電動汽車原理與應用技術 第2版 課件 第0、1章 緒論、電動汽車發(fā)展歷史和現(xiàn)狀

第1章電動汽車發(fā)展歷史和現(xiàn)狀1

電動汽車的發(fā)展背景

電動汽車的發(fā)展歷史

電動汽車國內(nèi)外概況

新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀緒論3電動汽車的發(fā)展背景2023年1—8月我國城市空氣質(zhì)量排名數(shù)據(jù)來源：S全球環(huán)境污染污染問題日漸突出化石燃料燃燒會轉(zhuǎn)化為二氧化硫和氮的氧化物石油作為不可再生能源，從長期來看無法持續(xù)支撐車用燃料的巨大需求，且存在碳排放等污染問題。燃油車的尾氣排放是主要的空氣污染源之一，其中包括一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物等有害物質(zhì)。世界上污染最嚴重的國家和地區(qū)（2018-2022年歷史數(shù)據(jù)）能源安全作為國家安全的重要組成部分，關系著經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展。長久以來，中國能源產(chǎn)業(yè)都有著“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦特征。我國作為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費國，受資源儲量限制，2021年我國石油和天然氣的對外依存度分別為73%和45%，是世界上最大的石油和天然氣進口國。4電動汽車的發(fā)展背景數(shù)據(jù)來源：S能源已成為我國可持續(xù)發(fā)展的重大問題中國加大煤炭開采力度緩解供應緊張石油是我國第二大進口商品占貿(mào)易進口總額13%2023年國內(nèi)的天然氣需求有望出現(xiàn)恢復性的增長5電動汽車的發(fā)展背景2023年1至8月，新能源汽車產(chǎn)銷分別為543.4萬輛和537.4萬輛，同比增長36.9%和39.2%。新能源汽車是交通領域節(jié)能減排有效途徑之一；以電動汽車為主的新能源汽車是國家七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一，是我國交通領域?qū)崿F(xiàn)“雙碳”目標的引擎，是“中國制造2025”十大重點推動領域之一。習近平總書記強調(diào)：發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路。數(shù)據(jù)來源：工業(yè)和信息化部網(wǎng)站

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電動汽車的發(fā)展歷史

電動汽車國內(nèi)外概況

新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀緒論7電動汽車的發(fā)展歷史第一階段：19世紀30年代—20世紀30年代1834年，英國的布蘭頓演示了托馬斯.戴文波特（ThomasDavenport）發(fā)明的蓄電池車，它比世界上第一部內(nèi)燃機汽車早了半個世紀。1881年，法國巴黎街上出現(xiàn)了世界上第一輛以可充電池為動力的電動汽車。第一輛直流電機驅(qū)動的電動車用鉛酸電池作動力的電動車8電動汽車的發(fā)展歷史法國的BGS子彈頭型的電動賽車19世紀末的電動出租汽車1897年，英國倫敦的電動出租汽車公司生產(chǎn)了15輛電動出租車。1899年，法國人設計制造出了子彈頭型電動汽車，其續(xù)駛里程約達290km，并創(chuàng)下了98km/h的速度記錄。第一階段：19世紀30年代—20世紀30年代9電動汽車的發(fā)展歷史到1912年，美國有34000輛注冊電動汽車，底特律電氣公司（DetroitElectric）生產(chǎn)的電動汽車，最高時速可達40km/h，續(xù)駛里程可達129km。1901~1920年，英國倫敦電動汽車公司生產(chǎn)了后輪輪轂電機式、后輪驅(qū)動、斜輪轉(zhuǎn)向和充氣輪胎的電動汽車。1913年，福特公司開發(fā)了T型內(nèi)燃機汽車，并在汽車發(fā)展史上首次實現(xiàn)了標準化大批量生產(chǎn)，其價格從1909年的850美元降到了1925年的260美元。批量化生產(chǎn)的內(nèi)燃機汽車徹底結束了電動汽車的生命。到20世紀30年代，電動汽車幾乎消失了。10電動汽車的發(fā)展歷史內(nèi)燃機汽車大批量應用帶來了嚴重的空氣污染；內(nèi)燃機汽車對石油的過分依賴，導致一系列的政治問題和國家安全問題；電動汽車由于其良好的環(huán)保性能和能擺脫對石油的依賴，重新得到社會各界的重視。本階段電動汽車興起的原因第二階段：20世紀60年代—20世紀末11電動汽車的發(fā)展歷史第二階段：20世紀60年代—20世紀末12電動汽車的發(fā)展歷史第三階段：21世紀初—至今21世紀初到2008年全球金融海嘯前，純電動汽車產(chǎn)業(yè)化受挫，但在中國、日本、美國以及歐洲，電動汽車的研發(fā)并沒有就此止步，以純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車為代表的電動汽車全面研發(fā)進入第三輪更大規(guī)模的研發(fā)探索階段。圍繞電動汽車，政府、能源企業(yè)、汽車和電池生產(chǎn)商全面參與，以“能源安全”和“環(huán)境保護”為主要目的，探索新的節(jié)能環(huán)保出行方式和新的車型的基礎上，開發(fā)符合各方面利益的新一代電動汽車。研究的重點地區(qū)是中國、日本和歐洲；技術研發(fā)的重點是延長續(xù)駛里程、縮短充電時間，解決充電基礎設施問題。13電動汽車的發(fā)展歷史第三階段：21世紀初—至今2008年北京奧運會期間，北京理工大學孫逢春院士帶領北京理工大學的科研團隊研發(fā)的55輛中國自主創(chuàng)新的純電動大客車行駛上路。這是世界奧運史上首次大規(guī)模使用電動汽車，實現(xiàn)了奧運中心區(qū)零排放，兌現(xiàn)了北京奧組委“科技奧運、綠色奧運”的承諾。

