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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 一種汽車(chē)綠色高效混合動(dòng)力方案
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本技術(shù)研究原創(chuàng)了一種新型的混合動(dòng)力技術(shù)，將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)力源（鋰離子動(dòng)力電池）混合使用，與當(dāng)前混合動(dòng)力技術(shù)及傳統(tǒng)動(dòng)力技術(shù)相比，排氣污染少，熱效率高，更加環(huán)保高效，并且具有低噪音等特點(diǎn)使用戶駕駛更加舒適。 并且，在原理和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)。
- 詳細(xì)介紹：
- （1）原理方案創(chuàng)新 本技術(shù)研究原創(chuàng)了一種新型的混合動(dòng)力技術(shù)，將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)力源（鋰離子動(dòng)力電池）混合使用，與當(dāng)前混合動(dòng)力技術(shù)及傳統(tǒng)動(dòng)力技術(shù)相比，排氣污染少，熱效率高，更加環(huán)保高效，并且具有低噪音等特點(diǎn)使用戶駕駛更加舒適。 由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)利用氣缸內(nèi)被密封的工作流體（氦，氫等）從外部加熱和冷卻使其產(chǎn)生壓力變化得到動(dòng)能輸出，這就使得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)上使用有個(gè)致命的弱點(diǎn)—啟動(dòng)速度慢，是導(dǎo)致歷史上生產(chǎn)出來(lái)的大功率斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)未廣泛應(yīng)用于汽車(chē)的直接原因。在本技術(shù)研究中，將斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)力源混合使用，并在結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新，組成混合動(dòng)力使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)力優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用最符合未來(lái)發(fā)展方向最具潛力的清潔環(huán)保新能源—?dú)錃?，也可以在加氫站未?lái)臨之前以更高的效率使用多種傳統(tǒng)燃料。這種新型的混合動(dòng)力技術(shù)若應(yīng)用在汽車(chē)上，對(duì)于環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有著十分積極的作用。 （2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是采用兩個(gè) 型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)改進(jìn)串聯(lián)，組成 型4G-V型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。它的兩個(gè)熱腔并列置于燃燒室中，兩個(gè)冷腔共用一個(gè)冷卻水箱，兩個(gè)熱腔和兩個(gè)冷腔共用一個(gè)回?zé)崞鳌＿@種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)不使用軸密封，其構(gòu)造簡(jiǎn)單，且具有高輸出功率等特點(diǎn)。 電動(dòng)力源采用新型高能鋰離子動(dòng)力電池，其具有能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，鋰離子動(dòng)力電池是當(dāng)前車(chē)用電池研究的熱點(diǎn)，發(fā)展前景十分廣闊。 電動(dòng)力源的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用電主軸。電主軸是最近幾年在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)，它與直線電機(jī)技術(shù)、高速刀具技術(shù)融合在一起。電主軸是電動(dòng)機(jī)與主軸融合在一起的產(chǎn)物，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分，理論上可以把電主軸看作一臺(tái)高速電動(dòng)機(jī)。這種主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對(duì)獨(dú)立出來(lái)，因此可做成“主軸單元”，俗稱(chēng)“電主軸”。電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，而且轉(zhuǎn)速高、功率大。將電主軸用作電動(dòng)力源的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相對(duì)傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅滿足了工作性能要求，也簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)尺寸，節(jié)約了空間，減少了機(jī)械損失。 整個(gè)混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)具有可以使用多種能源，降低燃料消耗量，明顯減少排放污染物，降低噪音等優(yōu)點(diǎn)，更加環(huán)保、高效，用戶駕駛車(chē)輛更加舒適。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 專(zhuān)家普遍認(rèn)為，混合動(dòng)力車(chē)型是當(dāng)前最現(xiàn)實(shí)、最理想的新能源汽車(chē)過(guò)渡方案。 當(dāng)前的混合動(dòng)力雖然在一定程度上降低了油耗和減少了排放，但是目前大部分混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)采用內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)相有效熱效率低，內(nèi)燃機(jī)的燃燒發(fā)生在氣缸內(nèi)，燃料燃燒不充分，污染物及二氧化碳排放仍然嚴(yán)重。 尋求一種更加高效環(huán)保的混合動(dòng)力技術(shù)對(duì)環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展有著十分重大的意義！ 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)就是一種外燃機(jī)，它理想的熱力循環(huán)稱(chēng)作斯特林循環(huán)，在理論上來(lái)說(shuō)，它的循環(huán)效率與卡諾循環(huán)的效率一樣高，同溫度下其理論效率最高。 