新能源汽車技術緒論 -

新能源汽車技術新能源汽車技術課程的意義

新能源汽車技術第1章

緒論知識要點1.1

新能源汽車的定義和分類1.2

發(fā)展新能源汽車的必要性1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀1.4

新能源汽車的車型分析1.5

新能源汽車的技術路線及關鍵技術新能源汽車技術什么是能源？定義：是可以直接或經(jīng)轉換提供給人類所需的光，熱，動力等任一形式能量的載能體資源。傳統(tǒng)汽車使用的能源是什么？新能源汽車技術1.1

新能源汽車的定義和分類定義：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），結合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。分類純電動汽車增程式電動汽車混合動力汽車燃料電池電動汽車氫發(fā)動機汽車其它新能源汽車新能源汽車技術1.1

新能源汽車的定義和分類新能源汽車一覽特斯拉沃蘭達普銳斯新能源汽車技術1.2

發(fā)展新能源汽車的必要性汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展自1886年第一輛汽車誕生以來，汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展極大的該變了人們的生活方式，提高了人們的生活質量，汽車已成為當今人類社會不可或缺的交通工具?？梢哉f，汽車的出現(xiàn)改變了整個世界的面貌。但是，汽車的發(fā)展在給人類帶來巨大利益的同時也在面對能源、環(huán)境與氣候問題的挑戰(zhàn)。統(tǒng)計表明：2007年全世界汽車保有量約9.2億輛，預計到2015年全球汽車保有量將達到11.2億輛。新能源汽車技術1.2

發(fā)展新能源汽車的必要性汽車工業(yè)發(fā)展面臨的問題—石油短缺能源是國家的重要戰(zhàn)略資源，在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著十分重要的促進與保障作用。而目前全球石化能源面臨供應短缺。國際能源署（IEA）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2001年全球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。預測可支配的石化能源按照目前的開采速度僅可供開采41年。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，目前，中國已經(jīng)成為世界第二大能源消費國，能源消費總量約占世界能源消費總量的11%，同時石油在能源消費中的比重不斷增大。對外依存度逐年增加。按目前發(fā)展趨勢，我國2020年車用燃油消費量將超過3億噸，石油對外依存度超過70%。我國石油資源愈加短缺，國際油價持續(xù)走高，而汽車保有量卻井噴式增長，石油供需矛盾已嚴重危及到國民經(jīng)濟的安全穩(wěn)定運行，實現(xiàn)我國交通能源轉型勢在必行。新能源汽車技術1.2

發(fā)展新能源汽車的必要性汽車工業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)—環(huán)境污染汽車排放污染對我國大氣質量特別是大城市的空氣質量形成了嚴重威脅。汽車有害排放已經(jīng)成為大中城市空氣污染的重要來源，我國大城市60%的CO、50%的NOx、30%的CH污染均來源于機動車的尾氣排放。我國2/3的城市空氣質量不達標，顆粒污染物超標嚴重，而汽車排放占城市顆粒污染物的20-30%。聯(lián)合國開發(fā)計劃署的《中國人類發(fā)展報告》指出，目前全球20個空氣污染最嚴重的城市中中國占16個。環(huán)境污染不僅導致高昂的經(jīng)濟成本和環(huán)境成本，而且對公眾健康構成危害，使建設全面小康社會對環(huán)境的要求面臨巨大挑戰(zhàn)。新能源汽車技術1.2

發(fā)展新能源汽車的必要性汽車工業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)—氣候變暖世界化石能源消費所產(chǎn)生的溫室氣體（主要為CO2）排放量持續(xù)增長，導致的全球氣候變化嚴重危及了生態(tài)安全，成為當今世界以及今后長時期內(nèi)人類所面臨的最嚴峻的環(huán)境與發(fā)展挑戰(zhàn)。俄羅斯,

6.4%英國,中國,

13.0%其他,

31.3%美國,

24.6%烏克蘭,1.6%韓國,

1.7%法國,

1.7%意大利,

1.9%加拿大,

2.2%2.5%

德國,

印度,

4.1%3.9% 日本,

5.1%圖：世界主要國家CO2排放比例新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車—新發(fā)明？電動汽車的誕生第一輛電動汽車——1834年，美國工程師托馬斯，將不可充電的干電池裝到了車上。第一輛時速過百的電動汽車——時速105.8km/h，

