg(瓦时/公斤)，能量效率高达95%，预计装备这一新型水锂电的电动汽车的行驶距离有望达到400公里，而现在市面上售卖的电动车出行距离为150-180公里（如荣威E50在60公里等速时续航里程为180公里）。

2.新研发的透明树脂车窗，其坚硬强度丝毫不比普通车用玻璃差，经过特殊处理的透明树脂车窗强度甚至要高于玻璃，而透明树脂透光性也比玻璃更理想。同时，树脂特有的延展性让树脂不易被击碎，即使破裂也会整体粘连在一起。即使是树脂碎片，其菱角的锐利程度也低于碎玻璃，这使透明树脂车窗拥有更好的安全性。不仅如此，透明树脂车窗的重量只有普通玻璃车窗的2/3到1/2，大大降低了整车质量。2.如果说透明树脂车窗让人很容易理解和接受的话，高强度树脂发动机外壳就有点令人匪夷所思了。树脂在高温下经过反复处理于冷却，可形成不亚于钢铁硬度的高强度树脂。用这类树脂产品所制作的汽车发动机外壳部件，同样在重量和成本方面优于普通金属产品。此外，日本各大材料制造商还在积极开发将金属和树脂材料进行混合与组合而形成的轻型复合材料。据悉，这些材料如果将汽车的整体重量减轻三成，所消耗的燃料费用就将由此降低两成，而这对于树脂材料来说是一项非常轻松的任务。也许，再过几年我们将看到“树脂汽车”在道路上穿梭了。

汽车工业运用一类的材料： 复合材料 2 发汗材料 3 形状记忆合金 4 超塑性合金 5 超导材料 6 太阳能材料 复合材料

传统汽车上，只有1%的汽油用于运送乘客，其余都用于驱动汽车本身运动。

案：提高燃油效率+减轻汽车自重 1.1 什么是复合材料？

两点特征：

合材料是多相体系（由两种或两种以上的不同物质组成）；

们的组合必须具有复合效果（即复合材料比单一组成的材料具有更好的综合性能），从而实现强－强联合。天然复合材料：竹子、木材，贝壳、骨骼、肌肉等

1.4 复合材料的特性 1）比强度、比模量高

几种典型材料的比强度、比模量对照图

2）抗疲劳性能好

多数金属材料的疲劳极限只有其抗拉强度的40 ～50%，而碳纤维/树脂复合材料则可达到70 ~ 80%。

3）减振性能好 4）使用安全性高 5)耐热性能好 6）性能具有可设计性 复合材料在汽车上应用

国外Lotus、GM、Citroen等著名汽车制造厂商都投入大量人力、物力开展复合材料技术在汽车上的应用研究,复合材料在汽车上的应用包括外装件以及承力结构部件,近年来高性能复合材料汽车板簧、驱动轴及全复合材料车身等技术也研究成功并投入应用。

福特公司所做的研究表明,复合材料可以将零部件的数量减为原来的80%,加工费用相对钢材降低60%,粘结费用相对焊接减少25%到40%。

日产布尔巴特汽车前端板,用钢板制造时由20多个零件组成,而用复合材料只需7个零件。

Audi 乘用车多功能支架、仪表板托架、座椅骨架、发动机护板、蓄电池托架均改用玻璃钢制造。

汽车板簧 刹车盘

保险杠

塑料进气歧管是近几年发展起来的新技术,与铝合金铸造的进气歧管相比,具有重量轻、内表面光滑、减震隔热等优点,因此在国外汽车上得到广泛应用 材料：全部是玻纤增强PA66或PA6 工艺：主要采用熔芯法或振动摩擦焊法

发汗材料

火箭尾喷管喉衬，3000度以上高温、气速1000m/s、经受固体颗粒冲刷

先将高熔点金属（钨：熔点3410℃）制成骨架，再渗入低熔点金属（铜：熔点1083℃、沸点2595℃），制备成复合材料。使用时利用铜的熔化与汽化带走大量的热，使尾喷管喉衬的温度维持在钨骨架所能够承受的温度之下。形状记忆合金

当温度、受力、受热及电压等影响时，形状、强度及刚性等发生变化时，合金材料的形状会发生改变。通用汽车利用形状记忆合金实现可动把手、格删、气坝。

这类合金存在着一对可逆转变的晶体结构。如含有Ti和Ni各为50％的记忆合金，有两种晶体结构，一种是菱形的，另一种是立方体的，这两种晶体结构相互转变的温度是一定的。高于这一温度，它会由菱形结构转变为立方体结构；低于这一温度，又由立方体结构转变为菱形结构。晶体结构类型改变了，它的形状也就随之改变。

铜-锌、金-镉、镍-铝约20种合金，其中“记忆力”最好的是NTi合金.4 超塑性材料

这种具有象拉面般柔软的金属叫做超塑性合金。

最初发现的超塑性合金是锌与22％铝的合金。1920年，德国人ROSENHAIN在Zn-4Cu-7Al合金在低速弯曲时，可以弯曲近180º。于是发现这种合金经冷轧后具有暂时的高塑性。1928年英国物理学家森金斯下了一个定义：凡金属在适当的温度下变得像软糖一样柔软，而且其应变速度为每秒10毫米时产生300％以上的延伸率，均属超塑性现象。1945年苏联包奇瓦尔等针对这一现象提出了“超塑性”这一术语。

超塑性成形技术－体积成形

超塑性体积成形包括不同的方式（例如模锻、挤压等）。超塑性体积成形中模具与成形件处于相同的温度，因此它也属于等温成形的范畴，只是超塑性成形中对于材料，对于应变速率及温度有更严格的要求。

柴油机连杆模锻件

俄罗斯超塑性研究所首创的回转等温超塑性成形的工艺和设备在成形某些轴对称零件时具有其他工艺不可比拟的优越性。利用自由运动的辊压轮对坯料施加载荷使其变形，使整体变形变为局部变形，降低了载荷，扩大了超塑性工艺的应用范围。他们采用这样的方法成形出了钛合金、镍基高温合金的大型盘件以及汽车轮毂等用其他工艺难于成形的零件。

铝合金轮毂

哈工大材料学院张凯锋教授等专家与北京卫星总装厂合作，利用超塑性研究的先进技术，科学地解决了支撑椅的难题，为航天员提供最轻的太空椅提供了技术保障。5 超导材料

1911年，荷兰科学家昂内斯用液氦冷却水银，当温度下降到４.２K时发现水银的电阻完全消失，这种现象称为超导电性。1962年，年仅20多岁的剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊在著名科学家安德森指导下研究超导体能隙性质，他提出在超导结中，电子对可以通过氧化层形成无阻的超导电流，这个现象称作直流约瑟夫逊效应。当外加直流电压为V时，除直流超导电流之外，还存在交流电流，这个现象称作交流约瑟夫逊效应。1973年，铌锗合金，其临界超导温度为23.2K，该记录保持了13年

