新能源汽車課件第1章

參考教材[１]何洪文等編著．電動汽車原理與構造．北京：機械工業(yè)出版社，2012.[２]王文偉，畢榮華．電動汽車技術基礎．北京：機械工業(yè)出版社，2010.[３]陳清泉，孫逢春，祝嘉光．現(xiàn)代電動汽車技術．北京：北京理工大學出版社，2002.[４]陳全世．先進電動汽車技術．北京：化學工業(yè)出版社，2007.[５]陳家瑞．汽車構造．北京：機械工業(yè)出版社，2005.

新能源汽車

第一章緒論

第一節(jié)概述第二節(jié)

汽車工業(yè)面臨的能源與環(huán)境問題第三節(jié)新能源汽車的發(fā)展

教學目的和要求：了解新能源汽車定義、分類、發(fā)展趨勢。本章重點：新能源汽車定義、發(fā)展趨勢本章難點：教學內(nèi)容要點：

第一節(jié)概述定義：

新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。非常規(guī)的車用燃料指除汽油、柴油以外的其他車用燃料，包括天然氣(NG)、液化石油氣(LPG)、生物燃料、氫燃料、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚、電能以及混合燃料等。

二、新能源汽車的分類新能源汽車包括有：純電動汽車(包括太陽能汽車)混合動力汽車、燃料電池汽車、氫發(fā)動機汽車以及燃氣汽車、醇醚汽車等。1、電動汽車電動汽車包括純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車。純電動汽車是由車載可充電蓄電池或其它能量儲存裝置提供電能、由電機驅(qū)動的汽車。混合動力汽車是能夠從至少兩類車載儲能裝置（傳統(tǒng)的汽、柴油機和電池與電動機）中獲得動力的汽車。燃料電池汽車是以車載燃料電池提供電能，由電動機驅(qū)動的電動汽車。2、氣體燃料汽車氣體燃料汽車是指用壓縮天然氣、液化石油氣和液化天然氣作為燃料的汽車。3、生物燃料汽車生物燃料汽車是燃用生物燃料或燃用摻有生物燃料的燃油的汽車。與傳統(tǒng)汽車相比，生物燃料汽車結構上無大的改動，但排放性能較好，如乙醇燃料汽車、生物柴油汽車等。

4、氫氣汽車氫氣汽車是以氣體氫為發(fā)動機燃料的汽車。5、醚燃料汽車醚燃料汽車是以醚為燃料的汽車。具有高效率、低污染、無煙排放、冷啟動和加速性能較好。如二甲醚汽車等。三、新能源汽車技術的管理方式

根據(jù)新能源汽車整車、系統(tǒng)及關鍵總成技術成熟程度、國家和行業(yè)標準完善程度以及產(chǎn)業(yè)化程度的不同，將其分為起步期、發(fā)展期、成熟期三個不同的技術階段。起步期產(chǎn)品是指技術原理的實現(xiàn)路徑尚處于前期研究階段，缺乏國家和行業(yè)有關標準，尚未具備產(chǎn)業(yè)化條件的產(chǎn)品。起步期產(chǎn)品只能進行小批量生產(chǎn)，在批準的區(qū)域、范圍和條件下進行示范運行，并以適當?shù)姆绞綄θ寇囕v的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。發(fā)展期產(chǎn)品是指技術原理的實現(xiàn)路徑基本明確，國家和行業(yè)標準尚未完善，初步具備產(chǎn)業(yè)化條件的產(chǎn)品。發(fā)展期產(chǎn)品允許進行批量生產(chǎn)，只能在批準的區(qū)域、期限、條件下銷售、使用，并以適當?shù)姆绞綄︿N售車輛以不低于20%的比例進行運行狀態(tài)實時監(jiān)控。成熟期產(chǎn)品是指技術原理的實現(xiàn)路徑清晰，產(chǎn)品技術和生產(chǎn)技術成熟，國家和行業(yè)標準基本完備，可以進入產(chǎn)業(yè)化階段的產(chǎn)品。成熟期產(chǎn)品與常規(guī)汽車產(chǎn)品的公告管理方式相同，在銷售、使用上與常規(guī)道路機動車輛相同。第二節(jié)汽車工業(yè)面臨的能源與環(huán)境問題