1899年，由比利時，卡米樂·杰納茨(Camille

Jenatzy)設計的電動汽車創(chuàng)造。新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車國內(nèi)外發(fā)展情況美國早在150年前就不是新話題。美國人托馬斯·達文波特第一輛電動汽車并獲專利。20世紀90年代中期，克林頓政府，“新一代汽車伙伴（PNGV）計劃”，集中研究電池驅動的純電動汽車。2002年，自由汽車（自由燃料）Freedom

CAR計劃，布什宣布了替代能源和節(jié)能政策，提出美國努力在未來10年之內(nèi)將汽油使用量降低20％。鼓勵以混合動力電動汽車為代表的其它新能源汽車的使用。規(guī)定消費者購買通用汽車、福特、豐田、日產(chǎn)等公司生產(chǎn)的符合條件的混合動力車，可以享受到250～2600美元不等的稅款抵免優(yōu)惠。推動新能源汽車發(fā)展是奧巴馬政府能源政策的組成部分。通過發(fā)展和利用新能源，使美國擺脫對海外石油的過度依賴。插電式混合動力電動汽車，作為刺激經(jīng)濟和拯救汽車業(yè)的一張王牌。2009年，美國電動汽車聯(lián)盟成立。涵蓋了美國能源、電網(wǎng)、運輸、汽車、通信等領域的十多家企業(yè)巨頭。主要致力于從政策和行動上推動大規(guī)模實施電動汽車計劃，最終改變美國經(jīng)濟、環(huán)境和對化石能源嚴重依賴的現(xiàn)狀，實現(xiàn)美國電動汽車運輸?shù)母锩宰兓?。計?015年，美國本土將有100萬輛混合動力電動汽車投入使用。新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車國外發(fā)展情況日本日本新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化成果在全球范圍內(nèi)是最好的。在新能源汽車方面，日本主要走混合動力電動汽車的技術路線。豐田普銳斯為代表的日本混合動力電動汽車，在世界低污染汽車開發(fā)銷售領域已經(jīng)占據(jù)了領頭地位。歐美市場上已上市的混合動力電動轎車，一半以上是由日本汽車公司生產(chǎn)銷售，豐田普銳斯混合動力車截至2010年7月底銷量已經(jīng)超過了268萬輛，預計到2015年累計銷量將達到500萬輛，成為目前最成功的混合動力車型。除豐田外，其它幾家日本汽車企業(yè)也在開發(fā)新一代的新能源動力汽車，如本田的Insight混合動力汽車、日產(chǎn)Leaf和三菱i-MiEV純電動汽車等。日本政府在2009年6月啟動了“新一代汽車”計劃，所謂“新一代汽車”，實際指的就是環(huán)保汽車，包括混合動力電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車等。該計劃力爭在2050年使環(huán)保汽車占據(jù)汽車市場總量的一半左右，為了實現(xiàn)這一計劃，日本政府通過援建電動汽車基礎設施、減稅和發(fā)放補貼等促進環(huán)保汽車發(fā)展?！缎乱淮噾?zhàn)略2010》，截至2020年將建設普通充電站200萬座、快速充電站5000座的目標，