1986年，瑞士苏黎士的美国IBM公司的研究中心报道了（镧－钡－铜－氧）可能具有35K的高温超导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念。

1986年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K，液氢（40K）的“温度壁垒”被跨越。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在钇－钡－铜－氧系材料上把临界超导温度提高到90K以上，液氮（77K）的禁区也奇迹般地被突破了。

1987年底，铊－钡－钙－铜－氧系材料又把临界超导温度的记录提高到125K。应用：

大电流应用（强电应用）——超导发电、输电和储能 电子学应用（弱电应用）——超导计算机、超导天线、超导微波器件 抗磁性应用大电流应用——磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。太阳能材料 太阳能电池： 硅太阳能电池；

以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；

汽车运行材料课程论文 篇5

颜克庭

车辆三班***

摘要：国民经济的快速发展，导致我国石油对外依存度不断增大，因此利用我国丰富的煤炭资源生产甲醇以替代车用燃油具有重要意义。文章从分析我国能源现状入手，在介绍车用甲醇燃料所具优势的基础上，阐述了国内甲醇燃料应用现状，着重分析了我国目前未能大规模推广使用车用甲醇燃料的原因，并对其发展提出了建议。关键词：甲醇；清洁燃料；应用现状；发展前景

论文主题：我国车用甲醇燃料在汽车上的应用现状及前景 0、引言

车用甲醇燃料是在成品汽油、柴油中添加一部分燃料甲醇，使用先进工艺调配而成的新型清洁燃料。甲醇是一种物理化学性质与汽油近似的有机燃料。可以由天然气、煤、生物原料等生产制得。甲醇燃料热效率高、适应性好、清洁安全，可以满足现行发动机的动力及使用要求，便于输配和推广应用。发展车用甲醇燃料，可以从灵活燃料向甲醇体系燃料电池汽车过度，走符合我国能源特色的汽车工业道路。

燃料甲醇不但可以代替石油作为车用燃料还可以转化丙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚烯烃等化工原料，代替石油化工。煤制燃料甲醇（二甲醚）成本低、经济性好。用高硫煤、焦炉气转化燃料甲醇，可实现资源的优化利用。我国煤炭资源丰富，利用国内优势资源发展煤制甲醇（二甲醚）燃料，可以节约和替代石油燃料，减少汽车尾气排放，降低大气环境污染，有利于实现社会经济的谐

调发展。在石油日趋短缺，环境严重污染，高油价给我国正常的生产和生活秩序带来严重影响的形势下，发展煤制甲醇（二甲醚）燃料可以产生巨大的经济效益、社会效益和生态效益。

1、中国能源发展概况

在我国石油消费市场中, 汽、柴油的消费超过总消费量的50%, 其中用于交通燃料的约占70%以上, 这也正是我国能源结构性矛盾的关键所在。据汽车行业部门的预测, 未来20 年, 我国汽车保有量将在2000 年的基础上翻两番, 到2020 年将超过6 000万辆, 仅汽、柴油的消耗就将超过100万吨。我国经济的快速发展导致能源需求的不断攀升, 特别是油品消耗大户———汽车及内燃机工业的迅速发展, 更加重了我国的能源危机。我国是一个富煤而油气资源相对不足的国家,由此形成了以煤为主的能源消费结构, 因此应立足国内丰富的煤炭资源, 积极寻找替代燃料以弥补石油供应的不足,这为煤制甲醇提供了广阔的市场空间。

2、甲醇燃料的特性

作为汽车的替代燃料，车用甲醇燃料具有以下特性：

1)热效率高。甲醇的辛烷值高（103），分

子量小，蒸发潜热大，可以提高发动机的热效率。其动力性好。

2)环保性好。甲醇含氧，可以促进充分燃

烧。发动机使用甲醇燃料生成的有害气体比汽油少。使用xxM15甲醇汽油，尾气常规排放CO和HC比国标汽油分别降低23.2%和28.5%，非常规排放的有害物质比汽油小。

3)安全性好。车用甲醇汽油的保守溶合期

为90天，在此期间，按照规程储运不分层、不变质，甲醇燃料的比重比汽油高，气压比汽油小，其传导性好，发生意外事故的可能性小。

4)适应性好。汽车使用M15、M30低比例

掺烧甲醇汽油，不用改变发动机部件，可以单独使用，也可以与成品汽油、与乙醇汽油混合使用或互换使用，灵活方便。

5)甲醇燃料的毒性及对环境的影响比汽

油小。研究表明，甲醇和汽油在化学物质毒性规范中同属于中等毒性，但美国能源部试验报告认为：甲醇毒性对水生物生态影响比汽油小，甲醇在水中降解比原油和汽油更快，甲醇在水中停留的时间以小时计，汽油则以年计，甲醇泄

露到地上土壤中时，微生物会使醇的浓度迅速降低，比汽油和柴油造成的污染小、时间短。

6)甲醇燃料的腐蚀性。目前克服甲醇燃料的腐蚀性上已具有成熟的技术和方法，在甲醇燃料、甲醇汽车产业化示范工程运行中，近500万辆次车高清洁甲醇汽油，最长行驶20万公里，经解剖评价未出现腐蚀现象。

3、我国甲醇燃料的应用现状

早在“六五”期间, 国家科委就组织交通部负责将M15 甲醇汽油研究列入国家重点攻关项目, 并在山西省实施。随后, 在“八五”期间开展了中德M100 甲醇燃料科技合作项目, 同期国家把低比例M3、M15 甲醇汽油应用列入攻关计划, 且在江苏、山西、河南、重庆有数百辆汽车投入运营试验。近几年对甲醇汽油的研究更是取得了长足的进步, 不但突破了有关技术难题, 而且其实际应用更是得以迅猛发展。

虽然甲醇燃料在我国一定范围内得到推广, 但目前尚未得到大规模应用。其原因在于: 首先, 受政府产业政策限制, 没有一套完整的产业推广计划。其次, 上世纪八九十年代, 由于国内没有大规模甲醇装置, 导致其价格偏高, 而石油价格在计划经济时期偏低, 使得利益倒挂而无法推广。第三, 对甲醇的毒性缺乏科学认识以及宣传方面的失误, 制约了其应用推广。

