基本信息
- 项目名称：
- 气电混合动力概念车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 气电混合动力概念车是一种新型混合动力车，它采用高度压缩的空气作为主动力源，磷酸铁锂电池作为辅助动力源，这两种动力源衍生出四种驱动模式：气动模式、电动模式、气电混合模式和发电模式，四种驱动模式有机结合使得概念车具有绿色环保、节能无污染物排放、低噪音和低成本等优点。
- 详细介绍：
- 气电混合动力概念车是一种新型混合动力车，采用高度压缩的空气作为主动力源，磷酸铁锂电池作为辅助动力源，两种动力源衍生出四种驱动模式：气动模式、电动模式、气电混合模式和发电模式，四种驱动模式有机结合使得概念车具有绿色环保、节能无污染物排放、低噪音和低成本等优点。 气动模式是概念车的主驱动模式，该模式运行下的概念车动力平稳十足，且最为节能环保；电动模式是概念车的辅助驱动模式，弥补气动模式续航能力不足的缺憾；气电混合模式是概念车的应急模式，但遇到大角度爬坡或者路况恶劣的情况时可以启动气电混合模式，该模式输出扭矩很大，但能源利用率不高；发电模式是概念车最具创新的一种驱动模式，当遇到需要减速或者制动的情况时，启动发电模式，此时驱动力被切断，发电电路接通，电动机会把本被浪费掉的动能回收，存储在锂电池里。四种驱动模式有机结合，使得概念车能够应变复杂的行驶路况，并且最大限度的提高了能源利用率。 气电混合动力概念车还采用了制动优先系统、随动转向系统、可伸缩式方向盘等独具匠心的设计，使得概念车驾驶起来更加舒适安全。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计背景和基本思路：石油资源日益短缺，油价飞涨；燃油发动机对汽油燃烧产生的能量利用率低；汽车尾气排放严重影响城市环境及人民身体健康；另外新型动力汽车都存有明显不足，如电动车的续航能力较差，动力性能不好，燃料电池汽车的重金属污染等等。一种清洁高效无污染的新型动力车亟待开发，基于此我们设计了这款气电混合动力概念车,它利用清洁无污染的压缩空气作为动力源，结合绿色环保的锂电池作为辅助动力，形成了一套安全节能环保的新型动力概念车。 创新点：这种概念车完全摒弃了传统燃油汽车的内燃机动力，而用清洁高效的气动马达和电机作为动力输出。另种动力源衍生出四种驱动模式气动模式、电动模式、气电混合模式和发电模式，四种驱动模式有机结合，最大限度的提升了能源利用率。 技术关键和主要技术指标：气电混合动力概念车采用的碳纤维钢瓶中存储的高压气体（30兆帕）驱动气动马达，气瓶容量为8L，用空气压缩机二十分钟可充满。气动模式下平均时速可达20km，一次充满气罐可行驶2KM，充气费用仅为0．35元，折合百公里成本17.1元 ，电动模式下平均时速为25公里，续航时间为3小时，理论上可行驶大约75公里，折合百公里耗电成本约6.28元；而燃油汽车行驶百公里的平均成本约为74.3元，显然，在低速行驶时，气动混合动力概念车节能效果更佳。而且当汽车批量生产时，城市将会建立完善的“加气站”供气系统，那时行车将会更加的便捷。
科学性、先进性
- 1.采用压缩空气作为动力源，真正实现零污染，节能环保，经济方便。 2.车身采用整体式底盘设计，行驶稳重，风阻系数小，安全系数高。 3.气电混合动力输出，提高了概念车对环境的适应能力，为概念车提供更高动力输出。 4.随动照明系统，概念车在转向时照明灯会随着车身转弯的方向照明，更加科学、安全、人性化。 5.减速时采用发电模式，把即将被浪费掉的动能回收并以电能形式储存，提高了能源利用率。 6.制动系统与发电模式关联，这样在可以安全快速制动的前提下达到ABS防抱死的效果，设计更加科学、合理。 7.电机调速采用霍尔元件辅助，这样在控制效果上更加智能化，调速过程中电能损耗非常小，提高了能源利用率。
获奖情况及鉴定结果
- 2010.06.25 东北大学第三批“国家大学生创新性实验计划”题目验收成绩获得优秀 2010.09.25由教育部高等教育司主办，大连理工大学承办的第三届全国大学生创新论坛中以第二名的票数获得“我最喜爱的十件作品奖”
作品所处阶段
- 实物已作出，各项运行参数已达到预期要求，目前产品处于中试阶段
技术转让方式
- 合作生产
作品可展示的形式
- 实物展出，另外附运行视频、展板等
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.安全：机车的安全性较高，机械结构简单可靠性高、易于维修，适合各种行驶路面； 2.环保：排放的尾气对环境零污染； 3.节能：所消耗的能源易于获取，运行成本低廉，实现压缩空气驱动、电力驱动、压缩空气与电力共同驱动、势能转电能四种运行方式之间无缝切换
同类课题研究水平概述
- 气动汽车采用的压缩空气发动机到目前为止，是最环保的发动机，它零污染、零排放（加空气、排空气），而且造价底，用普通钢材就能制造。在这个新型发动机领域，法国走在最前，印度紧跟其后。法国的气动汽车生产线，已有几十国家定购。印度气动汽车，在过去的一年，已卖出四千多辆。现在已有6000辆定单在手。 法国Brignoles的Zero Pollution Motors公司正在开发的e.Volution气动汽车。近几年来，e.Volutions汽车已经引起了广泛的关注。墨西哥政府已经签署了一笔购买4万辆e.Volutions汽车的交易订单，用以替代污染严重的墨西哥城内的汽油和柴油出租车。 e.Volution汽车使用一个双缸压缩空气发动机来驱动。这种发动机的基本理念非常独特：既可以只使用压缩空气驱动，也可以当作内燃发动机使用。压缩空气存储在碳纤维材料或玻璃纤维材料的储气罐中，罐内压力约为30兆帕。罐内空气通过空气喷射器进入发动机的一个狭小气室，促使空气膨胀。膨胀后的空气会向下推动活塞，从而转动曲轴为汽车提供动力。Zero Pollution Motors还在开发既可以使用传统燃料又可以使用空气动力驱动的混合动力发动机。这两种动力能源的转换通过电子设备来控制。如果汽车的运行速度低于60公里/小时，它就会使用空气动力行驶。如果高于此速度，则会依靠汽油、柴油或天然气提供动力。储气罐安装在汽车底部，可以容纳约300公升的空气。这些压缩空气能够支撑e.Volution汽车行驶200公里，最高时速度可达96.5公里。当储气罐中的空气快要耗尽时，只要就近停靠气泵站，对e.Volution汽车加气之后便可继续行驶。如果使用民用电充气，充满压缩气罐大约需要4个小时。但若有高压气泵，3分钟即可充满 。 国内近来也有人提出液态空气动力汽车的设想, 但液态空气动力汽车也同样存在液氮气体动力汽车的问题.压缩空气动力汽车的研究,目前国内尚无文献报道。浙江大学的气动汽车课题组已在气动摩托车动力平台上分别进行了凸轮配气、阀配气的单缸和双缸压缩空气动力发动机的实验研究,已取得了一定的成果。该课题组还同时进行了液氮气体动力汽车的有关项目研究。
