大学生科技创新基金项目申请书

　 序号：

　 2012 年大学生科技创新基金 项目申报书

　作品类别：

　□ 自然科学类学术论文 □ 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 √ 科技发明制作类作品 申报形式：

　□个人申报 √团队申报

　作品名称：

　 风能小汽车

　所在学院：

　科学技术师范学院

　负责人:

　 丁波

　联系电话：

　 指导老师：

　 联系电话：

　 湖南农业大学 2012-2-14

　 填写说明

　一、 申报书须用电子形式在 Word 中填写，不能手动填写。

　二、 表格空格不够可自行加行加页。

　三、 申报书一律用 A4 纸双面打印并于左侧装订成册。

　 A．申报者情况 说明：1.申报者情况栏内必须由个人作品的作者本人或团队作品的代表（承担申报作品 60%以上工作量）填写；2.学籍管理部门签章视为对申报者资格的确认；3.合作者最多填报 7 位。

　申 报 者 情 况 姓名 丁波 性别 男 出生年月 1992.9 现学历 （ B ）A．大专

　B. 大学本科

　C. 硕士研究生

　D.博士研究生 院系全称 科学技术师范学院 入学时间 2011 专业 车辆工程教育 联系方式

　合 作 者 情 况 姓 名 学 号 所在学院 学 历 联系方式

　 科学技术师范学院 本科

　科学技术师范学院 本科

　科学技术师范学院 本科

　科学技术师范学院 本科

　 资 格 认 定 学 院 学籍 管 理 部门 签章

　是否为 2011 年 10 月 1 日前正式注册的全日制非成人教育、非自考的在校学生（含专科生、本科生和研究生）。

　□是

　□否

　 负责人签名：

　 部门盖章：

　年

　月

　日

　B．申报作品情况

　 一、研究的背景、目的和意义 新能源汽车替代传统燃料汽车，也许只是一个时间的问题。目前，各国纷纷加快发展新能源汽车的步伐，上至政府、下至企业，都在开足马力发展车型及其配套设施。在能源短缺的情况下，新能源车更成为拉动汽车产业、刺激经济的重要一环。

　“十一五”以来，我国提出“节能和新能源汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。2008 年，新能源汽车在国内已呈全面出击之势。2008 年成为我国“新能源汽车元年”。2009 年，在密集的扶持政策出台背景下，我国新能源汽车驶入快速发展轨道。2009 年 1-11 月，新能源乘用车销量同比下降 61.96%，至 310辆。2009 年 1-11 月，新能源商用车——主要是液化石油气客车、液化天然气客车、混合动力客车等——销量同比增长 178.98%，至 4034 辆。相比在乘用车市场的冷遇，“新能源汽车”在中国商用车市场已开始迅猛增长。

　2010 年，我国加大对新能源汽车的扶持力度，2010 年 6 月 1 日起，国家在上海、长春、深圳、杭州、合肥等 5 个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作。2010年 7 月，国家将十城千辆节能与新能源汽车示范推广试点城市由 20 个增至 25 个。新能源汽车正进入全面政策扶持阶段。

　 2011 年以来，政策持续支持新能源汽车产业。2011 年，我国汽车整车企业共生产新能源汽车 8368 辆，比上年有较大幅度的提高。国家发展改革委、商务部 2011年 12 月 29 日对外发布新的《外商投资产业指导目录（2011 年修订）》，自 2012 年 1月 30 日起施行。本次《目录》修订，在鼓励类增加了新能源汽车关键零部件等条目。

　2012 年的全国人大会议上，温家宝总理所作的《政府工作报告》先后 7 次提到汽车业，虽然不及去年的 23 次，不过焦点却相当集中：7 次当中，有 3 次就以几乎相同的语言反复强调，要“大力培育”、“大力发展”新能源汽车。分析人士认为，温总理的这番表态可能意味着，过去众多悬而未决的问题，已经有了比较明确的答案，新能源汽车或将迎来新的发展机遇。

　在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向。我国“十二五”规划纲要已将新能源汽车列为战略性新兴产业之一，提出要重点发展插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车技术，开展插电式混合动力汽车、纯电

　 动汽车研发及大规模商业化示范工程，推进产业化应用。作为我国新能源汽车技术的发展方向，风能汽车是现在以及将来看好的新能源汽车，国家和老百姓要的就是一次充电终身使用，免烧油、免充电、即节能又环保且更经济的风能汽车！

　二、国内外动态 目前的小汽车主要有汽油驱动和柴油驱动两大种类。传统的发动机也叫内燃机，它将燃烧汽油、柴油或者天然气产生的热能转化为动能。柴油机虽然功率提升速度远远不如汽油发动机，噪声和振动都偏大，加减速响应不灵敏。