甲醇汽油作为一种新的替代能源具有

非常重要的意义, 有关人员在其添加剂研究及应用推广方面做了很多努力, 一些地方政府也积极加入进来, 共同为构建我国的能源安全体系而努力。

4、国内车用甲醇燃料应用前景

由于目前经济的飞速发展及汽车保有量的增加,我国汽、柴油供应已出现严重短缺。国家为缓解石油短缺状况曾提出使用乙醇, 并在黑龙江、吉林、河南、辽宁、安徽省的全部地区以及河北、山东、江苏、湖北4省的部分地区进行封闭使用。用高硫高灰劣质煤、焦炉气与煤层气发展甲醇燃料,技术成熟且经济可行,资源可进行深度利用,符合国家产业政策和建设节约型社会的方针。发展甲醇燃料, 在近期可以弥补石油燃料的不足,以减少石油进口、节约外汇;从中长期来看, 能以低成本较快地形成替代规模, 在十余年内形成几千万吨的替代能力。在我国, 还没有其他任何一种替代能源具有这样的转换能力, 从而在石油危机时保障汽车燃料的供应。从世界能源发展趋势来看, 廉价利用石油的时代已过去, 美国等发达国家控制着世界石油资源,美国的石油至少还可以利用60 年。就美国的能源资源条件和汽车技术装备水平来看, 其汽车燃料可直接由燃料电池和氢替代。而我国的情况不同于美国,在转换过程中需要一种过渡能源, 发展甲醇燃料,由醇油混合燃料过渡到甲醇燃料、甲醇汽车, 然后再发展甲醇体系燃料电池和氢能源, 这是一条由中国资

源特色所决定的汽车能源发展道路。总的来说,甲醇燃料作为一种清洁、安全、经济的新能源, 随着汽车技术的发展及甲醇汽油配制技术的突破, 必将成为我国石油替代能源中的重要角色。

5、结论

我国经济的快速发展，为甲醇汽油的利用提供了巨大的市场空间。据专家预测，到2020年我国石油产量将达到200万吨左右，供需缺口将达350万吨左右。按汽油收率33％计算，其汽、柴油缺口达120万吨，相当于220万吨左右的甲醇，而且该数据还不包括甲醇作为四大基本有机原料的消耗。2020年，甲醇的市场销量可能达到300万吨左右，因此，甲醇作为新型替代燃料，从能源及燃料的整体结构上来看，无论作为过渡性混合燃料，还是成为将来燃料电池的重要原料，均具有较好的发展前景。但是甲醇燃料的发展目前还存在着许多的问题，就这些问题我提出了以下几点建议：

(1)加强对甲醇燃料的宣传, 打消国民对其毒性不必要的顾虑, 并通过制订严格的操作规程防止甲醇中毒。

(2)结合我国煤炭资源丰富的国情以及天然气资源状况, 因地制宜地选择适合生产甲醇的原料, 并且可以充分考虑将各种原料进行适当配比的综合利用方式, 以降低甲醇生产成本, 提高市场竞争力。(3)在积极推进甲醇燃料汽车应用实验的基础上, 国家还须制定相配套的政策法规,特别是在甲醇燃料产品的价格、税收、投资以及甲醇汽车的生产、销售等方面采取必要参考文献的优惠措施, 以进一步促进我国甲醇燃料的发展。

新能源汽车概论复习材料 篇6

1.什么是新能源汽车？ 答：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力源，综合车辆的动力控和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术，新结构的汽车。

2.汽车新能源主要包括_电能_、_氢能源_、_天然气__、__醇类燃料_、_二甲醚_、_太阳能__等。

3.新能源汽车有哪些类型？

答：(1)混合动力电动汽车,(2)纯电动汽车，（3）燃料电池电动汽车，（4）天然气汽车。

4.混合动力电动汽车的优势在于其可通过平均需用功率确定内燃机的_最大功率_，使内燃机处于油耗低、污染小的最优工况下工作，通常可以降低排放；混合动力电动汽车所使用的电池可回收制动等工况下的能量。然而，混合动力电动汽车也存在_价格高_____，续驶里程小_______、_动力相对不稳定______等问题。

5.纯电动汽车应用前景广泛，具有无污染、_低噪声______、_高效能______等优点。但蓄力电池单位重量储存的能量太小，充电后持续行驶里程不理想；高储量的电池使用寿命较短。

6.燃料电池电动汽车，是利用_燃料电池______，将燃料中的_化学能______直接转化为电能实现动力驱动的新型汽车。与内燃机汽车相比，而不是利用燃料的燃烧过程。其能量转化效率较内燃机要高_2~3_____倍。7.请查阅相关技术资料，介绍一款新能源汽车。

三、识拓展或学习总结

请查阅相关技术资料，谈谈你对新能源汽车发展趋势的认识。

三、知识拓展或学习总结

1.工作电压是指电池在一定负载条件下实际的_放电电压_____，如铅酸蓄电池的工作电压：1.8～2V；镍氢电池的工作电压：1.1～1.5V；锂离子电池的工作电压：_2.75V~3.6V_____。

2.充电电压：_外电路直流电压______对电池充电的电压。一般，充电电压要大于开路电压，如镍镉电池的充电电压：1.45～1.5V；锂离子电池的充电电压：_4.1V~4.2V_____；铅酸蓄电池的充电电压：_2.25~2.7V_____。

3.容量是指在充电以后，在一定放电条件下所能释放出的电量，其单位为A.h______，容量与 放电电流大小_______有关。

与充放电截止电压有关。比容量是指_单位质量和单位体积的电池所能给出的电量_。

实际容量；是指电池在定的放电条件下实际放出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为kW。比功率则是指_单位质量或单位体积电池输的功率，单位为kW/kg或kW/L。

5.放电率是指放电时的速度，常用“时率”和“倍率”表示。时率是指以放电时间表示的放电速率，即_与一定的放电电流放出的额定容量所需的时间_。倍率是指_电池在规定时间内放出额定容量所输出的电流值_，数值上等于额定容量的倍数。

6.荷电状态（State of charge,SOC）,是指剩余电量与_额定容量或实际容量__的比例。这一参数是在电动汽车使用中十分关键却不易获取的数据。

7电池自放电的大小用自放电率衡量，通常以单位时间内容量减少的百分比表示：自放电率=储存铅电池容量-储存后电池容量_ ——————————————

储存前电池容量

8.充放电循环寿命是衡量_充电电池性能______的重要参数。它是指在一定的充放电制度下，电池容量降到某规定值前，电池能耐受的充放电次数。充放电循环寿命越长，电池性能越好。目前镍镉电池的充放电循环寿命为500～800次，铅酸蓄电池为_200~500______次，锂离子电池为_600~1000_______次。充电电池的充放电循环寿命与放电深度、温度、充放电制度工等条件有关。9.新能源汽车对动力电池的基本要求有哪些？