由于斯特林機(jī)是外燃機(jī)，具有多重優(yōu)點(diǎn)，對(duì)能源品位要求可低可高，既可直接利用太陽(yáng)能，也可使用氫能、氦能及混合能，有利于節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；作為符合環(huán)保節(jié)能需要的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其發(fā)展前景十分廣闊，隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，其應(yīng)用范圍必將擴(kuò)大，并有望廣泛應(yīng)用在未來(lái)的汽車(chē)上。 但由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)利用氣缸內(nèi)被密封的工作流體（氦，氫等）從外部加熱和冷卻使其產(chǎn)生壓力變化得到動(dòng)能輸出。這就使得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車(chē)上使用有個(gè)致命的弱點(diǎn)—啟動(dòng)速度慢。 為了解決斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)速度慢的問(wèn)題，試圖與電動(dòng)力源混合使用，組成混合動(dòng)力使斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)力優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。如果這一新型的混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)上，對(duì)于環(huán)境保護(hù)、節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展必將有著十分積極的推動(dòng)作用！
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 本技術(shù)研究中混合動(dòng)力，機(jī)動(dòng)力源采用高效率的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)力源采用新型高能鋰離子動(dòng)力電池。 斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是利用氣缸內(nèi)被密封的工作流體（氦，氫等）從外部加熱和冷卻使其產(chǎn)生壓力變化得到動(dòng)能輸出的外燃機(jī)。它理想的熱力循環(huán)稱(chēng)作斯特林循環(huán)，在理論上來(lái)說(shuō)，它的循環(huán)效率與卡諾循環(huán)的效率一樣高，同溫度下其理論效率比內(nèi)燃機(jī)循環(huán)效率高?？墒褂枚喾N能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 低噪音，排放污染少。而且它可以使用最符合未來(lái)發(fā)展方向最具潛力的清潔環(huán)保新能源—?dú)錃猓部梢栽诩託湔疚磥?lái)臨之前相對(duì)內(nèi)燃機(jī)而言以更高的效率使用多種傳統(tǒng)燃料。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 協(xié)商
作品可展示的形式
- 說(shuō)明書(shū)、圖紙
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該混合動(dòng)力技術(shù)可廣泛應(yīng)用于各類(lèi)汽車(chē)，而不局限于轎車(chē)，也可用作其他動(dòng)力?？墒蛊?chē)達(dá)到最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，可以使用最符合未來(lái)發(fā)展方向最具潛力的清潔環(huán)保新能源—?dú)錃?，也可以在加氫站未?lái)臨之前高效率地使用多種傳統(tǒng)燃料。當(dāng)前混合動(dòng)力技術(shù)及傳統(tǒng)動(dòng)力技術(shù)相比，排氣污染少，熱效率高，更加環(huán)保高效，并且具有低噪音等特點(diǎn)使用戶駕駛更加舒適。 綜合性能會(huì)優(yōu)于目前的各種新能源汽車(chē)，將會(huì)開(kāi)創(chuàng)綠色高效汽車(chē)新時(shí)代。 隨著技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，推廣前景越發(fā)廣闊，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀！
同類(lèi)課題研究水平概述
- 1982年3月，在英國(guó)倫敦里大學(xué)（Reading University）召開(kāi)了第一屆國(guó)際斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議。會(huì)議由英國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)發(fā)起并主辦，會(huì)議主要議題是探討“斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)向?qū)嵱没M(jìn)展”的問(wèn)題。會(huì)議認(rèn)為，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的研究，不應(yīng)把人力和物力集中到車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的研制上。從上世紀(jì)80年代起，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)研究的重點(diǎn)不再集中在車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)的研制上，而是將人力和物力投入到內(nèi)燃機(jī)所不擅長(zhǎng)的領(lǐng)域中。 即便現(xiàn)代人已習(xí)慣了大馬力的汽油引擎車(chē)，美國(guó)能源部(DOE)早期仍提供經(jīng)費(fèi)支持相關(guān)研究，美國(guó)太空總署、福特汽車(chē)公司都曾參與，發(fā)展出Mod I，Mod II，P-40等車(chē)用斯特林引擎20。2007年底，使用固態(tài)生質(zhì)燃料的電力-斯特林引擎混合(hybrid)車(chē)（原型）在瑞典推出。 由于全球性的石油資源迅速減少和大氣環(huán)境污染的不斷惡化，最近十多年來(lái)，尋找高效的節(jié)能環(huán)保方法和技術(shù)來(lái)解決能源和環(huán)境的問(wèn)題一直是科技發(fā)達(dá)國(guó)家最熱門(mén)的研究開(kāi)發(fā)領(lǐng)域之一。由于電動(dòng)汽車(chē)(electric vehicle，EV)依靠車(chē)載二次電池(可充電電池)中的電力來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，其所需的電力可以來(lái)自現(xiàn)有電網(wǎng)夜間的峰谷電力或由太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電等來(lái)充電，因此被認(rèn)為是今后最具發(fā)展前景的一種零排放的新型交通和運(yùn)輸工具。