　 但是与汽油相比，柴油不易挥发，着火点比较高，不容易因偶然情况被点燃。日常使用的各种燃料中，柴油的能量密度最高。柴油发动机动力强劲适合用户运输装载货物的需求，其低转速输出的扭矩一般都很大，并且在转速比较低的情况下可以长时间保持扭矩输出的最大值。而且寿命更长，动力更强劲。由于没有点火器，柴油发动机在结构上更加简单，这令它的修理和维护都更加方便，同时费用也更低。以一汽－大众的奥迪Ａ6 2．5 ＴＤＩ为例，其在时速 90 公里的等速状态下百公里燃油消耗仅 5．2 升，加满油后，一次续航可达 1000 公里，令同类汽油轿车望尘莫及，排放可达到欧洲Ⅲ号标准。

　 在国际汽车业内，柴油早已被公认为比汽油更加环保和节能。25 年前柴油发动机的轿车在欧洲诞生，目前该地区柴油车产量占轿车年产量的 32％，法国和西班牙等国更高达 50％以上。柴油轿车的销量已超过轿车总销量的 43％，其中法国和比利时为６７％、奥地利则超过了７１％。目前，欧美国家的 100％重型车、90％轻型车采用柴油机。同排量的柴油机与汽油机相比，可以节油 20％到 30％；排出的二氧化碳、氮氢化合物和其它有害气体下降 45％；今天的柴油机采用了直接喷射、涡轮增压等新技术，彻底改变了原来那冒黑烟、功率低的旧形象。柴油轿车以其节能、低排放、强大动力等特性被誉为未来汽车市场的代表。早在 1976 年，奥迪就开始 TDI（TDI 是英文 TurboDirectInjection 的缩写，意为涡轮增压直接喷射）的研发；1989年，第一款配备 TDI 的奥迪柴油车正式投放市场。而在排放法规非常严格的美国，康明斯公司对发动机技术进行了许多改进、创新，以设计和生产对环境影响最小的产品。全球最大的零配件供应商，总部位于美国的德尔福也计划利用欧洲工厂中的

　 完善生产系统，在亚太地区生产柴油共轨系统，以满足严格排放标准，并提高燃油经济性和发动机性能。相比于 1970 年的同类产品，今天美国的发动机：功率增加了一倍，燃油经济性提高了 50%，寿命延长了 4 倍，成本减少了 70%，排放降低了 90%。

　欧洲各国政府都在采取措施，鼓励人们使用节省燃油的柴油车。政府通过调节燃油和车辆的税率，影响消费者的购买行为。少欧洲国家征收较高的燃油税，使得每加仑汽油的价格超过了 4 美元，其中的燃油税相当于油价的 75%。

　在我国，无论是目前大统天下的汽油车，还是蕴蓄着发展空间的柴油车，其共同点是能源的最终上游是来自于有限的石油资源。而目前这一不可再生能源的前景着实危机四伏，不容乐观。具体而言有如下几个方面：

　 1、能源利用效率低 内燃机在额定功率附近才有最高效率，而在部分功率输出条件下运转，效率迅速降低。内燃机过载能力低，在过载运转时容易"熄火"。

　 2、环保压力大

　内燃机汽车的致命缺点是，排放废气中的有害气体，会对环境造成广泛而长期的污染。尽管采取了各种各样的机内和机外的技术措施，也只是尽量达到"低污染"的水平，由于内燃机汽车的总量的庞大，即使是"低污染"也给地球环境带来巨大影响。更何况，在很多汽车生产技术并不具有优势的发展中国家，自产内燃汽车对于燃料的能量转换远不理想，尾气中有害物质的浓度相应居高不下。

　3、资源供给紧张 2004 年第四季度，国际石油价格据高不下，中国能源安全问题进一步凸显。据有关石油资源研究机构的估计，70 年后全球石油资源将枯竭。石油显然已经成为经济发展的命脉，同时也是瓶颈。

　 我国人口占到世界人口总数的 21％，但是石油资源只占到世界总量的 3％。节能已经不是简单的节省资源，而是关系到国家的可持续发展战略。中国从 1994 年起成为石油纯进口国，2000 年进口原油 7013 万 t，进口成品油 3000 万 t，耗资 250亿美元。2003 年，我国车用燃油消耗达到 7000 万吨，相当于全年石油消费量的 1/3。国际能源机构的数据显示，中国 2004 年每日消耗 546 万桶原油，高于日本的日耗 543