答：（1）比能量高,(2)比功率大，（3）连续放电率高，自放电率低，电池能够适应快速放电的要求，（4）充电技术成熟，时间短，充电技术停用性强；（5）适应车辆运行环境；（6）安全可靠；（7）长寿命，免维护。

10.铅酸电池广泛应用于内燃机汽车的低压供电电源，是一种成熟的汽车电池，但存在比能量低、质量和体积大、续驶里程短、使用寿命短、污染严重等问题，制约了其在电动汽车上的应用。镍氢电池因其_能量密度高____、无镉污染、_可大电流快速充放电______等优点，能够满足电动汽车对动力电池的要求，因此镍氢电池目前被成熟地应用到商业化的电动汽车上，如丰田Prius。锂离子电池是目前新能源汽车研究的热点，它具备能量密度高、能量效率高、_自放电率小_、_循环使用寿命长、可实现大电流充放电、无污染等优点。11.新能源汽车动力电池有哪些？分别写出其反应式。答：铅蓄电池

镍氢电池 锂离子电池 飞轮电池 超级电容

三、识拓展或学习总结

1.电动汽车电机有哪些要求？为什么？

答：1；高电压 2；转速高3；质量轻体积小4；应具有较大的启动转矩和较大范围的调速性能5；有4—5倍过载6；具有较高的可控性，稳态精度，动态性能7；具有高效率，低损耗，进行能量回收8；电气系统和控制系统的安全性应达到有关的标准规定9；能在恶劣条件下可靠工作10；结构简单，使用维修方便价格便宜。

2.效率是指_电机有效输出功率与总功率 _，不同类型电机效率曲线不同。对于电动汽车而言，电机的效率可以表示为：________________________________ 其中，电机总损耗主要包括_机械损耗_____和_铁心损耗_____，二者又可称为空载损耗或不变损耗。

功率、转矩与转速间的关系可表示为：___________________________________ 3.汽车用电机有很多种，请说出有哪些，并说明其优缺点。

答：（1）直流电动机，优点：控制简单，技术成熟

缺点：需要经常维护，由于损耗存在于转子上，使得散热困难，限制了电机转矩质量比的进一步提高（2）交流三相感应电动机，优点：结构简单运行可靠经久耐用，价格便宜，维修方便。

缺点：耗电量较大，转子容易发热，功率因素较低，调速性也交差。

三、识拓展或学习总结

1.什么是混合动力电动汽车？

答：是指同时装备两种动力来源（1）热动力源，（2）电动力源。

2.根据2010年颁发的QC/T837——2010《混合动力电动汽车类型》，混合动力电动汽车有多种分类方式：根据驱动系统能量流的配置结构关系，混合动力电动汽车可分为 串联式______、_并联式_____、混联式_____。

按照两种不同能量的搭配比例不同，混合动力电动汽车可分为_微混合型_____、轻度混合型_____、_中度混合型_____及_重度混合型_____。这种划分方式的主要依据是电动机峰值功率与发动机额定功率的比值。另外，按照外接充电能力，混合动力电动汽车分为_外接充电型______、__不可外接充电型_____；按燃油分类，混合动力电动汽车分为汽油混合动力和柴油混合动力。3.说明混合动力电动汽车的优势与劣势。

答：优点；1；排放性能良好2；动力性能佳3；耗油量低4；对电池的性能要求相对较低。

缺点；1仍需要燃烧汽油2；成本高，价格高2技术不成熟

三、知识拓展或学习总结

1串联式的工作模式通常有三种：_纯电动模式_、_纯发动机模式__、_混合模式_。

纯电动模式即发动机关闭，车辆行驶完全依靠_发电机______供电驱动；

纯发动机模式则仅在发动机运行情况下驱动车辆，蓄电池电力充足时作为储备，不足时发动机同时为其充电；

混合模式，即整车动力是通过_电动机______与_电池组______共同提供。2.并联式混合动力电动汽车可以两动力源的转矩或转速为对象进行耦合。按耦合对象不同，可分为_转矩耦合______、_转速耦合______、转速与转矩耦合。从结构上而言，则主要有两轴式、单轴式结构。

3.实现并联混合动力电动汽车转速耦合，其关键的两种部件：一是_行星齿轮机构_，二是_浮动定子的电动机。

4.如图下所示，行星齿轮机结构的作用是连接电动机。离合器的作用是：将发动机和行星齿轮机构的行星齿轮支架相连接和分离。锁定器1的作用是：锁定释放中心齿轮和电动机发电机轴与静态车梁之间的联系。锁定器2的作用是：锁定释放行星齿轮支架与静态车梁之间的联系。

5.简述三种不同混合动力电动汽车的结构形式，并画出其结构原理示意图。答：

6.说明并联式混合动力电动汽车的运行原理。

答；并联式混合动力电动汽车可以两动力源的转矩或转速对象进行耦合

三、知识拓展或学习总结

1.混合的on给力电动汽车能量管理的目标是在满足汽车基本技术性能（动力性、平顺性等）和成本等要求的前提下，根据各部件特性及汽车的行驶工况，实现能量在能源转换（发动机、电动机、储能装置、功率变换装置、动力传递装置、发电机等）之间的最佳线路流动，使整车的_能源利用率______达到最优，提高整车的_燃油经济性_____。

混合动力电动汽车的能量转换装置包括_动力电池_____、_发动机装置_____、_功率变换装置_____、_动力传动装置_____、_充放电装置_______等。因此能量传递路线通常有四类：由发电装置到车轮；由动力电池到车轮；由发电装置到能量储存装置，再到车轮；由_车轮到能量的储存装置_____________。2.串联式混合动力电动汽车中，发动机要经由电动机才能将动力传递给车轮，整车的控制策略目标是_防冻剂最佳效率区和排放区______，主要采用_静态门线控制策略逻辑门线控制策略，较为典型的有恒温模式（发动机开关控制策略）、峰值电源最大荷电状态的控制策略(Max.Soc-of-PPS(peaking power source))。

并联式混合动力电动汽车能量控制通常需要根据_动力电池电荷状态，_加速踏板位置_______、_车辆与驱动轮的平均功率_______、_发动机与电机输出的转矩_______等参数进行控制，因此，综合这些因素，并联式混合动力电动汽车常采用瞬时优化控制策略、全局优化控制策略、模糊逻辑控制策略，以及神经网络控制策略等。

混联是混合动力电动汽车结合了串联与并联式的结构特点，其总体能量控制策略：低速行驶时，驱动系统采用_串联混合动力电动汽车能量控制策略__。因此目前采用的混联式混合动力电动汽车能量控制策略包含了串联式、并联式控制策略。