新能源汽車是低碳發(fā)展的必然選擇，是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。一、汽車與能源

目前世界汽車保有量約為8億輛。預計到2020年全球汽車保有量將超過12億輛，主要增幅來自發(fā)展中國家。國際能源機構(IEA)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2001全球57%的石油消費在交通領域(其中美國達到67%)。預計到2020年交通用油占全球石油總消耗的62%以上。美國能源部預測，2020年以后，全球石油需求與常規(guī)石油供給之間將出現(xiàn)凈缺口，2050年的供需缺口幾乎相當于2000年世界石油總產(chǎn)量的兩倍。

近10年，我國汽車工業(yè)一直保持高速增長態(tài)勢。我國汽車產(chǎn)銷總量繼續(xù)居全球第一位。有資料顯示我國汽油消耗主要是汽車約占87%，汽車柴油消耗占38%。

2007年底，全球可采石油探明儲量為1838.82億噸，其中中東占56%，前蘇聯(lián)占7%，北美占15.6%，亞洲占8.7%，歐洲占不足4%；

我國煤炭剩余可采儲量為900億噸，我國化石能源資源在世界已探明儲量中，石油僅占4.1%，天然氣2.1%，煤炭10.1%，呈現(xiàn)“缺油、少氣、多煤”的狀況，但其產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的比例卻分別高達4.2%、1.5%和33.5%。高速發(fā)展的經(jīng)濟導致石油大幅進口，自1993年起我國成為石油凈進口國，對外依存度高達40%，嚴重威脅著我國的能源安全。

我國所面臨的石油安全與汽車能源問題將來勢更猛，影響更大，挑戰(zhàn)更加嚴峻。按傳統(tǒng)汽車能源動力系統(tǒng)發(fā)展下去，不可持續(xù)，實現(xiàn)我國汽車能源動力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型是大勢所趨。二、汽車與環(huán)境

通常，汽車排放的污染物以及與交通源相關的主要污染物有：一氧化碳（CO）、氮氧化合物（NOX）、碳氫化合物（包括苯、苯并[a]芘）微粒等。

全球因燃燒礦物燃料而產(chǎn)生的一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOX）的排放量，幾乎50%來自于汽油機和柴油機。

與汽油機相比，柴油機顆粒物排放水平遠高于汽油機，約為汽油機的30-80倍。柴油發(fā)動機顆粒物的排放會對大氣環(huán)境產(chǎn)生巨大的負面影響。

世界上污染最嚴重的10大城市有7個在中國，汽車的污染成為中國大城市的主要空氣污染源。

研究結果表明，柴油發(fā)動機排放顆粒物可能對人體肺部和腦部造成重大傷害,還可能發(fā)生遺傳性基因突變。所以各國都嚴格法規(guī)限制顆粒物排放濃度。

隨著城市環(huán)境保護的進展，能源結構會發(fā)生重大改變，即使每一輛車排放都合格，也不能保證城市的交通污染就一定能達到環(huán)境保護標準的要求。汽車排放污染將成為城市環(huán)境污染的主要污染源。

從排放強度來看，由于技術和設備相對陳舊、落后，能源消費強度大，我國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值的溫室氣體排放量也比較高。這些都要求汽車必須采取對應的技術革新。而治理汽車排放主要最根本和最終的途徑，就是改變汽車的動力，即開發(fā)新能源汽車。

能源短缺、環(huán)境污染、氣候變暖是全球汽車和能源產(chǎn)業(yè)面對的共同挑戰(zhàn)，各國政府及產(chǎn)業(yè)界紛紛提出各自發(fā)展戰(zhàn)略，積極應對，以保持其汽車和能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并提高未來的國際競爭力。

全球已達成共識：能源短缺和環(huán)境污染最終的解決之道不是限制汽車工業(yè)發(fā)展，而是尋找石油的替代品，開發(fā)新能源汽車。第三節(jié)新能源汽車的發(fā)展

