高世强毕业设计新能源汽车与节能车的设计制作

北京电子科技职业学院
Beijing Electronic Science and Technology Vocational College
毕业设计（论文）设计题目新能源汽车与节能车的设计制作
学院汽车工程学院
系部汽车技术服务系
专业汽车制造与装配
班级 09汽车电子
姓名高世强
指导教师吕江毅
2011年 1 月
北京电子科技职业学院
毕业设计（论文）开题报告
说明：1.根据所学专业自行或与指导教师协商确定选题，由指导教师批准同意。

2.开题报告合格后方可进行毕业设计。

新能源汽车与节能车的设计制作
高世强
（北京电子科技职业学院 09汽车电子 13号 20094001013）
【摘要】：从全球来看，已探明的石油储量只能用到2040年，天然气也只能延续50-60年左右，即使是储量最丰富的煤炭最多也只能够维持二三百年。

就连近代才发展起来的核能发电的原料铀储量也是有限的，而且还存在安全和污染的难题。

新能源汽车系指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制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，但不包括采购新能源汽车完整车辆、二类及三类底盘改装形成的汽车。

而我所参见的新能源汽车小组，所制作的小车则为锂电池汽车。

节能竞技大赛是一项激发创意和挑战精神、培养团队合作和动手制作能力、考验驾驶技巧的有趣比赛。

比赛采用本田低油耗摩托车的50cc四冲程发动机，让选手们自由设计制作赛车，在规定时间内用尽量少的汽油完成赛程，并最大限度降低废气排放。

如此节油车依然是解决能源问题的最佳途径。

能源安全问题已经威胁到了每一个国家，解决能源问题是一个刻不容缓的问题。

奥巴马新能源政策将在未来10年内投资1500亿美元加速插电式混合动力汽车的商业化,促进
可再生能源的商业规模扩大,鼓励高能效,发展下一代生物燃料和基础设施建设 并开始向新的数字电网转换。

奥巴马的新能源政策要求到2012年美国电量的10%来自于可再生能源;在保证安全的前提下发展核能。

目前 核能占美国非碳发电的70%。

三类底盘改装形成的汽车。

美国发现节目曾讨论了解决汽车能源问题的途径，其中的提案有生物能源汽车，氢能源汽车，电动汽车，和节油车与出行方式的优化与改变。

虽然电动汽车和节油车的提案都被良好的出行方式改变，但我认为在目前后者和前者的相互配合才是解决能源安全问题的答案。

【关键词】：本田节油大赛奥运城市新能源汽车挑战赛汽车能源
【目录】1本田节油大赛---------------------------------------------------5 2奥运城市新能源汽车挑战赛----------------------------------------9
3未来汽车使用能源的发展方向----------------------- ------------12 像我们这代人,对于汽车并不会感到很陌生.特别是近几年中国车市出现井喷的现象,据保守的估计,中国现在的机动车保有量已经超过两亿.而且还保持上升的趋势,去年的产销量又
持续增加,超过美国而位居世界第一.今年1到9月份的产销已经达到去年全年的水平了,保守估计今年的产销量将达1700万辆.而且在接下来的几年会稳居榜首,产销量持续增长.
如此之大的产销量，中国稀少的能源怎负夫如此之重，使用新能源和减重节油已成为各大
公司研究的目标。

很有幸我在学校参加了本田挑战一升油和奥运城市新能源汽车挑战赛的活动，设计并制造了新能源汽车（锂电池）和节油车。

一．本田节油大赛赛
三十多年前壳牌（Shell ）公司向全世界的工程师提出挑战：开发和研制用1公升汽油跑100公里的低消耗的节能车，这个提议让所有的人都兴奋不已。

一升汽油能行驶多少公里？按照惯性思维，您可能会直接根据百公里油耗换算，比如每百公里5升，够低了吧？如果您估计一升油能跑20公里，那您就太低估赛车的油耗潜力了，“本田节能大赛”目前的最高记录是3435公里！相当于北京到重庆高速公路的往返里程！
1981年，本田公司在日本东京赞助举办了第一届 “本田宗一郎杯”燃油耗费竞技大赛。

（Honda Econo Power Race ）比赛以本田公司创始人本田宗一郎的名字命名。

大赛的宗旨是利用现有的技术和能力，寻找应对能源危机和环境污染的最佳途径，唤醒人们的节能和环保意识，“大家行动起来，充分利用有限的地球资源是参赛人员的一致心愿。

Honda 节能竞技大赛创办至今已有27年历史，在日本已经举办了27届，在泰国也已经举办了9届。

在中国已经成功举办3届(包括一次试行)。

比赛要求参赛赛车使用统一的Honda 低油耗汽油四冲程125cc 发动机，发动机以外的车架和车身等完全由各车队独自创作，每支参赛队带来的都是世界上独一无二的赛车。