3.从动力性、排放性的角度，混合动力电动汽车有哪些要求？

答：（1）车辆应根据行驶工况吨能量的需要，合理分配发动机与动力电池的能量，达到最佳的燃料消耗与排放效果；(2)在复杂行使工况下，竟可能减少发动机工作转速的变化，关闭与驱动的次数，精良避免发动机在低于一定转速和负荷时运行。

4.混合动力电动汽车的工作模式有哪些？

答；纯电动驱动模式：纯发动机模式；混合驱动模式；行车充电模式；制动能量回收模式；怠速/停车模式等。

5.查阅相关资料，说明某一款混合动力电动汽车是如何进行能量管理的。

三、知识拓展或学习总结 1.为满足严格要求的排放标准，混合动力车用发动力设计，目标从传统发动机追求的_高功率_______转向了__高效率______，将功率的调峰任务交由__驱动电机_______完成。

2．试说明阿特金森循环工作原理。

3.混合动力电动汽车除采用传统内燃发动机外，还可以选用燃气轮机______、__斯特林发动机_____、或___燃气发动机_____等其他热机，利用它们各自的优势，可以构成不同特点的混合动力系统。

4.混合动力电动汽车对动力电池的要求有哪些？

答：混合动力系统的电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定。

5.混合动力电动汽车可采用的电机类型有哪些？试分析混合动力电动汽车各种电机的优缺点。

答：

三、知识拓展或学习总结

1.Prius混合动力电动汽车，其混合动力系统属于_油电______，采用的发动机是__四缸直列置凸轮轴电喷16气门______，动力电池类型属于_Mi-MH(镍氢电池)________，驱动电机的类型是_同步交流电动机__________，其配备的双电机MG1与MG2的作用分别是，MG1：_主要用于启动发动机___________________；MG2：_主要用于在低速时提供牵引力__。

从混合动力电动汽车驱动系统结构形式来分类，Prius混合动力电动汽车属于__THS。

2.请根据低油耗行驶能量分配图，说明Prius在不同行驶状况下的能量分配。

答：（1）在启动及低速行驶时，THS竟仅利用电动机的动力来行使，应为这时发动机的效率不高。(2)在一般行驶时发动机效率很高，发动机产生的动力不仅是车轮的驱动力，同时也用来发动带动电动机，并给HV蓄电池充电。(3)在减速或制动时，THS油电混合动力系统以车轮的旋转力驱电动机发电，将能量回收到HV蓄电池中。

三、知识拓展或学习总结

1.纯电动汽车的优点在于：_零排放________；电动汽车比汽油机驱动汽车的_能源率用率______要高；因使用单一的电能源，省去了发动机、变速器、油箱、冷却和排气系统，所以结构较简单；_噪声小______；可在用电低峰时进行汽车充电，可以平抑电网的峰谷差，使发电设备得到充分利用。

纯电动汽车主要有_续驶里程较短______、采用蓄电池及电机控制器使成本较高、_充电时间长_____、_维护成本较高______、_蓄电池寿命较短________等缺点。

2.根据国家标准，纯电动汽车必须符合哪些条件？

答：（1）纯电动车辆的研发、制造、运营必须符合国家各项相关规定。整车、零部件性能必须满足国家技术标准和各项具体要求。（2）纯电动车辆是以电为能源，由电动机驱动行驶的，不再产生新的污染，不再产生易燃、易爆的隐患。(3)纯电动车辆储能用的电池必须是无污染、环保型的。且具有耐久的寿命，且具备超快充电功能。

3.纯电动汽车的续驶里程有哪些计算方法？根据国家标准，查阅相关资料，说明纯电动汽车如何运用等速法测算续驶里程？

答：

4.纯电动汽画册续驶里程影响因素有哪些？

答：（1）桂东阻力系数对续驶里程的影响；（2）空气阻力系数对续驶里程的影响；（3）机械效率对续驶里程的影响；（4）整车质量对续驶里程的影响；（5）蓄电池参数对电动汽车续驶里程的影响。

5.纯电动汽车的能量消耗指标采用_单位里程的能耗______、_吨公里的能耗和_百公里综合耗电量进行评价。单位里程的能耗是_单位里程消耗的电池组的能量，设计阶段可采用等速法或工况法进行计算。

三、知识拓展或学习总结

1.纯电动汽车主要由_电力驱动______、_控制系统_______、等机械系统、完成既定任务的工作装置等组成。_控制器_______式电动汽车的核心，也是区别于内燃机汽车的最大不同点。汽车行驶时，由_蓄电池__输出电能（电流）通过_控制器_____驱动电动机运转，电动机输出的_转矩传动系统__经传动系统带动车轮前进或后退。电力驱动及控制系统由_启动电动机、_电源和_电动机_等组成。2.电动汽车传动形式有多种，请说出有哪些结构类型。

答：1；配置多档装置和离合器的传统驱动系统。2；无离合器需求的单档传动装置。3；固定档的传动装置和差速器的集成。4；两个独立的电动机和带有驱动轴的固定档传动装置。5；配置两个独立电动机和固定档传动装置的直接驱动。6；两个分离的轮式驱动形式。

3.纯电动汽车行驶速度和启动速度取决于_电机的功率和性能_______，其续驶里程之长短取决于_车载的动力电池容量______之大小，车载动力电池之重量取决于选用何种动力电池如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。

4.电动机功率的选择将对电动汽车的动力性有着重要的影响，试分别写出纯电动汽车在最高车速行驶、满足爬坡要求、加速时的需求功率的计算公式。

答：5.电动汽车对电机的要求较高，具体要求有：_高密度小形轻量化_____；_高效率_____、_可靠性、耐久性、适应性______；_低进高转矩和高速恒功率______；_低噪声与地成本_______，适合恶劣的工作环境；结构简单、运行噪声低、使用维修方便等。

6.纯电动汽车驱动电机有哪些类型，试说明不同类型驱动电机的优缺点。

答：

三、知识拓展或学习总结

1.纯电动汽车的关键技术主要在于：_动力电池技术______、_电机启动及其电力控制技术_______、_电动汽车整车技术_______与_能量管理______。

2.能量管理系统是电动汽车的智能核心，请说明纯电动汽车能量管理系统必须满足的条件及主要功能。

答：

3.燃料汽车的制动过程通常是利用_制动装置______将汽车行驶的动能通过_机械摩擦_____方式转化为_热能______而散发掉，从而达到_汽车制动_____或_减速_______的目的。

制动能量回收就是把电动汽车电机的无用的、不需要的或有害的惯性转动产生的_动能______转化为电能，并回馈蓄电池。同时产生_制定力矩______，使电动机快速停止无用的惯性转动这个过程也称为再生制动。