新能源汽車發(fā)展自19世紀末電動汽車誕生以來，在世界范圍內(nèi)經(jīng)歷過多次起落。

1881年，法國工程師GustaveTrouve裝配了一輛以鉛酸電池為動力的電動三輪車。

19世紀末和20世紀初，電動汽車、內(nèi)燃機汽車和蒸汽機汽車并行發(fā)展，電動汽車一度處于市場領先地位。

1915年以后，隨著美國、歐洲公路建設的大發(fā)展和內(nèi)燃機汽車技術的不斷進步，傳統(tǒng)汽車逐步占據(jù)了主導地位。充分利用了傳統(tǒng)內(nèi)燃機領域節(jié)能減碳減排的發(fā)展空間。

1973年石油危機爆發(fā)，電動汽車再次受到高度關注，（1973-1989）整車性能和成本無法滿足消費者的需求，電動汽車發(fā)展緩慢，各國制定的發(fā)展目標大都沒能實現(xiàn)。

環(huán)保壓力促進混合動力汽車技術取得突破，1990-2004年電動汽車逐步實現(xiàn)局部產(chǎn)業(yè)化。石油短缺和全球變暖，促進新能源技術快速發(fā)展，2005年起新能源汽車進入全面產(chǎn)業(yè)化初期推進階段。

一、國外新能源汽車的發(fā)展

日本從70年代開始開發(fā)純電動汽車，1971年三菱汽車推出MinicabEV電動汽車。1997年后推出了裝載鎳氫、鋰離子電池的第二代純電動汽車。90年代末，豐田公司研制出RAV-4EV型純電動轎車，2009年日產(chǎn)在北京發(fā)布了純電動轎車。

純電動汽車的產(chǎn)品開發(fā)向小型化發(fā)展，日本汽車企業(yè)選擇了混合動力汽車作為重點發(fā)展方向，1997年，豐田率先在日本推出了混合動力電動汽車Prius。1999年，本田率先在美國推出了混合動力電動汽車Insight。

2002年，本田在美國推出混合動力電動汽車Civic。2005年，豐田雷克薩斯RX型越野型混合動力汽車也投放市場。混合動力汽車最先實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，其總銷量已經(jīng)達到100萬輛以上，并開始贏利。日本在混合動力電動汽車技術領域，領先世界。

2003年起對燃料電池汽車實施免稅制度以鼓勵其發(fā)展。日本豐田、本田、日產(chǎn)和馬自達汽車制造商已先后試制出燃料電池汽車。在日本燃料電池系統(tǒng)發(fā)展中豐田公司處于領先地位。

美國人莫里森1891年成功研制了第一輛四輪電動車，使得美國電動車向?qū)嵱没~出重要一步。

1967年美國通用汽車公司與福特汽車公司分別研發(fā)了新型電動汽車。

美國通用汽車在蘭辛市建成EV-1電動轎車總裝廠；雪鐵龍(Citroen)、標致(Peugeot)則將現(xiàn)有車型改裝成小型電動汽車。以此為契機，全球掀起了電動車熱潮。

通用汽車公司于1990年在洛杉礬展出“沖擊（Impact）”牌電動轎車。通用汽車公司的EV-1、S-1、Impact，福特汽車公司的ETX-1、ETX-2、Rcostar、Ranger等純電動汽車紛紛推出。

2005年，福特推出混合動力Escape小型越野汽車。通用推出混合動力SaturnVUE小型越野汽車。

2006年，通用推出混合動力ChevroletEquinox越野車。2007年，通用推出混合動力ChevroletMalibu中型轎車。通用推出混合動力卡車GMCSierra和ChevroletSilverado。

燃料電池汽車的開發(fā)時間最早的要追溯到1968年，通用汽車公司生產(chǎn)出了世界第一輛可使用的燃料電池汽車。

德國：20世紀70年代末期，德國戴姆勒-奔馳汽車公司生產(chǎn)了一批LE306電動汽車。

20世紀80年代初，德國奔馳汽車公司生產(chǎn)了電動大客車和商用電動汽車。戴姆勒-奔馳汽車公司于1994~2000年之間，研發(fā)了Necar-1~Necar-5燃料電池汽車和Nebus-l~Nebus-4燃料電池大客車。二、我國新能源汽車發(fā)展

20世紀80年代伊始，我國就已經(jīng)對新能源車開展了研究工作，主要是對壓縮天然氣、液化石油氣、甲醇等方面開展部分研究，并成功研制利用菜籽油、大豆油、廢煎炸油等為原料生產(chǎn)生物柴油的工藝。