赛车在指定的赛道内跑完赛程，比赛谁消耗的燃油最少。

由于有着极高的乐趣性和广泛的参与性，在日本，每年都有来自初中、高中和大学的学校代表队、企业代表队，以及来自社会上的共约400支车队，创作出具有新颖构思和创意的赛车参加比赛。

目前比赛分为四个级别，四个组别：市售车组、普通组、大学职专组、特邀组，比赛也在一定程度上培养了人们的团队合作精神。

该竞技大赛是
较量１L 燃油
能行驶多少公里
的比赛 ● Energy & Ecology （能源与环境）
该大赛是一项以注重能源、创建节约型社会为主
题的活动
● Education （教育）
竞技的简单性为每个人参赛提供了可能，人们可在大赛过程中学习、体验创意和创造带来的乐趣
● Enjoy （趣味）
跨越家人、朋友、年龄辈分和地域带来的
各种束缚，在此尽情享受更广范围的“交
际场所”。

经过两年的参赛在车体设计、转向方式，传动系统，发动机改进等方面都有了长足的进步。

制作车架时，需要边考虑发动机的安装、驱动装置的调整、车轴的支撑方式、转向装置的行驶等。

由于比赛的性质要求，经济节能大赛赛车的车架必须更轻、同时能支撑发动机和车手的重量。

在其中焊接管道或型钢，用于组成车架最有利。

但这需要焊接设备和技术作支撑。

车手的重量有时候会超过车身的重量，车架不仅有足够的强度保证不会折断、不会弯曲，同时还要提高刚性，使变形不会超过必要的限度，从提高刚性的角度来讲，空间车架是最好的。

在制作过程中必须检测车手驾驶时车身变形造成的传动系齿轮啮合、链条的张力情况，车轴的倾斜造成的车轮外倾等情况，边检测边推进作业，发动机也可以作为车身的一部分来加强车架强度。

自己动手制作车架是应该注意以下几点：
（1）确定转向装置的形式
（2）确定车手的驾驶姿势
（3）尽量使用轻量化的材料
（4）安装整流罩时，要考虑车手的上下车方式和装卸方式
（5）车架要支撑车手、发动机的重量，请事先考虑驾车时的变形量后，决定各个部位的安装角度
Honda节能车的驱动系统就是比赛要利用Honda125cc 4冲程单缸发动机为基础可以自由改造。

但要遵循两点要求：
（1）气缸盖、曲轴箱、曲轴要求使用原发动机的零件（可以加工使用）
（2）排气量在125cc一下，为自然进气式，其结构必须确保润滑油不会泄漏。

发动机原理
发动机工作须经过进气，把可燃混合气(或新鲜空气)引入气缸；然后将进入气缸的可燃混合气压缩，压缩接近终点时点燃可燃混合气；可燃混合气着火燃烧，膨胀推动活塞下行实现对外作功；最后排出燃烧后的废气。

进气、压缩、作功、排气四个过程。

把这四个过程叫做发动机的一个工作循环，工作循环不断地重复，就实现了能量转换，使发动机能够连续运转。

Honda节能竞技赛车的性能很大程度上取决于发动机的性能。

所以，我们要对125cc发动机的性能作充分了解，以发动机的最佳性能输出为目的，对发动机进行调试。

达到所需要的输出功率和输出扭矩的匹配。

Honda节能竞技赛车同样的发动机输出功率最好能有效使用较少的燃油来获得提高。

改良工作主要体现在，发动机内部传动改造设计，化油器的改造设计，发动机功率测试，车辆的电路设计等几个方面。

从2010年3月开始，在学院的支持和朱迅、李晓两位老师的带领下参加了“Honda中国节能竞技大赛”项目。

“Honda中国节能竞技大赛”项目是为了能将节能低碳的环保意识，植入到社会共识之中。

Honda每年都邀请学校、社会各界人士，参与“Honda中国节能竞技大赛”。

比赛自2007年起在中国举办，以“挑战一升，环保一生”为口号，比赛规则是使用Honda低油耗摩托车的4冲程发动机，选手们根据自己的想法，动手设计，分别创造出表达环保主题的节能车，限用1升汽油行驶更远的距离，是挑战节能极限的一项竞技赛事。

