新能源汽車技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

1、新能源汽車技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)新能源汽車技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)合肥工業(yè)大學(xué)車輛工程系合肥工業(yè)大學(xué)車輛工程系張炳力張炳力 博士博士 教授教授E-mail：bingli_2015年年11月月06日日一、新能源汽車的發(fā)展背景一、新能源汽車的發(fā)展背景報(bào)告內(nèi)容報(bào)告內(nèi)容五、新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)五、新能源汽車的發(fā)展趨勢(shì)二、新能源汽車的分類二、新能源汽車的分類三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀四、整車及關(guān)鍵零部件技術(shù)四、整車及關(guān)鍵零部件技術(shù)一、新能源汽車的發(fā)展背景一、新能源汽車的發(fā)展背景1、能源緊缺 2、環(huán)境污染嚴(yán)重 3、國(guó)家油耗標(biāo)準(zhǔn)的變化1、能源緊缺、能源緊缺 全球石油資源儲(chǔ)量的稀缺性毋庸置疑 ，根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計(jì)

2、2010的統(tǒng)計(jì)，且?guī)讉€(gè)經(jīng)濟(jì)大國(guó)的石油儲(chǔ)產(chǎn)比則普遍低于20，如下圖所示。亞太地區(qū)非洲中東歐盟地區(qū)南美北美世界各地區(qū)石油消耗量逐年增高2010年世界天然氣的采儲(chǔ)比僅為58.6世界天然氣儲(chǔ)備量逐年減少年天然氣天然氣2、環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)峻、環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)峻 全球環(huán)境日益惡化，汽車尾氣為大氣主要污染源。21世紀(jì)初，汽車尾氣排放占了大氣污染的30%60%。而且隨著汽車保有量的逐年增加，比例將逐漸增大。城市街道上的車流量在每小時(shí)10002000輛時(shí)，CO、HC和NOx這三種有害氣體占全部有害氣體的80%90以上。3、國(guó)內(nèi)油耗標(biāo)準(zhǔn)的變化、國(guó)內(nèi)油耗標(biāo)準(zhǔn)的變化2000新認(rèn)證車型新認(rèn)證車型 在生產(chǎn)車型在生產(chǎn)車型+ OBD (

3、其他輕型車其他輕型車)+ OBD (M1類汽油車）類汽油車）國(guó)國(guó)1國(guó)國(guó)2國(guó)國(guó)3國(guó)國(guó)4國(guó)國(guó)1國(guó)國(guó)2國(guó)國(guó)3國(guó)國(guó)4+ OBD (其他輕型車其他輕型車)+ OBD (M1類汽油車）類汽油車）2013201220112010200920082007200620052004200320022001適用車型：M1類乘員不多于6人且總重不大于2.5噸的乘用車； M1, M2 及N1類，總車重不超過(guò)3.5噸的輕型車車載故障診斷系統(tǒng)（1）中國(guó)機(jī)動(dòng)車排放法規(guī)的實(shí)施 全國(guó)范圍上海上海廣州廣州國(guó)國(guó)1國(guó)國(guó)2國(guó)國(guó)3國(guó)國(guó)4國(guó)國(guó)1國(guó)國(guó)2國(guó)國(guó)3國(guó)國(guó)42012201120102009200820072006200520042003

4、2002200120001999計(jì)劃計(jì)劃計(jì)劃計(jì)劃+ OBD09/2006深圳深圳國(guó)國(guó)1國(guó)國(guó)2國(guó)國(guó)3國(guó)國(guó)420122011201020092008200720062005200420032002200120001999計(jì)劃計(jì)劃（2）部分城市機(jī)動(dòng)車排放法規(guī)的實(shí)施 2015年當(dāng)年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至每百公里6.9升，到2020年降至5.0升；（3）國(guó)家百公里油耗要求 二、新能源汽車的分類二、新能源汽車的分類（1）純電動(dòng)汽車（2）混合動(dòng)力汽車（3）燃料電池汽車（4）代用燃料汽車 純電動(dòng)汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動(dòng)的汽車，大部分車輛直接采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，有一部分車輛把電動(dòng)機(jī)裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，也有