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電動汽車國內(nèi)外概況

新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀緒論15電動汽車國內(nèi)外概況美國1993年，克林頓政府發(fā)布PNGV計劃，聯(lián)合國內(nèi)主要的三家汽車制造廠商、大學、實驗室等，重點研發(fā)電動汽車和插電式混合動力汽車。2001年，小布什政府啟動freedomCAR項目，面向所有轎車和輕型卡車，集中研發(fā)利用可再生能源制造氫燃料電池的技術。2007年，小布什政府設立ATVMIP項目，以低息貸款的方式，支持美國汽車企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)新一代電動汽車和其他低能耗車輛。2009年，奧巴馬政府公布ARRA法案，通過提供聯(lián)邦補貼或貸款，資助美國汽車企業(yè)和科研機構研發(fā)下一代電動汽車。2009年，美國能源部聯(lián)合ECOtality成立EVProject項目，利用政府資金修建充電基礎設施，并幫助新能源汽車推廣。16電動汽車國內(nèi)外概況

歐洲歐洲重點關注溫室氣體減排戰(zhàn)略英國和法國最早進行電動汽車研發(fā)與應用德國為歐洲電動汽車市場的主力歐盟計劃旨在充分調(diào)動歐盟各國的科學技術力量，避免各國科研計劃重復，有效利用各國的人力和物力資源17電動汽車國內(nèi)外概況日本日本資源匱乏，石油幾乎全部依賴進口。因此，日本政府及日本各大汽車公司對電動汽車的開發(fā)十分重視，把發(fā)展電動汽車作為“低碳革命”的核心內(nèi)容日本的豐田、本田兩家公司分別實現(xiàn)了電動汽車的產(chǎn)業(yè)化，推出的普銳斯和思域兩款混合動力汽車得到了日本和北美市場的普遍認可。18電動汽車國內(nèi)外概況中國我國新能源汽車的發(fā)展可以追溯到“十五”期間。此后，國家出臺了一系列支持新能源汽車發(fā)展的相關政策，形成了比較完整的政策支持體系。19電動汽車國內(nèi)外概況數(shù)據(jù)來源：電動汽車全球市場銷量分布全球電動汽車銷量呈大幅度上升趨勢中國電動汽車銷量位居世界首位，歐洲（以德國為主）居于次席20電動汽車國內(nèi)外概況世界各大主要整車企業(yè)的新能源汽車發(fā)展路線美國：各州發(fā)展的電動汽車種類差異較大歐洲：正從純電動汽車轉(zhuǎn)向混合動力汽車日本：最先發(fā)展電動汽車的國家，各種類發(fā)展較均衡中國：重點鼓勵純電動汽車和插電式混合動力汽車一起發(fā)展