参赛选手通过制作赛车，感受到“挑战”与“交流”的乐趣，同时还可以体会到“减排即是环保”的实际意义。

“Honda中国节能竞技大赛”项目有着良好的口碑和信誉。

自污染严重的上世纪60年代起， 1958年，首创轻便、节能的SuperCub摩托发动机，其利用1升汽油可行驶105公里的环保性能，轰动了当时的世界。

在之后30多年的不断研发升级过程中，行驶距离提升到了180公里，这引发了Honda对于“1升汽油能行驶多远”的思考
节能竞技大赛的举办在众多大中高校里，引起了很大反响。

大赛更在社会上起到了积极的作用，人们通过节能竞技大赛纷纷体会到，环保节能并非想象中那么复杂。

来自昆明理工大学云箭车队的选手表达了参加节能竞技大赛的感想，总结了大赛的意义就是“环保仅靠纸上谈兵是不行的，在挫折中吸取教训，并在制作过程中体验着乐趣，分享着喜悦，这才是最重要的环保精神。

”选手们表示，比赛结合了理论与实践，充实平时在课堂和实验室里无法学习到的知识，在参赛过程中增加与其他车队的交流也大有好处，可以互相启发。

•节能竞技大赛在日本、泰国已是家喻户晓的环保赛事，现在更在中国也得到广泛认知与认可。

邀请了多家权威媒体全程参与，在及时生动地报道赛事过程外，媒体们更派队参加，自己动手体验创造节能低碳的乐趣，并取得不俗战绩。

为了全方位的提高环保意识，Honda在中国举办节能竞技大赛之外，还陆续展开了多个环保项目，从售后服务过程中的环保对策到植树造林，从产品设计到绿色工厂，努力减少大气污染，降低CO2的排放量，提高资源和能源的利用率。

年参赛队伍不仅数量上有所增加，而且参赛车辆从车身材质车身设计、内部构架、发动机改造等各个方面也都呈现出更多亮点。

参赛队伍不仅有来自中国本土的各大高校车队，还有日本短期大学与泰国大学的国际院校的参与，而上海中学作为中学生参赛队首次参与了本届比赛。

在赛车
轻量化方面,有的赛车引进了更轻的碳纤维车体，甚至使用了全碳纤维承载式车架，以及整流罩外壳的轻量化；也有的赛车在发动机和变压器上进行内部零件的轻量化；也有些车队在车体打造的精密度上狠下功夫，本田中国相关人士表示，Honda节能竞技大赛不仅提高了大家的
本次活动中，我们的团队在节能车的设计中，进行了大幅度的改动与创新。

从发动机的改装到车身的设计，都花费了大量的心血。

8月的北京酷热难耐，在北京电子科技职业学院汽车工程学院的教学楼中，10多个人汗流浃背的人在紧张有序的研究制作节能车。

我们的团队对发动机的的改装有去除离合器与机体下半部分、双火花塞点火、滴定式润滑等等方法来为车身减重，车身方面我们纯手工打造了整体式车身与骨架。

当热教训也更多，由于对发动机实验的过于执着浪费了大量时间导致活动后期时间不够，以至于很多想法都不能够实现。

在活动中我学会了分析与思考，令我印象最为深刻的是在化油器的存油使用的实验中，老师的启发让我们发现了化油器接触式吸油的方法使用存油。

在活动中我学会了谦虚与忍让，俗话说有人的地方就会有纷争，与同学们朝夕相处6个月难免有争吵，在活动中多少次自我调整是我学会了在取得成绩是谦虚，和合理的忍让让同学关系更愉快。

在活动中我知道了应该在合适的环境下表现自己，之前自认为低调的我在活动之初显得那么格格不入。

同学们的帮助让我知道了只有懂得表达，懂得主动和老师沟通才能更多的获得认可与机会，我知道在这方面做得不好，我愿意也一定会在以后的日子了不落于人后。

送君千里终须别，但我们的情谊无价。

我们的成绩虽然取得了极大的进步，但空间依然很大，若断油器的实验在精确点，若对赛场在熟悉点，若在活动初期在多抓紧时间我想结果会不同吧。

二奥运城市新能源汽车挑战赛
2008年北京奥运会结束后，为了更大的发挥奥运遗产的作用，服务于社会，成立了以中央政治局委员、北京市委书记刘淇为会长的北京奥运城市发展促进会，并于2010年举办了首届奥运城市体育文化节。