　 万桶，并超越后者，成为仅次于美国的第二大石油消费国家。今后几年石油进口将继续快速增长。专家估计，到 2020 年，中国的石油供应将出现明显缺口。

　 综上所述，以汽油或柴油作为动力能源的传统发动机正在面临前所未有的考验。

　根据全球风能委员会统计，2010 年期间全球共安装了 38.3GW 的风电，从而使风电总量在 2010 年年底达 197GW。继 2007 年、2008 年和 2009 年全球风机市场分别增长了 31%，37%和 46%之后，2010 年全球风机市场却缩减了 1.3%。过去 5 年中，风机市场的年度安装量从 2006 年的 15.2GW 增长了 151%，达到 2010 年的 38.3GW。同一时期内，风电安装总量从 74GW 增长到 197GW。

　从世界范围来看，风能的利用正处于持续快速的增长之中。就过去 10 年而言，全球风能的新安装量已经远远超过核能的新安装量。仅 2010 年在世界范围内就新安装了38.3GW 风能，超过过去 10 年核能新安装量的近 50%。尽管每年增加的风能安装量有利于经济活动的运转，促进制造业的生产，创造更多的就业机会，并带动相关的投资，然而，对于电力生产来说，却并没有带来相应的效益，这是因为例如同样安装1GW 的风能和核能，前者的发电量无法达到后者的发电量。

　从 2006 年至 2010 年，全球新安装了 139GW 的风能，8GW 的核能。139GW 的风能发电量相当于 52 座核能反应堆，41.5GW 的核能。因此，平均来看，在发电方面，过去 5 年里，风能产业的发展相当于每年新建了 10 多座核能发电厂。2009 年和 2010年全球安装的风电发电量相当于 29 座核能发电厂。在发电方面，过去 2 年每月安装的风能发电量相当于 1.2 座核能发电厂的发电量。

　在风能安装总量方面，德国和西班牙仍然是欧洲两个无可争辩的领先国家，其安装总量分别达到 27.2GW 和20.7GW。两个国家的风电安装量占据了 57%的欧盟总量。到 2010 年底，已经有 5 个国家的风电安装总量超过了 5GW，其分别为德国，西班牙，意大利（5.8 GW），法国（5.7 GW）和英国（5.2 GW）。2010 年，西班牙安装的风能最多，达到 1,516 MW，紧随其后的是德国，为 1,493 MW。法国，英国和意大利分别位列第三、第四和第五位，其安装量分别为 1,086 MW、962 MW 和 948 MW。欧盟国家中，有 13 个成员国的新安装量超过了 1GW，具体包括德国，西班牙，意大利，法

　 国，英国，葡萄牙，丹麦，荷兰，瑞典，爱尔兰，希腊，波兰和奥地利。

　德国，西班牙和丹麦是三个风电发展行业的领先国家。三国安装的风电总量占欧盟总量的 61.3%。然而，其每年新增的风电安装量总和所占份额却从 2000 年的 85%下降至 2010 年的 36%。当前，德国和西班牙仍然吸引了绝大多数的投资，但欧洲其他国家的风电市场也出现了蓬勃强劲的发展。2000 年，上述三国之外的其他国家合计安装了 469MW 的风能，而 2010 年，这一数字却攀升到 5959MW，增长了 12 倍之多。

　在中国，截至 2009 年底，中国国家气象局公布了一项新风评，该风评建立在 50米高的测量基础上。这表明我国有潜力发展第三类风 2380 GW（平均风功率密度>300 W/m₂ ）和第四类风（平均风功率密度>400 W/m₂ ），海上第三类风的潜力（水深 5~25米可达达 200 GW。2005-2009 年中国风能投资 79.7 亿美元，占清洁能源总投资的 71%。风能领域的巨额投资，主要是由于政府采取的举措，如，当地政府的要求、对发展可再生能源的优先权、强制性市场份额和“相应的承诺”。

　哥本哈根气候大会后，风电已成为中国大陆实现节能减排目标的主力军。全球风能协会（GWEC）和中国可再生能源学会风能专业委员会公布了 2009 年风电产业的统计数字， 2009 年，我国风电新增装机容量 1380.3 万千瓦，增长率连续 6 年超过100%，居世界第一，成为增长速度最快的国家。累计装机容量达到 2580 万千瓦，总装机容量是 2008 年（12.2 GW）的两倍之多，超过德国，位列全球第二，仅次于美国。

　从风电装机容量分布来看，累计装机容量超过 100 万千瓦的省有 9 个，超过 200万千瓦的省有 4 个。其中，内蒙古自治区累计装机容量 920 万千瓦，河北省 278 万千瓦，辽宁省 242 万千瓦，吉林省 201 万千瓦。可以看出，我国风电场分布与风资源的分布情况相吻合，主要分布在三北地区和东南沿海。