1999年，國家政府有關部門組織成立“清潔汽車行動”，從此開始了較大規(guī)模的替代燃料發(fā)展計劃。

2010年全國已有30個省80多個城市推廣天然氣汽車。

天然氣汽車和加氣站主要集中在氣源地附近和西氣東輸管網(wǎng)到達地，如四川、山東、重慶、烏魯木齊、西安和蘭州等。燃氣汽車示范城市的CNG、LNG和LPG燃氣汽車保有量為607984輛。其中出租車196676輛，占在用燃氣汽車總保有量的32.3%，公交車有93881輛，占在用燃氣汽車總保有量的15.4%。四川保有量最大占在用燃氣汽車總保有量的41%。生產(chǎn)企業(yè)超過60家，我國天然氣汽車年產(chǎn)量（含底盤）15萬輛，整車超過6萬輛。到2015年中國天然氣汽車將達到150萬輛，到2020年中國天然氣汽車將達到300萬輛，成為重要的天然氣汽車市場。

LNG公交客車和重型貨車已在新疆、內(nèi)蒙古、貴州、廣東、福建、海南、江蘇等地推廣應用。目前LNG保有量為3000輛加氣站超過100座。

新能源汽車產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的直接推動力是國家的相關扶植政策。

2001年，中國啟動了“863計劃”電動汽車重大專項，涉及的電動汽車包括三類：純電動、混合動力和燃料電池汽車，并以這三類電動汽車為“三縱”，多能源動力總成控制、驅(qū)動電機、動力蓄電池為“三橫”，建立“三縱三橫”的開發(fā)布局。基本跟上了全球的步伐，大體站到了世界同一“起跑線”。

2004年國家發(fā)改委發(fā)布了《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》2005年2月2日，發(fā)改委發(fā)布《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整目錄》。

2005年12月25日《關于鼓勵發(fā)展節(jié)能環(huán)保型小排量汽車的意見》。在“十五”期間我國將純電動汽車列入“863”計劃，將混合動力汽車研發(fā)列入“863”計劃進行技術攻關，以一汽、東風、長安和奇瑞公司等單位牽頭進行研究，完成了中、輕和微度混合動力乘用車，以及中度混合動力客車等多種車型的樣車開發(fā)。2006年2月，國務院發(fā)布的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》將“低能耗與新能源汽車”和“氫能及燃料電池技術”分別列入優(yōu)先主題和前沿技術。

2007年6月3日發(fā)改委公布的《國務院關于印發(fā)節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》。

2007年6月4日發(fā)改委公布的《中國應對氣候變化國家方案》鼓勵發(fā)展節(jié)能環(huán)保型汽車和鼓勵混合動力汽車、純電動汽車的生產(chǎn)和消費。2007年11月1日起，《新能源汽車生產(chǎn)準入管理規(guī)則》正式開始實施。

2007年12月13日，發(fā)改委《新能源法》（征求意見稿）出臺。

2007年12月18日，國家發(fā)改委發(fā)布了《產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整指導目錄（2007年本）》。2009年1月23日，財政部、科技部共同發(fā)布了《關于開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作的通知》和《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》，在北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌等13個城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點工作。

2009年3月，發(fā)改委制訂了《汽車技術進步和技術改造項目及產(chǎn)品目錄》，國家100億專項資金重點支持項目。2009年6月17日，工信部發(fā)布《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則》

2009年8月11日，財政部等四部委共同發(fā)布了《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用車型目錄》（第一批）。2010年4月28日，《電動汽車傳導式充電接口》《電動汽車充電站通用要求》《電動汽車電池管理系統(tǒng)與非車載充電機之間的通迅協(xié)議》《輕型混合動力電動汽車能量消耗量試驗方法》四項國家標準。通過全國汽車標準化技術委員會電動車輛分技術委員會審查。目前，我國已制定并發(fā)布了新能源汽車相關國家標準和行業(yè)標準共計42項，其中22項已列為新能源汽車產(chǎn)品準入的專項檢驗標準。

