开题报告-燃料电池电动汽车方案设计.doc

中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：机械与动力工程学院专 业：车辆工程设计题目：燃料电池电动汽车方案设计指导教师: 2017 年 2 月 27 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业论文工作前期内完成，经指导教师审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献一般应不少于10篇（不包括辞典、手册）。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告1选题依据：1.1 研究背景1.1.1国内背景 2012年，我国汽车产量与销量均突破1900万，增速超过4%，居于世界第一。预计到2020年，全国汽车保有量会达到2亿。与之而来的是燃料的大量消耗，上个世纪九十年代之后，我国每年的石油消耗量都会翻一番。如今我国石油的需求越来越依赖于进口，2008年石油消耗量的60%来源于汽车燃料的消耗1。预计中国未来汽车保有量还会以惊人的速度上升。传统的内燃机汽车对于环境的污染已经不容小觑，雾霾，空气质量变差，还有温室效应等问题都与传统内燃机汽车有着很大的关系。如今，中国已经成为全世界第二大CO2排放国2。因此加快新能源传电动汽车的发展已经迫在眉睫了。面对日益突出的环境问题和能源危机，世界各国都在大力发展电动汽车，而燃料电池汽车以其自身的优势成为了发展的重点领域之一。 上个世纪八十年代，我国对新能源汽车开始投入研究。到了二十一世纪开始对新能源扩大范围。混合动力汽车，燃料电池汽车，纯电动汽车得到了长足的发展。研制的超越系列、上海牌、帕萨特、奔腾、志翔等燃料电池汽车经受住了大规模、高温、大强度示范考核，成功服务于2008北京奥运会和2010年上海世博会，使中国的纯电动汽车开始崭露头角3。现如今我国纯电动汽车发展已经有了自己的品牌，例如2011年上市的比亚迪e6。到2016年，全国多个省市与比亚迪合作，将城区内的传统内燃机出租车部分替换为比亚迪的纯电动汽车。这是我国新能源汽车的一个里程碑式的发展。如今新能源汽车主要有混合动力汽车，纯电动汽车和燃料电池汽车。前两者在国内的发展已经取得一些成效，而燃料电池汽车因为技术和成本等多方面的问题并没有太多的发展。下图是2011年新能源汽车产业结构。2011年新能源中混合动力汽车的产量最大，是0.53万辆，约占62.5%，而燃料电池汽车产量最小，为0.03万辆，约占4%4。可见就目前而言，燃料电池汽车在我国还有很大的发展前景。1.1.2国外背景 在传统内燃机汽车方面，美欧日走在世界的前列，新能源汽车也不例外。美欧日在实施新能源产业计划上起步较早，并成为全球新能源汽车主要生产销售区，在一定程度上缓解了当地的环境压力，而且还促进了当地经济的发展5。 下面以专利的形式来说明国外燃料电池汽车发展的趋势。从图中可以看出，国际上新能源汽车是从1990年开始发展的，相比其他两种新能源类型，燃料电池汽车起步最晚，二十一世纪初期才开始发展。1999年，燃料电池汽车的专利只有三件，2011年之后申请的人数呈现稳步增加的趋势。就目前趋势来看，燃料电池汽车还有极大的发展空间。目前燃料电池汽车的技术正处于孕育期6。从世界范围内的发展来说，日本的新能源技术应该代表了现在最高科技。日本的三大汽车公司丰田,本田,日产，都将新能源方面的技术列为本企业的核心技术。丰田的混合动机涉猎范围较广，本田的混合动力技术相对来说比较狭小，着重于并联技术。而日产在混合动力，纯电动和燃料电池这三方面的投资比较均匀。但是就目前的趋势来看，日产公司以后可能会倾向于纯电动汽车技术6。2016年9月29日，日本方面宣称，要在日本的福岛县建立世界上最大的制氢场7。制氢场将会大幅度改善日本燃料电池汽车的制氢问题。在世界技术大战中，美国也有很大的发展。美国于1987年开始了电动汽车和混合动力的项目研究，其中包括燃料电池的研究。2002年全面开启了氢气与燃料电池的研发，资金投入高达12亿美金8。美国能源立构APPRA-E宣布投入3300万美元来支持燃料电池的开发9。其研究成果（中温燃料电池，固态氧化物燃料电池）将会促进美国燃料电池汽车的发展，有利于燃料电池汽车成本的下降。现如今美国的燃料电池汽车技术相较于中国有很大的优势，美国燃料电池汽车广泛地应用于城市客车，轻型汽车，燃料电池叉车等。