4.影响电动汽车再生制动的因素有许多，主要包括行驶工况、制动安全性要求、车辆驱动型式、电机类型、储存系统，请说明它们如何影响纯电动汽车的制动。

答：

5.查阅相关资料，说明纯电动汽车电机是如何实现汽车再生制动的。

答：

三、知识拓展或学习总结

1.比亚迪E6采用的动力电池属于_铁电池_______，采用的电机属于_永磁电动机_______；日产LEAF采用的动力电池属于_锂离子电池______，采用的电机属于_________。

2.查阅相关资料，说明比亚迪E6的充电方式有哪些，具体性能如何。

答：

3.日产LEAF汽车在正常行驶时通常由_锂离子电池_______输出电能经由_逆变器______转化后，输送到_启动电机_______，驱动电机继而驱动车轮转动，带动整车行驶。当汽车减速时，电机回收能量进行发电，通过_逆电器______对_动力电池________进行充电。

三、知识拓展或学习总结

1燃料电池汽车是指以_氢气_______、_甲醇_______等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其核心部件是_燃料电池______，燃料电池是一种能够持续通过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常规电池的区别在于：_他工作是需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂，只要持续供应，燃料电池就会不断提供电能_。燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成，其工作原理与普通电化学电池类似，燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路产生电流_。燃料电池的基本组成有：电极、电解质、燃料和催化剂。

与传统汽车相比，燃料电池汽车具备_燃料电池能量转换率极高______、_零排放近似零排放_________、_车辆性能接近内燃机汽车________、_结构简单运行平稳________、等优点。

2.按电解质类型，燃料电池常分为：_碱性燃料电池、_磷酸、_熔融碳酸盐________、_固体氧化物________、_质子交换膜________、_燃料电池_________、以及_甲醇燃料电池________等。

3.质子交换膜燃料电池的关键部件包括：_电催化剂________；_电极________；_质子交换膜________；_双极板_______。主要结构包括：_电池本体________、_辅助系统________和_燃料________在实际应用中，还有电池的安全系统和功率调节系统。

4.燃料电池中燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原，电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电流。试写出化学反应式，并分别写出不同类型燃料电池的化学反应。

答：

三、知识拓展或学习总结

1.燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用空气_____，因此最早开发的燃料电池电动车多是直或_______等形式。

2.氢燃料电池发动机通常包括哪些功能结构？各自的功能是什么？ 答；

3.燃料电池汽车的动力电控系统主要由燃料电池发动机管理系统、蓄电池管理系统、动力控制系统及整车控制系统组成。

其中，燃料电池发动机管理系统的主要功能 是控制功率输出及检测发动机的工作状态_____；蓄电池管理系统的作用是_测量电池组电压，温度等生理参数_；整车控制系统的作用是_接收来自驾驶员的需求信息以及动力系统的状况，进行能量分配调节控制_______。

4.燃料电池的关键技术有哪些？查阅相关资料，介绍一项关键技术的发展。

三、知识扩展或学习总结 1.FCX Clarity 采用的燃料电池是_氢气______，这种由本田公司研发的燃料电池的特点是_提高了电池的可靠性；蓄电池属于锂离子电池_。

2.FCX Clarity动力系统结构主要由_动力控制单元_、燃料储气罐__、_驱动电机_、_燃料电池堆_、_高功率的锂离子电池__等五部分组成。

3.FCX Clarity的仪器仪表主要包括功率指示器、氢气量及剩余使用范围、氢气指示球，及人性化的功能界面。功率指示器用于_显示燃料电池输出功率和锂离子电池辅助或再生制动提供功率____、氢气量及剩余使用范围的作用是显示可供行驶的范围___；氢气指示球的作用 是通过改变尺寸及颜色，提供氢气使用量连续直观的信息反馈_____。

4.结合燃料电池汽车相关知识，说明FCX Clarity如何运行。

三、知识扩展或学习总结

1.压缩天然气（CNG）是指_压缩到 20.7—24.8MPA的天然气_______。压缩天然气（CNG）是一种无色透明、无味、高热量、比空气轻的气体，主要成分是_甲烷___。

液化天然气（LNG）是指__常压下温度为-162摄氏度的液体天然气____。液化天然气（LNG）具备__燃点高___、_安全性能强____、_适合长途运输和储存___等优点。

液化石油气（LPG）在常温常压下为气态的_烃类混合物_______，比空气重，有较高的_辛烷值_______，具备_混合均匀_______、_燃烧充分_______、不积碳、不稀释润滑油等优点，能够延长发动机使用寿命，而且一次载气量大、行驶里程长。

2._天然气_______是以储存在车载高压气瓶中的高压气态天然气为燃料的汽车；

_液化天然气_______是以储存在车载绝热气瓶中的低温液化天然气为燃料的汽车；

__液化石油气______是以丙烷和丁烷为主要成分的混合物，在常温条件下，随着压力变化易在液态和气态两种状态间转换的烃类为燃料的汽车。3.试说明天然气汽车的优缺点有哪些。

优点；1；天然气汽车是清洁燃料汽车2；天然气资源丰富3；有显著的经济效益4；比汽油汽车更安全

缺点；1；续驶里程有限2；车子有效空间减少，车身自重增加3；不易储存和携带4；需要一定的改装费用

4.CNG汽车在结构上采用传统动力结构外，由于采用CNG，还须配备相应的系统实现CNG的储运、供给及整车控制。通常主要由_储气系统_____、__供给系统_____、_控制系统______三部分组成。

储气系统是指储存CNG的装置；供给系统主要负责_根据车辆运行状态_；控制系统是_根据行驶状态随身切换燃油并根据发动机工况调整CNG_____。

LPG汽车主要由储气罐、蒸发调压器__、_汽油电磁阀__、_LPG电磁阀______、__功率调节阀___、_混合气__、_燃料转换开关___、控制电路等组成。

储气罐的作用是_储存运输液位检测___；LPG电磁阀的作用是_燃料转换时接通或切断汽油或LPG___；燃料转换开关主要用于

__实现汽油和LPG两种燃料之间的选择，转换___。

5.CNG汽车运行时，控制系统通过转换开关_______控制_高压电磁阀______与汽油电磁阀_______的流通量，由此调节_汽油与天然气________的供给比例，从而实现CNG车辆以最佳工况运行。

三、知识扩展或学习总结

1.试说明二甲醚的理化性质，说明二甲醚作为汽车燃料有哪些优势。2.请查阅相关资料，介绍一种新能源汽车或其他新能源汽车技术。

三、知识扩展或学习总结

1.请说明电动汽车各种充电技术的特点。

2.指示仪表装置、警告与指示信号装置。指示仪表装置的作用是________________。警告与指示信号装置的作用是_______________。3.请根据下图，分别说明CNG汽车与LNG汽车的加气过程？