5、一部分直接以車輪作為四臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其難點(diǎn)在于電力儲(chǔ)存技術(shù)。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單成熟，只要 有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。 缺點(diǎn)缺點(diǎn):蓄電池的重量、體積、容量、充電速度、穩(wěn)定性、成本6個(gè)方面極難兼顧。 （1）純電動(dòng)汽車）純電動(dòng)汽車江淮同悅純電動(dòng)安凱純電動(dòng)客車比亞迪純電動(dòng)北汽EV160上汽榮威E50 （2）混合動(dòng)力汽車）混合動(dòng)力汽車 混合動(dòng)力：混合動(dòng)力：混合動(dòng)力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時(shí)配以電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)改善低速動(dòng)力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動(dòng)力、柴油混合動(dòng)力、天然氣混合動(dòng)力。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，混合動(dòng)力車輛的主流都是汽油混合動(dòng)力、柴油混合動(dòng)力。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)

6、點(diǎn):不需要特別的燃料，續(xù)航里程長(zhǎng)，技術(shù)最為成熟，解決單車成本問(wèn)題后容易普及。 缺點(diǎn)缺點(diǎn):長(zhǎng)距離高速行駛基本不能省油。 目前，混合動(dòng)力汽車技術(shù)比較成熟，隨著油價(jià)的節(jié)節(jié)攀升，銷量在大幅度增長(zhǎng)。日本車企在全球混合動(dòng)力市場(chǎng)占較大比重050100150200250300350400450豐田本田混合動(dòng)力汽車能量控制（3）燃料電池汽車）燃料電池汽車 燃料電池汽車以燃料電池為能源轉(zhuǎn)換裝置，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能量轉(zhuǎn)換效率高、接近零污染，同時(shí)，可保持傳統(tǒng)汽車高速、長(zhǎng)距離行駛、安全、舒適等性能。本田燃料電池燃料電池汽車結(jié)構(gòu)（4）代用燃料汽車汽車）代用燃料汽車汽車 代用燃料主要指CNG、LNG，燃燒生成水和 有害物質(zhì)含量

7、相比液態(tài)燃料較低。燃料與空氣易混合，燃燒完全，尾氣排放污染低。是目前世界公認(rèn)的“清潔能源”汽車。 目前，我國(guó)主要城市均使用代用燃料公交車、出租車以減小對(duì)城市的污染。2COCNG客車三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 美國(guó)新能源汽車發(fā)展走勢(shì)美國(guó)新能源汽車發(fā)展走勢(shì) 日本新能源汽車發(fā)展走勢(shì)日本新能源汽車發(fā)展走勢(shì) 歐洲新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀歐洲新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1、國(guó)外新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀、國(guó)外新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國(guó)新能源汽車發(fā)展走勢(shì)美國(guó)新能源汽車發(fā)展走勢(shì)日本新能源汽車發(fā)展走勢(shì)日本新能源汽車發(fā)展走勢(shì)歐洲新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀歐洲新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 立足原有的內(nèi)燃機(jī)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步優(yōu)化，提高效率

8、，發(fā)展清潔柴油轎車； 大力發(fā)展柴-電混合動(dòng)力汽車； 能源多元化，發(fā)展生物燃料等替代燃料； 氫能源利用為遠(yuǎn)期目標(biāo)。主要廠商新能源汽車動(dòng)態(tài)主要廠商新能源汽車動(dòng)態(tài)美國(guó)美國(guó)通用2013款雪佛蘭Spark小型車將成為通用在美國(guó)市場(chǎng)上推出的最小型款，主要用于城市出行。 福特2010年1月，福特汽車公司宣布投資4.5億美元用于其積極的電動(dòng)車計(jì)劃，并在2012年前推出五款電動(dòng)車?？巳R斯勒克萊斯勒將于2012年在美國(guó)市場(chǎng)推出一款全電力型菲亞特500。特斯拉2014年主要發(fā)布的車型包含60D、85D和P85D，前兩個(gè)車型將在2015年2月推出，而最高端的Model S P85D將在2015年底推出。歐洲歐洲大眾2