2010年5月1日-10月31日，500輛混合動力車，451輛純電動汽車、196車燃料電池汽車累計行駛萬公里，共節(jié)約燃油2811噸，圓滿完成世博交通服務.2010年6月1日，財政部、科技部、工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)了《關于開展私人購買新能源汽車補貼試點的通知》，確定自2010年起在上海、長春、深圳、杭州、合肥等五個城市啟動私人購買新能源汽車補貼試點工作，中央財政對試點城市私人購買、登記注冊和使用的插電式混合動力乘用車和純電動乘用車給予一次性補貼。2010年6月30日國家發(fā)展改革委，工業(yè)和信息化部．財政部公告了。節(jié)能產(chǎn)品惠民工程”節(jié)能汽車(1.6升及以下采用車)推廣目錄。

2010年7月1日上午惠州市區(qū)200輛新的士正式上路運營，其中100輛的士為CNG與汽油兩用燃料環(huán)保出租車．預計100輛CNG出租車上路后，每年將可為惠州減少廢氣和污染物排放500噸以上。2010年7月國內(nèi)多達25個城市開展了示范運行，2010年末全年試點城市節(jié)能與新能源汽車總保有量超過1萬輛，其中私人購買量超過1000輛。以純電動和混合動力汽車為主，比例占到新能源汽車總量的95%，主要集中在北京、上海、深圳、合肥、長株潭、大連、、杭州、廣州、南昌、重慶等城市，燃料電池的推廣示范僅僅在上海、廣州為代表的個別城市進行，總量為80輛，占新能源汽車總量的5%。

上海、深圳、北京、長春、杭州、合肥等6城市占據(jù)了國內(nèi)節(jié)能與新能源汽車40.79%的市場份額。截至2010年年底，已經(jīng)建設各種類型充電站大約100座，充電樁300多個。

圖1-2新能源汽車產(chǎn)量

圖1-3我國新能源汽車銷量

“十二五”期間，堅持把握世界車用能源多元化發(fā)展趨勢，全面實施國家新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略，積極推進汽車產(chǎn)品節(jié)能減排減碳，努力跟進世界新能源汽車發(fā)展步伐。深化創(chuàng)新技術研究，加快扎實穩(wěn)步推進新能源汽車產(chǎn)業(yè)化進程，積極支持代用燃料汽車因地制宜、合理發(fā)展。

節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃

(2012—2020年)

目標：1.產(chǎn)業(yè)化取得重大進展。到2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產(chǎn)銷量力爭達到50萬輛；到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛，燃料電池汽車、車用氫能源產(chǎn)業(yè)與國際同步發(fā)展。

2.燃料經(jīng)濟性顯著改善。到2015年，當年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，當年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，節(jié)能型乘用車燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用車新車燃料消耗量接近國際先進水平。

3.技術水平大幅提高。新能源汽車、動力電池及關鍵零部件技術整體上達到國際先進水平，掌握混合動力、先進內(nèi)燃機、高效變速器、汽車電子和輕量化材料等汽車節(jié)能關鍵核心技術，形成一批具有較強競爭力的節(jié)能與新能源汽車企業(yè)。4.配套能力明顯增強。關鍵零部件技術水平和生產(chǎn)規(guī)?；緷M足國內(nèi)市場需求。充電設施建設與新能源汽車產(chǎn)銷規(guī)模相適應，滿足重點區(qū)域內(nèi)或城際間新能源汽車運行需要。

5.管理制度較為完善。建立起有效的節(jié)能與新能源汽車企業(yè)和產(chǎn)品相關管理制度，構建市場營銷、售后服務及動力電池回收利用體系，完善扶持政策，形成比較完備的技術標準和管理規(guī)范體系。

結論發(fā)展新能源汽車的背景是資源問題、環(huán)境問題。從國家的經(jīng)濟結構調(diào)整和十二五規(guī)劃看，新能源汽車具有確定性的未來。從技術上看，短期內(nèi)以混合動力、純電動汽車為主，未來燃料電池汽車也會有一席之地。從產(chǎn)業(yè)發(fā)展看，政府的政策引導和對基礎建設的投入，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期至關重要。應用上看，短期適合在公交市場作一些推廣，主要是客車。私人新能源汽車仍需5-10年的培育。

思考題什么是新能源汽車?新能源汽車包括哪些類型?2新能源汽車發(fā)展趨勢是什么?LiquefiedPetroleumGas[likwifaidpitr?uli?mɡ?s]液