　2009 年，我国继续保持风电设备生产和风电场建设快速发展的强劲势头。据统计，2009 年我国除台湾省外新增风电装机 10129 台，装机容量 1380.32 万 kW，超过美国排名全球第一。与 2008 年当年新增装机 615.37 万 kW、累计装机 1201.96 万 kW相比，2009 年新增装机增长率达 124.3%，累计装机增长率达 114.8%，连续第四年翻番。参照全球风能理事会（GWEC）对全球风电装机的统计数据，2009 年底我国除台

　 湾省外累计风电装机容量 2580.5 万 kW，全球排名由 2008 年的第四位上升到第二位。

　科技部于 2010 年 10 月 4 日发布的《中国 2010 发展中的清洁能源科技》报告称，中国将风力发电作为调整能源结构，应对气候变化的主要替代能源之一。目前，中国研发的 1.5 兆瓦风电机组已实现产业化，广泛应用于风电场建设，3 兆瓦风电机组已实现并网运行。下一步，中国将针对万兆瓦级特大型风电场建设，重点解决 5 兆瓦以上级别海上风电机组整机设计技术和关键零部件设计制造和并网输配技术，并在大型风电场运营效率、装备维护技术方面取得突破。随着风电技术进步和国家产业政策的扶持，风电建设快速发展，中国风电装机容量年均增长达 70%以上。

　然而，世界首款风能汽车成功穿越澳洲，行程近五千公里，德国工程师德克·吉昂和斯特凡·塞默尔于 2011 年研制出一款以风能为驱动的新能源汽车，并在澳大利亚惊人地完成了 3000 英里(约合 4828 公里)距离的测试旅行，从而创造了三项全新的纪录，而且实现零排放，花费仅为 13.5 美元。

　这款新能源汽车名为“风力探测者”。1 月 26 日，德国两位工程师德克·吉昂和斯特凡·塞默尔驾驶“风力探测者”从西澳大利亚珀斯市出发，18 天后抵达悉尼。这次测试旅行创造了三项记录：这是首次由风力为驱动穿越澳大利亚的旅行，3000英里(约合 4828 公里)的距离是由风力驱动的陆上交通工具完成的最长总距离，该汽车在 36 小时内行驶了研制成功以来最远的一段距离。

　“风力探测者”是一款轻量型汽车，车身重量仅约 220 公斤，车内空间足够容纳两名乘员。车身呈鸡蛋状，由碳纤维材料制成，车架则由铝材料制成。四个轮胎则是专门定制的自行车轮胎，这样可以减小阻力。

　车上装有一个 8 千瓦时的锂离子电池组。不过，研究人员并没有将电池组接入澳大利亚电网用于充电。他们利用竹子做成了一根长约 20 英尺(约合 6 米)的伸缩套管式天线，天线顶部装有一个风力涡轮机。尽管架起天线需要差不多半个小时，但是这种天线可以在夜间驾驶员休息时为汽车的电池组充电。

　但是，风力小汽车还处于起步阶段，技术还不够成熟，价格相对较高，被市场接受的程度相对较低，这对于风能小汽车的推广而言是一个很大的难题。

　 三、研究的主要内容 主要研究怎么减小汽车阻力，把风能发电的原理真正用到汽车上，减小汽车重量，降低造车成本。

　四、研究的主要方法 实验分析法 五、研究的主要创新点 1、沒有燃油动力机，能大幅度减轻能源的消耗，降低了常规轿车的制造成本；结构设计巧妙、实用、紧凑、坚固、耐用；流线型外观，造型体现时代感，高贵风采。

　2、高度重视安全问题，将主动安全性列为重要问题考虑，在车身的前部特别设计内保险结构，保障驾驶员的生命安全，每个座位上都设有三点式安全带、座椅头枕。另外，前后保险杠、高位 LED 刹车灯、转向灯、前大灯、尾灯、后视镜、安全挡风玻璃、雨刮器等配置一应俱全，而且还可以选装儿童安全座椅等选配装置。

　3、使用费用低廉。车上配有充电器和充放电控制器，行驶中因风阻力同时起动了风机工作，轴心扭力使发电机产生放电，有多路电源向动力电池轮回充电。公里行驶成本为零。

　 4、易驾驶。本车无需电子点火，只需踩踏加速板便可启动，利用控制器控制车速，无需踩离合器，简化了驾驶的复杂性，避免了因操作失误而造成的事故隐患，安全性高。也适合妇女和老年人驾驶。

　5、本车初步实现了：安全化、环保化、节能化、控制智能化、风力能源化、技术高新化，与传统汽车相比，制造难度将大大降低，更能满足和切合社会的实际需要。

　 指导老师意见：

　签字：

　 年

　 月

　 日 所在学院意见：

　签字：

　 盖章

　 年

　 月

　 日 评审意见：

　 签字：

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