2011年在第二节奥运城市体育文化节增加了奥运城市青少年绿色方程式竞赛项目，该项目由奥运城市发展促进会、北京青少年科技文化交流服务中心、市团委等单位主办。

该项目掀起了北京健康、低碳、环保的新浪潮。

让每一个家庭，每一个市民从我做起，节约每一滴资源、减少每一秒排放。

让绿色环保理念在华夏大地深入人心，同时也
大力推动电动汽车的市场化进程。

本次活动的社会价值体现在呼吁全民低碳环保意识，增强大众对电动汽车的信任和认知；企业价值体现在树立和扩展消费者心中的品牌形象，加大政府的产业政策扶持；政府价值体现在展示北京城市风貌，为地区低碳经济产业结构营造良好环境，为学生提供丰富的参与机会为学校多样的展示平台。

这次竞赛活动通过实际的竞赛方式锻炼我们的动手能力、实践能力和沟通能力，培养
我们的团队合作精神，提高我们的环保意识和科技素养，并为我们提供一个难能可贵的近
距离接触方程式赛车的机会。

这次竞赛是通过对于方案设计、技术调试、资源调配等多个
方面针对性的考核，从而提高我们的设计、制造、测试、商业营销、沟通与协调等方面的
综合能力，实实在在的培养我们的动手能力与思维能力，全面提升我们的综合素质。

奥运城市青少年绿色方程式竞赛是以青少年学生为主体的、以测试和提升广大青少年的创意和动手能力为目的的汽车科技类科普竞技活动。

活动是由共青团北京市委员会、北京市科学技术委员会等单位指导，北京奥运城市发展促进会主办，团市委北京青少年科技文化交流服务中心承办。

竞赛要求参赛青少年学生携带自己设计、制造、测试的、以新能源为动力的、按照规定标准制作的竞赛汽车，在奥林匹克公园完成预定的竞赛。

今年来，油价数次飙升让消费者对车辆的燃油经济性能空前关注。

不少车企都加大了对于新能源车型的研发与投入。

但眼下，量产的新能源车型只有一汽丰田的普锐斯以及上海通用刚发布的油电混合动力君越。

“一款成熟的新能源车必须具备这几个条件：价格在20万以内，低廉的养护使用成本并且要有完善的燃料供给配套。

”西华大学汽车工程学院院长黄海波表示，日系车企已经在混合动力技术方面掌握了绝对优势，生物柴油的核心技术则牢牢掌握着德国手中，至于氢动力技术，美国底特律汽车城也已遥遥领先。

他认为，中国必须选择一条独特且具有优势的新能源发展路线。

而值得期待的是自主品牌比亚迪。

由于在电池制造领域内的优势，比亚迪已经确立了在电动汽车方面的优势。

目前比亚迪的纯电动汽车持续里程可达到60万公里，双模电动汽车纯电动续航里程超过20万公里。

在今年的必比登挑战赛开幕式上，现任科技部部长万钢曾表示，“中国在新能源汽车领域已处于先驱地位”。

资深汽车专家贾新光表示，相比混合动力、生物柴油及氢动力方面我国和欧美日的差距，如果选用电动车作为参照系，那么万钢的那句表态则丝毫不夸张。

青少年绿色方程式竞赛是一项非盈利的社会公益性赛事，活动通过实际的竞赛方式锻炼
学生们的动手、实践能力和沟通能力，培养团队合作精神，提高青少年的环保意识和科技素养，并为学生们提供一个难能可贵的近距离接触方程式赛车的机会。

通过对于方案设计、技术调试、资源调配等方面的针对性考核，提高学生们的设计、制造、测试、商业营销、沟通与协调等方面的综合能力，实实在在的培养学生的动手能力与思维能力，全面提升学生的综合素质。

奥运精神、志愿者、奥林匹克公园、鸟巢、水立方…通过申办和举办2008年奥运会，北京在物质和精神方面都获得了丰富的奥运遗产。

本次的青少年绿色方程式竞赛，活动场地定在奥运地表性建筑鸟巢的南侧，意在拉近青少年学生与奥林匹克活动精神的距离。

青少年绿色方程式竞赛活动让北京的奥运遗产——无形的奥运精神和有形的奥运场馆——成为北京青少年学生成长和记忆中多彩鲜活的一部分，并使他们从学生时代开始，就把亲身经历的奥运精神和符号内化到自己的科技创新体验之中。

随着人类科技水平的不断进步和发展，新能源汽车将在能源和环保的压力下成为未来汽车的发展方向。

电动汽车、太阳能汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车这些五花八门的名字，伴随着几亿、几十亿、成百上千亿投资的数字，伴随着电池瓶颈、电网负荷、汽车自燃、行驶里程限制等问题频繁地出现在各种媒体资讯中。