9、011年試投運(yùn)500輛Golfs電動(dòng)汽車，從2013年開(kāi)始，E-UP電動(dòng)汽車投入生產(chǎn)，到當(dāng)年年底生產(chǎn)E-Golf 和 E-Jetta電動(dòng)汽車。戴姆勒戴姆勒公司在電動(dòng)汽車制造方面與一系列公司展開(kāi)了廣泛合作電動(dòng)，即將推出Smart品牌轎車。寶馬2010年7月，寶馬公布“超大城市汽車”計(jì)劃，將于2013年上市。日本日本豐田2010年5月，豐田汽車和美國(guó)特斯拉宣布合作，后續(xù)雙方將在豐田NUMMI工廠合作生產(chǎn)電動(dòng)車。本田本田將加大在EV和PHEV的投入，將于2012年投放日本和美國(guó)市場(chǎng)。日產(chǎn)日產(chǎn)計(jì)劃于2010年12月在全球推出Leaf，計(jì)劃到2015年建成年產(chǎn)50萬(wàn)輛的生產(chǎn)體制。 純電動(dòng)汽車部分生產(chǎn)廠商

10、動(dòng)態(tài)純電動(dòng)汽車部分生產(chǎn)廠商動(dòng)態(tài)美國(guó)美國(guó)通用2010年底雪佛蘭VOLT電動(dòng)車美國(guó)上市，2011年第四季度進(jìn)入中國(guó)和歐洲市場(chǎng)。福特2012將推出九款車型，包括2012款福克斯電動(dòng)車和2013款插電式混合動(dòng)力汽車Fusion Energi克萊斯勒計(jì)劃推出全新克萊斯勒300首款油電混合動(dòng)力車型，并有望在2013年上市銷售德國(guó)德國(guó)大眾2013款柴油版插電式混合動(dòng)力概念車Cross Coupe即將面世奧迪新A8L混合動(dòng)力預(yù)計(jì)2012年內(nèi)在國(guó)內(nèi)上市日本日本豐田第三代Plug-in普銳斯混合動(dòng)力汽車已在國(guó)外上市，新一代雷克薩斯ES300h預(yù)計(jì)在年內(nèi)在國(guó)內(nèi)上市本田2012年將推出3款配備IMA（integrat

11、ed motor assist）系統(tǒng)的混合動(dòng)力車型，包括CR-Z、Insight和A curaILX日產(chǎn)已有多款混合動(dòng)力汽車上市，如天籟、驪威、英菲尼迪等，英菲尼迪M35hL混合動(dòng)力預(yù)計(jì)2012年內(nèi)在國(guó)內(nèi)上市法國(guó)法國(guó)標(biāo)致雪鐵龍DS5柴電混合動(dòng)力汽車即將面世主要廠商新能源汽車動(dòng)態(tài)主要廠商新能源汽車動(dòng)態(tài)(續(xù)續(xù))混合動(dòng)力電動(dòng)汽車部分生產(chǎn)廠商動(dòng)態(tài)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車部分生產(chǎn)廠商動(dòng)態(tài)美國(guó)美國(guó)燃料電池的研發(fā)已轉(zhuǎn)向基礎(chǔ)性研究。福特公司在2008年下半年宣布發(fā)展清潔動(dòng)力技術(shù)，以氫燃料電池作為最終目標(biāo)；通用氫燃料電池汽車將于2015年有望商業(yè)化生產(chǎn)。日本日本到2020年，日本使用的燃料電池汽車達(dá)到500萬(wàn)輛；到 2