“新一代汽車”占新車銷量達到20%~50%。新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車國外發(fā)展情況法國1973年，雷諾集團已經(jīng)研制出電動汽車。1990年，標志—雪鐵龍公司J-5，C-25電動貨車投入生產(chǎn)。20世紀90年代中期，推廣電動汽車和天然氣汽車。法國政府頒布車輛排放的“獎罰”制度。德國氫動力發(fā)動機的先行者。德國政府表示，到2020年德國境內(nèi)的新能源汽車要超過100萬輛。2009年初，德國政府通過的500億歐元的經(jīng)濟刺激計劃中，很大一部分用于電動汽車研發(fā)、“汽車充電站”網(wǎng)絡建設和可再生能源的開發(fā)。英國英國政府向“低碳汽車項目”投資3億英鎊以支持新能源汽車的發(fā)展；英國氣候變化委員會提出：到2015年推廣使用24萬輛各種類型的電動汽車，并需要對電動汽車進行補貼，同時，將要花費15億英鎊建設充電設施；英國交通部2010年3月發(fā)布私人購買純電動汽車、插電式混合動力汽車和燃料電池汽車補貼細則，英國政府還啟動了總額3000萬英鎊的充電站補助項目，又叫“插電區(qū)域”。新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車國內(nèi)發(fā)展情況國務院汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃"十一五"規(guī)劃汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品國家中長期科學技術發(fā)展綱要(2006-2020)發(fā)改委準入管理規(guī)則節(jié)能中長期專項規(guī)劃乘用車燃油消耗量限值燃油稅調(diào)整863電動汽863計劃節(jié)能財政部節(jié)能與新能源汽車示范與推廣項目乘用車消費稅調(diào)整國家重大科技產(chǎn)業(yè)工程電動汽車項目車重大專項與新能源汽車重大專項節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法19941996200120042006200720082009直接影響間接影響新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀十城千輛項目定義：十城千輛工程，全稱為“十城千輛節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程”。推廣部門：科技部、財政部、發(fā)改委、工業(yè)和信息化部于2009年元月共同啟動，主要內(nèi)容：通過提供財政補貼，計劃用3年左右的時間，每年發(fā)展10個城市，每個城市推出1000輛新能源汽車開展示范運行，涉及這些大中城市的公交、出租、公務、市政、郵政等領域，力爭使全國新能源汽車的運營規(guī)模到2012年占到汽車市場份額的10%。涉及城市：第一批（13）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。第二批（7）天津、?？?、鄭州、廈門、蘇州、唐山、廣州。第三批（5）沈陽、成都、呼和浩特、南通、襄樊新能源汽車技術1.3

新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀政策補貼財政部、科技部等四部委聯(lián)合出臺《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》，中央財政對有關公共服務領域示范推廣單位購買和使用節(jié)能與新能源汽車給予一次性補助。車輛類別新能源車最高每輛補貼混合動力汽車5萬元乘用車輕型商用車純電動汽車6萬元燃料電池汽車25萬元8萬元十米以上城市公交客車混合動力汽車鉛酸電池混合動力汽車鎳氫電池、鋰離子電池42萬元純電動汽車50萬元燃料電池汽車60萬新能源汽車技術1.4

新能源汽車車型分析混合動力電動汽車（HEV，

Hybrid

Electric

Vehicle）15kW驅動電機，32kg 1.6L汽油發(fā)動機，自然吸氣，80kg驅動電機恒轉矩區(qū)間——低速、高轉矩發(fā)動機的最優(yōu)工作區(qū)間——低油耗、高轉矩新能源汽車技術混合動力電動汽車（HEV，

Hybrid

Electric

Vehicle）定義混合動力汽車（Hybrid

ElectricalVehicle,

簡稱HEV)

是指可使用內(nèi)燃發(fā)動機（汽油或柴油）驅動和電力驅動兩種驅動方式的汽車。同時裝備兩種動力來源——熱動力源（由傳統(tǒng)的汽油機或者柴油機產(chǎn)生）與電動力源（電池與電動機）。特點1、取長補短：車輛起步加速時，電動機彌補內(nèi)燃機低轉速扭矩力不足的弱點，發(fā)動機保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作。2、自給自足：可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。制動時、下坡時制動能量回收。3、節(jié)能環(huán)保：降低油耗與排放。新能源汽車技術混合動力電動汽車（HEV，

Hybrid

Electric

Vehicle）典型結構混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)新能源汽車技術混合動力電動汽車（HEV，

Hybrid

Electric

Vehicle）工作模式新能源汽車技術混合動力電動汽車（HEV，

Hybrid

Electric

Vehicle）工作模式新能源汽車技術混合動力電動汽車（HEV，

Hybrid

Electric

Vehicle）工作模式新能源汽車技術混合動力電動汽車（HEV，

Hybrid

Electric

Vehicle）工作模式新能源汽車技術1.4

新能源汽車車型分析插電式混合動力汽車（PHEV，

Plug

InHybrid

ElectricVehicle）定義插電式混合動力汽車是指在混合動力汽車的基礎上，使用大功率的電動機和大容量的電池并輔助外部充電接口的混合動力汽車。特點① 純電動驅動行駛工況行駛距離50-80km。② 在車輛滑行狀態(tài)或在城內(nèi)行駛、低速時低于，車輛完全以電力驅動；③ 加速或爬坡的行駛狀態(tài)下，行車計算機會自動啟動內(nèi)燃機引擎輔助馬達，提供額外的動力以維持車輛續(xù)航力；④ 制動時馬達會自動將摩擦的熱能轉換成電力儲存在電池中。新能源汽車技術1.4