三、知识扩展或学习总结

请查阅相关资料，说明不同类型新能源汽车维护与保养要点。

三、知识扩展或学习总结

汽车材料分析 篇7

进入20世纪80年代, 基于汽车轻量化、节能降耗的要求, 大量汽车零部件如发动机罩盖、顶棚、车门板等相继采用了玻璃钢材料, 从而掀开了汽车工业玻璃钢发展崭新的一页。

我国玻璃纤维复合材料工业起步于1958年, 改革开放以来, 我国玻璃纤维复合材料的原辅材料生产能力、技术水平、装备制造技术和成型工艺技术得到了长足发展与技术进步, 形成了较完整的研发体系及工业化生产体系。相对于其他领域, 汽车领域已经是比较大的玻璃纤维复合材料市场。目前, 我国玻璃纤维复合材料生产总量居世界第二位, 中国的汽车市场需求快速增长和轻量化发展增快, 也会加速玻璃纤维复合材料的应用。

在国内领先的企业中, 诸如金发科技、无锡吉兴等企业已经走在了行业的前列, 体现专利申请上已经是国内排名前列的企业。不同的企业会根据自身特点进行专利申请或布局, 本文拟从国内的重点企业——无锡吉兴集团在玻璃纤维复合材料于汽车领域的应用专利进行分析, 以期为国内企业的专利申请或布局提供借鉴。

主要研究内容

江苏无锡吉兴集团 (以下简称无锡吉兴) 于2013年4月18日组建, 集团总部位于江苏省无锡市锡山经济开发区, 于1993年由无锡吉达投资有限公司与台湾全兴国际集团合资成立第一家公司, 即集团母公司——无锡吉兴汽车部件有限公司。母公司主要为采购、商务订单平台, 负责财务投资、人力资源和信息系统的规划。随着吉兴的不断壮大与成长, 现集团分营运总部、生产总部、行政总部、财务总部四模块进行整体规划运作, 下设研发型子公司1家、制造型 (分) 子公司6家。

经过几年的努力建设, 目前已经树立了领先的工程技术应用能力和逐步与国际一流水平接轨的基础研发能力, 主要产品也已经从原有比较单纯的汽车内饰件向功能结构件、整车NVH声学部件等方向拓展, 公司经营范围也在以制造汽车部件为主的基础上向着产品研发、原材料分析、装备技术研究应用等方向发展, 为通用系列企业、本田系列企业、东风系列企业丰田、广汽丰田、武汉神龙、菲亚特、三菱等20家主要汽车主机厂配套供货。

本文检索了截止到2015年底的专利申请情况, 并分析了专利的申请态势、技术构成和重点专利等。

年度申请趋势分析

从图1可以看出, 无锡吉兴有关汽车应用领域的玻璃纤维复合材料专利申请起始于2000年, 但是在之后6年内 (2001-2007年) 并未继续进行专利申请, 从2008年之后, 无锡吉兴开始连续进行专利申请, 特别是2012年之后, 每年的专利申请量均不低于5项, 其专利申请量的最高峰值出现在2013年, 达到了11项。专利申请的类型主要为发明专利申请, 仅在2000年涉及1项实用新型专利。由于发明申请公开的滞后性, 2015年的申请数据并不完全, 仅供参考。

关键技术分析

将无锡吉兴的玻璃纤维复合材料在汽车应用领域的全部专利按照技术分支进行标引后, 可以看出其技术主题主要分布在内饰件 (顶蓬相关、行李箱及后搁板等) 、功能及结构件 (发动机防护板、声学部件) 等方面 (图2) 。可以看出, 无锡吉兴的专利对产品的应用领域有很明确的划分, 主要涉及内饰件和功能件。从总体上看, 其专利涉及的产品应用主要集中于吸音降噪方面, 这也和其包括两家声学方面的子公司有关, 下面对其重点专利进行分析。

重点专利分析

无锡吉兴关于吸音材料的专利申请多为玻璃纤维毡复合树脂片材的多层复合板材, 其中树脂基体主要选择PU、聚丙烯, 技术关键点体现在复合片材的加工工艺上, 绝大部分的申请均涉及生产工艺, 如CN101648548A, CN103331581A、CN102442046A;该部分专利自2008年后均有申请, 且呈增长趋势, 可见吸音降噪的汽车部件工艺是该企业的主要侧重点, 以工艺体现产品的特点。对于树脂基体种类、含量的选择、玻璃纤维的比重、以及其他添加剂的选用等并没有过多涉及。

CN101648548A:一种顶衬的生产工艺, 具体地说是一种低密度聚氨酯软泡顶衬的湿法生产工艺, 可用于安装在汽车顶部, 起到隔热、隔音与美化作用的低密度聚氨酯软泡顶衬, 属于汽车内饰件制造技术领域。低密度聚氨酯软泡顶衬的湿法生产工艺包含如下步骤: (a) 滚胶:采用滚胶机在顶衬所用的聚氨酯材料的上下表面进行滚胶; (b) 玻璃纤维洒落:采用切割机切割玻璃纤维; (c) 压制成型:将步骤b的聚氨酯软泡顶衬初品在模具内利用压机进行压制成型, 形成压制半成品; (d) 初次冷却定型:将所述压制半成品冷却至常温, 使其定型, 形成定型半成品; (e) 面料贴合; (f) 再次冷却定型; (g) 水刀切割; (h) 附件安装。

CN102442046A:一种汽车顶篷一次成型天窗切割包边的生产工艺, 属于汽车内饰件技术领域。其主要选用PU泡棉为顶篷基体, 对其进行双面滚胶、喷洒软化水, 然后按照针织面料、玻璃纤维A、PU泡棉、玻璃纤维B、非通气层膜、无纺布依次铺料, 进行压制成型、冷却定型、水刀切割、天窗切割包边后检验即可。生产的顶篷吸音指标达到了3级国际前沿水平。面料与基材的粘结牢度增加, 不会出现虚贴, 更耐久。提高了生产效率, 减少模具、减少人员, 极大的降低了生产成本。整个生产过程没有有害物质产生, 属于环保产品。

结语

经过对国内领先企业-无锡吉兴集团的专利分析, 可以看出, 我国处于领先的地位的企业会结合自身产品特点进行专利申请, 在企业发展的同时也注重知识产权的保护, 持续进行专利申请。未保证自身产品的优势, 依托自身优势工艺或产品可以形成较为系统的专利库。