12、030年，要全面普及燃料電池汽車。近期，日本又計(jì)劃在 5 年內(nèi)斥資 2090 億日元開(kāi)發(fā)以天然氣為原料的液體合成燃料技術(shù)、車用電池，以及氫燃料電池科技。歐盟歐盟把燃料電池和氫能源技術(shù)發(fā)展成為能源領(lǐng)域的一項(xiàng)戰(zhàn)略高新技術(shù)，力爭(zhēng)在2020年前建立一個(gè)燃料電池和氫能源的龐大市場(chǎng)。德國(guó)德國(guó)Daimler（戴姆勒公司）于2009年初推出了其最新版的燃料電池概念車BlueZERO F-Cell；推出的奔馳B級(jí)燃料電池車，是奔馳目前最完善、基本上完全達(dá)到量產(chǎn)狀態(tài)的燃料電池車型。主要廠商新能源汽車動(dòng)態(tài)主要廠商新能源汽車動(dòng)態(tài)(續(xù)續(xù))燃料電池電動(dòng)汽車部分生產(chǎn)廠商動(dòng)態(tài)燃料電池電動(dòng)汽車部分生產(chǎn)廠商動(dòng)態(tài)2、國(guó)內(nèi)新能源汽車

13、的發(fā)展現(xiàn)狀、國(guó)內(nèi)新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車 已完成中、輕和微度混合動(dòng)力乘用車，以及中度混合動(dòng)力客車等多種車型樣車開(kāi)發(fā)，其中混合動(dòng)力客車在國(guó)內(nèi)多個(gè)城市進(jìn)行了示范運(yùn)行； 關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)化全面跟進(jìn)，生產(chǎn)配套能力顯著增強(qiáng)。榮威榮威750東風(fēng)東風(fēng)s30長(zhǎng)安杰勛長(zhǎng)安杰勛奇瑞奇瑞A5上汽上汽五洲龍五洲龍東風(fēng)東風(fēng)安凱安凱Plug-in混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車 Plug-in混合動(dòng)力汽車這個(gè)新概念剛引入我國(guó)不久，許多整車廠家正處于項(xiàng)目研發(fā)階段。 比亞迪率先推出的F3DM雙模電動(dòng)車屬于Plug-in混合動(dòng)力汽車汽車。 各企業(yè)聯(lián)合高校成立了研究小組開(kāi)展對(duì)PHEV的研究。北京北汽EV160蕪湖奇瑞S

14、18純電動(dòng)轎車長(zhǎng)春一汽奔騰B50EV武漢二汽東風(fēng)風(fēng)神Icar合肥安凱HF6110電動(dòng)客車江淮同悅純電動(dòng)轎車上海上汽榮威E50純電動(dòng)汽車大眾朗逸純電動(dòng)轎車申沃申沃純電動(dòng)大客車重慶力帆力帆320中國(guó)長(zhǎng)安奔奔MINIEV深圳比亞迪E6純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車部分生產(chǎn)廠商國(guó)內(nèi)純電動(dòng)汽車部分生產(chǎn)廠商燃料電池汽車燃料電池汽車 我國(guó)基本建立了燃料電池汽車的研發(fā)體系，部分樣車進(jìn)行了示范運(yùn)行。 示范運(yùn)行的規(guī)模較小，儲(chǔ)氫和氫能源基礎(chǔ)設(shè)施等問(wèn)題尚未解決，產(chǎn)品的可靠性和成本離實(shí)用化還有相當(dāng)大的差距。燃料電池轎車燃料電池轎車燃料電池客車燃料電池客車新能源汽車技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)新能源汽車技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)

15、混合動(dòng)混合動(dòng)力汽車力汽車純電動(dòng)汽純電動(dòng)汽車車燃料電池燃料電池汽車汽車燃?xì)馄嚾細(xì)馄嚿锶剂掀嚿锶剂掀嚹芰縼?lái)源能量來(lái)源石油/電力電力氫/電力石油/天然氣糧食/非糧食作物/動(dòng)物油脂車輛性能車輛性能好中中差中排放質(zhì)量排放質(zhì)量較好好好中中購(gòu)車成本購(gòu)車成本較高高高較低較低能量密度能量密度較好差差差中能量易儲(chǔ)存性能量易儲(chǔ)存性中好差差中能量轉(zhuǎn)換效率能量轉(zhuǎn)換效率好較好較好差差燃料成本燃料成本較低低高中中資源豐富性資源豐富性較好較好好中差加油加油/電便利性電便利性差差差中中技術(shù)成熟度技術(shù)成熟度好較好差好好四、整車及關(guān)鍵零部件技術(shù)四、整車及關(guān)鍵零部件技術(shù)純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車技術(shù)技術(shù)電動(dòng)汽車除傳統(tǒng)的底盤、車