新能源汽車車型分析純電動汽車（EV，

ElectricVehicle）定義純電動汽車（EV：Electric

Vehicle）是指以電池為儲能單元，電動機為驅動系統(tǒng)的車輛。特點①零排放。純電動汽車使用電能，在行駛中無廢氣排出，不污染環(huán)境。②電動汽車比汽油機驅動汽車的能源利用率要高。③因使用單一的電能源，省去了發(fā)動機、變速器、油箱、冷卻和排氣系統(tǒng)，所以結構較簡單。④噪聲小。⑤可在用電低峰時進行汽車充電，可以平抑電網(wǎng)的峰谷差，使發(fā)電設備得到充分利用。削峰填谷的作用新能源汽車技術1.4

新能源汽車車型分析純電動車基本結構電動汽車的電力驅動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統(tǒng)由驅動電動機、電源和電動機的調(diào)速控制裝置等組成。電源電源為電動汽車的驅動電動機提供電能，電動機將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。隨著電動汽車技術的發(fā)展，許多新型電池也在發(fā)展中。這些電源（電池）主要有鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等，新型電源的應用，為電動汽車的發(fā)展開辟了廣闊的前景。驅動電機系統(tǒng)驅動電動機的作用是將電源的電能轉化為機械能，通過傳動裝置或直接驅動車輪和工作裝置。新能源汽車技術1.4

新能源汽車車型分析增程式電動汽車定義和純電動汽車的驅動方式類似，所不同的是，增程式電動汽車有一個輔助動力單元（APU：AuxiliaryPower

Unit），車載發(fā)電裝置該裝置主要是一臺小排量的汽油機或柴油發(fā)電機組。特點：一種過渡產(chǎn)品天之源2KW電動車增程器技術參數(shù)型號：2ZCQ額定輸出電壓：56V+-0.5V額定輸出電流：40A+-1A額定\最大輸出功率:：3\3.2kw啟動方式：手動/電啟動啟動電池電壓：45V-60V燃油消耗：395g/kw發(fā)電機外形尺寸：176mmx50mmx(mm)凈重：4.8kg新能源汽車技術燃料電池電動汽車（FCEV，

Fuel

Cell

Electric

Vehicle）燃料電池汽車——車中的林黛玉兩彎似蹙非蹙罥煙眉，一雙似喜非喜含情目。態(tài)生兩靨之愁，嬌襲一身之病。淚光點點，嬌喘微微。閑靜時如姣花照水，行動處似弱柳扶風。心較比干多一竅，病如西子勝三分。追求真愛清麗靈幻弱柳扶風經(jīng)?？奁员吧钌顭o污染，零排放外形俊秀的概念車適應環(huán)境能力差，故障率多反應生成水飽受爭議，難以量產(chǎn)，造價超高林黛玉新能源汽車技術燃料電池電動汽車（FCEV，

Fuel

Cell

Electric

Vehicle）燃料電池汽車——車中的林黛玉新能源汽車技術燃料電池電動汽車（FCEV，

Fuel

Cell

Electric

Vehicle）燃料電池汽車——車中的林黛玉新能源汽車技術低速電動汽車（LEV， LowSpeedElectric

Vehicle）新能源汽車技術低速電動汽車（LEV， LowSpeedElectric

Vehicle）新能源汽車技術1.5

新能源汽車的技術路線及關鍵技術 電動車的關鍵技術——蓄電池鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池己有100多年的歷史的老產(chǎn)品，雖然比能量從不到10Wh/Kg提高到60Wh/Kg，在電動汽車上應用的前途不大。優(yōu)點：可靠性好，原材料易得，價格便宜，實現(xiàn)了大批量的生產(chǎn),其產(chǎn)品回收較為容易。缺點：一是比能量低，質量和體積太大，且一次充電行駛里程較短;另一個是使用壽命短，使用成本過高。鎳氫電池應用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池，其比能量可達55Wh/kg,比功率超過190W/kg，可快速充電，循環(huán)使用壽命可達到2000多次，是鉛酸蓄電池的兩倍，但其價格是鉛酸蓄