本次青少年绿色方程式竞赛中的参赛车辆全部是由学生自主完成的，这个过程拉近了青少年学生和新能源汽车的距离，它让大家从技术上、心里上为一个绿色交通时代的到来做好准备。

通过参与汽车竞赛的过程，增强了参赛队员的对于新能源赛车的强烈热情，从图纸设计、材料选择、部件组装、安全检测到后期调试，每一个步骤里都蕴含着参赛学生们心血。

技术、设计、调试、改进、经费上的种种困难和变化无常的天气都没能阻挡住同学们的热情。

舒马赫、汉米尔顿、巴顿、韦伯、阿隆索，这一个个如雷贯耳的名字，伴随着法拉利、迈凯轮、威廉姆斯、红牛、雷诺等一辆辆呼啸而过的赛车，这些世界一级方程式竞赛的元素早已在中国家喻户晓。

每年由国际汽车联盟（FIA）举办的一系列顶级方程式赛事都会吸引无数中国观众的目光。

当中国的大多数观众坐在电视机前为这些国际车队和一流赛车手的精彩表现而热血沸腾时，也总会为不能亲临现场体验赛车从面前呼啸而过时的强大震撼力而深感遗憾。

当我们的青少年学生组成的车队也有车队队长、技术总监、赛车工程师、财务经理的时候，当我们的学生赛车手在赛场按挥舞的指令旗风驰电掣时，当我们的获胜车手站在领奖台上向欢呼的观众喷出香槟酒时，这一切变得如此接近，变得可以触摸。

青少年绿色方程式将成为一个契机，在竞赛中各学校车队的选手们将不仅能更切实地体会到车队在组装和调试赛车时的所需要肩负的巨大责任，还能将驾驶自己设计制作的新能源赛车开上赛道，体验一把赛车手才能感受速度和激情。

从图纸设计、材料选择、部件组装、安全检测到后期调试，每一个步骤里都蕴含着我们的心血。

我们克服技术、设计、调试、改进、经费上的种种困难，就连变化无常的天气都没
能阻挡住我们对这次活动的热情。

三.未来汽车使用能源的发展方向
美国发现节目曾讨论了解决汽车能源问题的途径，其中的提案有生物能源汽车，氢能源汽车，电动汽车，和节油车与出行方式的优化与改变。

大学生就是要做未来有需要的，参加了两辆小车是我队汽车能源危机有了更深的感触。

中国机械联合会张小虞在谈到系能源汽车的发展时讲到新能源汽车的发展是战略性的新型产业，尔不是权宜之计，在新能源汽车的创新在第三代锂电池的出现后，比能量比功率提高7倍时，新能源汽车就可以和传统汽车进行竞争。

但新能源汽车的发展是有渐进性的，不能一蹴而就。

所以在目前啊哟对传统汽车的节油性进行发展。

锂电池大规模用于电动车还需一定时间
河南环宇集团锂电池产业技术副总工程师邓伦浩
目前国内锂电池的研究工作和国外相比，差距主要体现在电池的控制系统和电源管理系统上。

邓伦浩对记者说，现在国内对锂电池的研究处于各自开发的状态。

目前，有的公司已经能够为电动汽车提供相应的锂电池配套产品，配套的锂电池一般能跑
200~500公里左右。

邓伦浩告诉记者，现在国内锂电池的价格太高，电源管理系统的问题还没得到很好地解决。

电动汽车还面临充电的问题。

目前，家里的一般线路不能为电动汽车锂电池充电，必须配一个小型的专用充电器，而且充电的时间很长，很麻烦。

在国外，为了解决这一问题，一般都把充电站和加油站放在一起。

现在国内的充电站还没有大规模地建立起来。

国内锂电池研究存在三大问题
中国汽车工程学会电动汽车分会主任陈全世
陈全世告诉记者，目前国内锂电池研究存在三大问题。

首先是制造的一致性问题。

由于在锂电池的制造工艺和设备上存在差距，使得国内锂电池的生产工艺参差不齐，制造标准还达不到一致性。

电动汽车所用的锂电池都是串联或并联在一起，如果一致性问题解决不好，那么所生产的锂电池也就无法大规模应用于电动汽车。

其次是知识产权问题。

目前国内在磷酸铁锂电池的研究上已经取得突破，但是由于美国在这方面有专利，所以虽然我们在一些环节上能够自主研发，但是在知识产权问题上，还不知如何应对。

第三是原材料的筛选问题。

现在用于锂电池生产的原材料不可能全部进口，主要还是取自国内，但是国内的原材料要通过国际认证，生产出的锂电池才能被国际认可，所以在原材料认证环节上目前还存在一些问题。