16、身外，還包括電機(jī)、電池、電控“三大電”，電動(dòng)轉(zhuǎn)向、電動(dòng)空調(diào)、電制動(dòng)、電氣儀表、能量回收、遠(yuǎn)程監(jiān)控“六小電”。電動(dòng)汽車電機(jī)電動(dòng)汽車鋰電池電動(dòng)汽車整車控制器混合動(dòng)力汽車技術(shù)混合動(dòng)力汽車技術(shù) 國(guó)外技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)完備，充放電技術(shù)相對(duì)成熟，安全性和技術(shù)穩(wěn)定性較高； 日本豐田重新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)整套傳動(dòng)系統(tǒng)(THS，Toyota Hybrid System )； 歐洲開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力技術(shù)主要是在不改變傳動(dòng)系統(tǒng)的情況下，在變速器與傳動(dòng)系統(tǒng)之間加裝電機(jī)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)和電驅(qū)動(dòng)的混合，該種動(dòng)力模式設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)化成本更低，但節(jié)油效果不如全新設(shè)計(jì)混合動(dòng)力車型。 我國(guó)已基本形成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，建立了混合動(dòng)力汽車技

17、術(shù)開(kāi)發(fā)體系，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)控制技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、整車控制技術(shù)等。燃料電池汽車技術(shù)燃料電池汽車技術(shù)項(xiàng) 目HondaToyodaNissanGM戴姆勒戴姆勒型 號(hào)FCX ClarityFCHV-advX-TRAIL FCVEquinox fuel cell SUVBlueZero F-Cell最大車速160155150160150氫瓶壓力350700700700700續(xù)駛里程/km435830500320400冷起動(dòng)溫度/-30-30-30-24-30驅(qū)動(dòng)電機(jī)/kW10090(max)9073/94100電機(jī)扭矩(Nm/lb.ft)250260280318/236320燃料電池系統(tǒng)/ kW1009

18、0909380電池鋰離子電池鎳氫電池鋰離子電池鎳氫電池鋰離子電池國(guó)外燃料電池電動(dòng)汽車技術(shù)參數(shù)國(guó)外燃料電池電動(dòng)汽車技術(shù)參數(shù)燃料電池汽車技術(shù)燃料電池汽車技術(shù)(續(xù)續(xù)) 我國(guó)燃料電池汽車技術(shù)：在系統(tǒng)集成技術(shù)、燃料電池系統(tǒng)技術(shù)、車載高壓儲(chǔ)氫技術(shù)、氫安全技術(shù)等方面都有較大進(jìn)展。新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)國(guó)內(nèi)外比較新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)國(guó)內(nèi)外比較新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)與國(guó)外相比與國(guó)外相比混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車電機(jī)技術(shù)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)系統(tǒng)集成技術(shù)在發(fā)電機(jī)技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)上存在較大差距純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)與國(guó)外差距相對(duì)較小燃料電池汽車燃料電池汽車制氫、儲(chǔ)氫技術(shù)燃料電池技術(shù)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)系統(tǒng)制氫、儲(chǔ)氫和燃料電池技術(shù)仍是世界范圍內(nèi)的難題我國(guó)在純電動(dòng)汽車技術(shù)上與國(guó)外的差距相對(duì)較小。純電動(dòng)汽車可以繞過(guò)傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，避開(kāi)我們的弱項(xiàng)。關(guān)鍵零部件關(guān)鍵零部件電池電