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電動汽車國內(nèi)外概況

新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀緒論純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀23純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀我國純電動汽車已經(jīng)形成完整產(chǎn)業(yè)鏈上游：鋰電池及電機原材料中游：電機、電控、電池等下游：整車、充電樁和運營24純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀高新技術應用于純電動汽車動力系統(tǒng)集成優(yōu)化技術不斷進展，節(jié)能效果不斷提高動力電池技術得到飛速發(fā)展，高性能的鋰離子電池逐步取代傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳氫電池。在比能量、比功率、安全性、可靠性、循環(huán)壽命和成本方面取得了很大進步。高效的一體化電力驅(qū)動系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)的電機25純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀高新技術應用于純電動汽車電動輔助系統(tǒng)的廣泛應用提高了整車能量利用率和性能網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用促進了電動汽車的模塊化和智能化輕量化技術和電氣、結構安全性技術在電動汽車上得到了系統(tǒng)的應用在概念車型上，輪轂電機和線控技術等前沿技術得到了初步的應用26純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀充電問題易解決活動范圍有限充電場所固定有相應停車點利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)批量采購數(shù)量大利于推廣使用營運企業(yè)少，補貼措施靈活純電動公交車成為城市節(jié)能減排和平衡電網(wǎng)負荷的有效手段，純電動公交車的示范推廣應用進程加快純電動公交車相較于普通乘用車，具有以下優(yōu)勢：高新技術應用于純電動汽車純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀28混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車（HEV）是在純電動汽車開發(fā)過程中為有利于市場化而產(chǎn)生的一種新車型。國外普遍認為它是投資少、選擇余地大、易于滿足未來排放標準和節(jié)能目標、市場接受度高的主流清潔能源車型。29混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力技術上，由單一發(fā)動機驅(qū)動向純電動驅(qū)動轉(zhuǎn)移混合度上，逐漸提高混合度以實現(xiàn)傳統(tǒng)能源向電氣化轉(zhuǎn)化機電耦合方式上，由單電機并聯(lián)方案向雙電機串并聯(lián)/混聯(lián)方案發(fā)展，實現(xiàn)向純電動方案過渡動力系統(tǒng)結構方面，向更高的集成度發(fā)展，從而實現(xiàn)電動化轉(zhuǎn)型30混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀我國基本掌握了混合動力汽車整車開發(fā)技術，形成了具有自主知識產(chǎn)權的多種結構形式和多種混合度的技術方案，基本突破了國外專利限制。在動力電池和電機技術性能方面，我國已取得較大進展，部分滿足混合動力整車要求。31混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀動力分配裝置和能量管理系統(tǒng)的研究有待繼續(xù)。混合動力系統(tǒng)結構復雜，制造成本高，維修比較困難，售價相對較高。純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀33插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車（PHEV）具有較長的純電續(xù)駛里程，同時還可以以混合動力模式工作，具有良好的燃油經(jīng)濟性，所以近年來插電式混合動力汽車技術得到普遍關注。我國在插電式混合動力乘用車技術已經(jīng)取得顯著進展，部分產(chǎn)品性能指標已與國外不相上下。34插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀我國已自主掌握插電式混合動力多能源動力系統(tǒng)整車控制、高功率電機系統(tǒng)、混合動力自動變速器、增程式輔助功率發(fā)電單元等關鍵技術我國的雙電機串并聯(lián)、功率分流式等不同技術路線均有不俗的市場表現(xiàn)35插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀但同時插電式混合動力的發(fā)展也存在一些問題，如集成了電動車、燃油車兩套完整的動力系統(tǒng)，成本高、結構復雜、車身質(zhì)量較大。36插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀增程式混合動力汽車電池容量大，但發(fā)動機和發(fā)電機不直接驅(qū)動，造成部分浪費，在高速路況下油耗偏高。純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀插電式混合動力電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀38燃料電池電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動汽車相比傳統(tǒng)燃油車，車輛排放的是氫和氧的結合物—水，所以它相當于零排放，同時氫燃料電池車型加氫的時間非常短。2019年，中國首批采用日本豐田燃料電池技術的氫能源公交車抵達常熟投入運營。該車為蘇州金龍生產(chǎn)的海格第五代氫能源公交，也是國內(nèi)首批采用豐田電堆和重塑系統(tǒng)的氫燃料電池客車。39燃料電池電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀燃料電池電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀上汽大通大家MIFA氫是全國首款70MPa乘用化產(chǎn)品，也是全球首款氫能MPV(多用途汽車)，于2022年大量投入到商業(yè)化的示范運行之中，已實現(xiàn)全國規(guī)模領先的氫能源乘用車