汽车材料分析 篇8

摘 要：随着我国国民环保意识的增强，当今汽车工业界将“节能、环保”设定为汽车研发的主旋律。在此种情况下，汽车发动机罩上材料的选用，必然以新型轻质材料为主，充分体现这些材料的环保性、节能性、有效性，以便汽车发动机罩能够有效应用，为实现汽车安全、节能、环保的应用奠定基础。基于此，本文将重点分析汽车发动机罩上新型轻质材料的应用。

关键词：汽车；发动机罩；新型轻质材料；应用

在降低燃油消耗、减少二氧化碳及有害气体排放量成为汽车工程界主攻方向的情况下，注重减轻汽车自重是非常必要的，其是降低燃油消耗和减少排放的有效措施。目前汽车轻量化研究中，汽车发动机罩作为重要的研究对象之一，选择新型轻质材料来替换低碳钢材料，可以使汽车发动机罩制作更加简单，且重量较轻、环保、节能，符合汽车工业发展要求，利于提高汽车应用效果[1]。所以，在汽车发动机罩生产中科学运用新型轻质材料是非常必要的。笔者将结合相关文献及工作经验，在下文分析几种比较适用的新型轻质材料。

1 高强钢

开发于20世纪70年代的汽车高强度钢板，在80年代得到了发展，推出了双相钢、烘烤硬化钢、无间隙原子钢。而到90年代又推出了微合金钢及相变诱导塑性钢，两种新型高强钢的抗拉强度较高，应用性能较佳。为了使高强钢能够科学的应用到汽车生产中，世界多个大型汽车公司纷纷加入相关工艺技术研究中，并取得了一定成果，推出了特殊的冲压工艺、激光焊接技等用于制造超轻高强度钢板。因此，当前超轻高强度钢板在汽车制造中越来越广泛，用于车门、发动机罩、行李箱盖板等外覆盖件制造，弥补了传统低碳钢材料的不足[2]。

在汽车发动机罩制造方面，应用高强度钢的作用主要是减轻汽车自身重量，并降低汽车油耗、提高汽车构件强度及安全性能。就以含磷高强度钢板来说，其比普通钢板的强度大15%～30%，厚度降低10%，应用到汽车发动机罩制造中，可以大大减汽车发动机罩重量的20%～30%。双相钢具有高强度的同时，伸长率较高、成型加工性能佳，将其应用到汽车发动机罩制造中，可以规避普通低碳钢应用形状稳定性差的问题，保证汽车外覆盖件应用良好。烘烤硬化钢板同样具有良好的应用性，目前一汽大众汽车公司部分汽车的生产就采用烘烤硬化钢板来制造汽车发动机罩。

2 铝合金

目前，铝合金这种轻质材料在汽车生产方面应用越来越广泛。铝具有较高的导电性和导热性，且密度小、塑性好、易回收利用。因此，铝合金适用于汽车制造中。出于汽车制造相关要求考虑，应用在汽车制造中的铝合金主要为铸造铝合金、变形铝合金。其中，变形铝合金适用于汽车发动机罩的生产，其比普通低碳钢材料性能好，可以大大减轻汽车发动机罩的重量，并且利于节约资源。北美和日本生产的许多载货车和轿车发动机罩就采用了铝合金这种轻质材料，如5000系列的铝合金发动机罩或6000系列铝合金，所生产的汽车发动机罩不仅减轻了汽车的重量，还解决了汽车前后质量不平衡的问题。一些欧美汽车公司认识到铝合金的优越性，采用冲压工艺等对铝合金进行加工，制造汽车发动机罩，像沃尔沃汽车、雪铁龙汽车等汽车发动机罩均采用铝合金材料。

从目前铝合金发动机罩应用情况来看，要想全面应用铝合金这一轻质材料还是比较困难的，因为铝合金加工难度大、铝合金成型性不佳、铝合金焊接性性能差、铝价格较高等这些问题的存在，在很大程度上阻碍铝合金材料的全面应用。为此，相关单位或研究人员应当基于科学技术全面发展的步伐，对铝合金材料进行深入的研究与开发，逐步克服汽车制造中铝合金材料应用困难。

3 镁合金

基于汽车工业发展需要角度来说，镁合金是最优发展前景的轻金属结构材料。镁是地球上存储量最丰富的轻金属之一，其占地球表面金属资源的2.3%，具有较强的强度、弹性模量、刚性、抗电磁干扰屏蔽性、减震抗冲击能力等，同是其切削加工性能、尺寸稳定性较佳。因此，镁合金非常适合应用于汽车制造中。

汽车发动机罩制造工艺要求，选用高质量、高标准的板材，并且符合汽车应用相关需求。科学、合理的利用镁合金材料进行汽车发动机罩制造，充分发挥镁合金的优势，可以使制成的汽车发动机罩质量轻、防撞击性能佳，利于提高汽车燃油效率和汽车的安全性能[3]。目前，国内汽车发动机罩制造中，镁合金之所以应用的不全面，主要是存在技术问题，加之大多数技术人员未充分理解镁合金材料的特性，使得镁合金发动机罩设计不佳等问题存在，致使目前镁合金发动机罩没能得到普及。

4 复合材料

所谓复合材料是指一种增强纤维和塑料复合而形成的材料。复合成分不同，就可以形成不同类型的复合材料。目前，在汽车发动机罩制造方面应用比较广泛的复合材料为：乙烯基酯树脂。乙烯基酯树脂具的强度高、韧性佳、耐腐蚀、耐热，对其进行科学、合理的加工，可以制造出较轻的发动机罩。如林肯轿车、部分福特轿车、190重型载货车等均采用复合材料[4]。所以，科学、合理的应用复合材料来代替低碳钢材料进行汽车发动机罩制造，同样可以大大提高发动机罩的应用性能，使得汽车使用更加节能、环保、安全。

5 结束语

随着汽车应用的日益广泛及汽车污染的日益严重，使得汽车工业领域向节能、环保、安全方向发展。基于此，在对汽车发动机罩制造的过程中，应当注意选用适合的新型轻质材料，如铝合金、镁合金、复合材料、高强钢等，代替低碳钢材料，降低发动机罩的重量，提高其应用性能，如此可以使汽车使用更加节能、环保、安全。所以，科学、合理的应用新型轻质材料来进行汽车发动机罩生产是非常有意义的。

参考文献：

[1]徐津津.新型轻质材料在汽车发动机罩上的应用[J].上海汽车，2010（3）：44-46.

[2]崔东.基于行人头部保护的新型复合材料发动机罩设计[D].哈尔滨工业大学，2010.

[3]王宏雁，高卫民，潘玲玲，等.轻质结构发动机罩设计研究.同济大学学报（自然科学版），2011（8）：1098-1103.