在氢能供应基础设施方面，截止2012年10月，美国有17个州拥有共计58个车用氢气加注站，为各种燃料电池汽车提供加氢服务10。2.1研究目的及意义燃料电池汽车是把燃料电池系统作为汽车的动力的一类新能源汽车，燃料电池可以把化学能转换为电能。现在燃料电池汽车广泛应用的是氢氧燃料电池。以氧气作为氧化剂在阴极上进行还原反应，氢气作为还原剂，在阳极上进行氧化反应。其产物只有水11。目前常用的燃料还有甲醇，乙醇等，他们虽然是清洁能源，但是也会产生二氧化碳，对环境有一些伤害12。相比之下，氢气是目前来说最清洁的燃料了，其产物只有水。下图是某轻型车燃油消耗率的下降13。与其他组合相比，当采用燃料电池作为汽车动力装置时，燃油消耗率下降的百分比最大，大概84%，是所有燃料中最具潜力的代表14。虽然氢氧燃料电池的产物及其清洁，但是由于氢氧燃料电池汽车的成本太高（比纯电动汽车和混合动力汽车的成本都高），现在还无法大规模的投入使用。而且还有很大的技术问题没有解决，比如说氢气的制造，储存和运输的问题。研究新能源燃料电池汽车最大的意义在于解决能源危机，当今世界煤炭，石油，天然气作为最主要的能源来源，其弊端也越来越突出。其一，这些能源皆为不可再生能源。如果不加紧新能源的开发，以能源为生的工业和各种制造业就会陷入瘫痪。其二，还有利于缓解环境压力，当今社会的雾霾，温室效应等环境问题很大一部分就是由煤炭和石油的燃烧造成的。新能源是清洁能源有利于缓解环境的压力。参考文献：1丁舟波.电动汽车燃料电池系统性能与优化设计研究D.博士学位论文.湖南：湖南大学，200142郭圣宝.车载制氢式燃料电池汽车混合动力系统设计与研究D.硕士学位论文.浙江，浙江大学，20153曾洁，曾永伟，张育华.燃料电池电动汽车的解决方案A.大连：大连理工大学，2004.54王墨林，王贺武，欧阳明高.燃料电池及氢能技术在美国的最新发展A.北京，清华大学，2012.055陈智家.燃料电池汽车动力参数匹配与优化研究D.硕士学位论文.武汉：武汉理工大学，2010.56Mehrdad Ehsani美等.现代电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池车基本原理、理论和设计M.第2版.北京：机械工业出版社，2010.1087谢长君，全书海，杜传进.燃料电池电动汽车控制系统研究与设计A.武汉：武汉理工大学，20078何彬.燃料电池动力系统硬件在环仿真开发J.微计算机信息.2004.109辛妍.国外燃料电池技术发展，性能，优势，挑战及应对A.新经济导论.2015.810刘彤，侯元元，黄裕荣等.基于专利的研究国内外新能源汽车技术发展现状的研究A.北京市计算中心，2011.0811谢萍萍.中国新能源汽车产业发展的战略思考A.产业经济.2016.1212李佳星.徐正锐.胡楠.浅谈新能源汽车的发展意义及发展阶段A.车辆与动力工程2017.0113文凯.借鉴国际经验发展我国新能源产业研究D.硕士学位论文.东北财经大学.2010.1014雷洪钧.关于加快新能源汽车推广的指导意见对新能源客车生产企业的意义和作用A.政策.2014.07 毕 业 设 计 开 题 报 告 研究方案： 一、研究内容1研究思路 （1） 通过文献阅读与资料查找，明确燃料电池汽车的概念，知道国内外燃料电池电动汽车背景及 发展现状和国内外政府规划以及相应的扶持政策。（2）了解国内外的汽车行业的专家，学着对混合动力汽车后市场做了哪些研究。（3）把混合动力汽车与内燃机汽车及纯电动汽车在性能、价格、环保等方面通过查阅相关资料及社会调查做出相应的数据来对比混合动力汽车优缺点。分析混合动力汽车带来的社会经济效益和未来的发展趋势。（4）提出你通过对本课题的研究所产生的相关问题和目前混合动力汽车的哪些方面还待优化完善。 二、研究方法 1、文献研究：先对已有的混合动力汽车相关文献进行系统的学习和阅读。归纳整理混合动力汽车发展的相关理论，重点整理前人关于混合动力汽车发展前景的预测和分析。 2、数据分析：通过对国内外混合动力汽车的产量以及混合动力汽车的发动机、电池等的数据分析能够更加直观的了解混合动力汽车的基本动力情况和性能参数。3、理论逻辑分析：通过对混合动力汽车发展现状详细解读，提出目前混合动力汽车发展现状的优点与不足之处。结合我国国情和当前汽车市场发展情况，提出适合当前混合动力汽车的发展模式。4、实证分析： （1）分析我国混合动力汽车发展背景和现状 （2）分析日本混合动力汽车发展背景和现状 （3）分析美国混合动力汽车发展背景和现状 5、得出相关结论 三、研究进度计划2016年0