(新版)新能源汽車課件：新能源汽車的基本概念與發(fā)展

新能源汽車的基本概念與發(fā)展學(xué)習(xí)目標(biāo)瞭解新能源汽車的定義與分類；瞭解發(fā)展新能源汽車的重要意義。學(xué)習(xí)任務(wù)描述新能源汽車，是進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，汽車技術(shù)發(fā)展的重要方向。那麼，為什麼要推廣新能源汽車？新能源汽車指的是什麼？哪些又能夠被稱為汽車新能源？新能源汽車有哪些類型？學(xué)習(xí)任務(wù)1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發(fā)展3.新能源汽車動(dòng)力電池4.電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發(fā)展3.新能源汽車動(dòng)力電池4.電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)引導(dǎo)問(wèn)題1：

什麼是新能源汽車？採(cǎi)用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源或使用常規(guī)的車用燃料、採(cǎi)用新型車載動(dòng)力裝置代表車型1豐田普銳斯代表車型2雷克薩斯RX450h引導(dǎo)問(wèn)題1：

什麼是新能源汽車？新能源汽車是指採(cǎi)用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來(lái)源（或使用常規(guī)的車用燃料，採(cǎi)用新型車載動(dòng)力裝置），綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)，具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車的發(fā)展旨在通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，重點(diǎn)在能源消耗、環(huán)境污染等方面，改善汽車相關(guān)性能。因此其在排放與能源消耗方面，較傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車具有更大的優(yōu)勢(shì)。什麼是新能源汽車？（視頻）新能源汽車十大戰(zhàn)將（視頻）引導(dǎo)問(wèn)題2：

為什麼要發(fā)展新能源汽車？截止2011年11月國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)，中國(guó)汽車保有量達(dá)1.04億輛，全球汽車保有量同期已突破10億輛。據(jù)中汽協(xié)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2013年中國(guó)汽車市場(chǎng)總需求量約為2080萬(wàn)輛，並呈上升趨勢(shì)，並且隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展，汽車的銷量也一直呈上升趨勢(shì)。汽車發(fā)展給人類生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也帶來(lái)了環(huán)境污染與能源短缺等問(wèn)題。環(huán)境問(wèn)題圖2：世界主要國(guó)家CO2排放比例能源大量消耗帶來(lái)溫室氣體排放問(wèn)題，是造成氣候變化主要原因。圖3：各國(guó)汽車減排目標(biāo)各國(guó)紛紛制訂標(biāo)準(zhǔn)，降低汽車排放中二氧化碳對(duì)環(huán)境的影響。汽車尾氣污染2011年汽車排放能源問(wèn)題圖：國(guó)際原油價(jià)格（美元/桶）石油價(jià)格長(zhǎng)期上升趨勢(shì)明顯，油價(jià)日益高昂已成為經(jīng)濟(jì)不能承受之重。能源問(wèn)題圖：

我國(guó)對(duì)進(jìn)口石油依存度預(yù)測(cè)引導(dǎo)問(wèn)題2：

為什麼要發(fā)展新能源汽車？汽車尾氣已經(jīng)成為了空氣污染的重要原因，開(kāi)發(fā)新能源汽車，減少環(huán)境污染，是汽車技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。開(kāi)發(fā)出新能源汽車，減少對(duì)化石燃料的依存度，對(duì)國(guó)家未來(lái)發(fā)展至關(guān)重要。從環(huán)境保護(hù)與能源的角度，新能源汽車是未來(lái)汽車發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是我國(guó)未來(lái)社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然需求。新能源汽車之辯（視頻）引導(dǎo)問(wèn)題3：

汽車新能源有哪些？引導(dǎo)問(wèn)題3：

汽車新能源有哪些？全球範(fàn)圍內(nèi)，地球?yàn)槿祟愄峁┑哪茉粗饕ɑ剂希?、石油、天然氣等）、水能、生物能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、潮汐能、地?zé)崮?、核能等引?dǎo)問(wèn)題3：

汽車新能源有哪些？汽車新能源主要包括電能、氫能源、天燃?xì)猓ㄒ夯蜌釲PG，LiquefiedPetroleumGas；壓縮天然氣CNG，CompressedNaturalGas）、醇類燃料、二甲醚（DME，DimethylEther）、太陽(yáng)能等。下表為各種新能源優(yōu)缺點(diǎn)。新能源優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)備註電能1來(lái)源豐富；2直接污染及雜訊小；3結(jié)核簡(jiǎn)單，維修方便。1蓄電池能量密度小，汽車?yán)m(xù)駛里程短，動(dòng)力性較著；2電池重量大，壽命短，成本較高；3蓄電池充電時(shí)間長(zhǎng)。1目前應(yīng)用相對(duì)有限，多應(yīng)用於公共交通領(lǐng)域；2公認(rèn)的未來(lái)汽車的主流。氫能源1來(lái)源豐富；2污染很小；3氫能源的辛烷值高，熱值高。1氫生產(chǎn)成本高；2氣態(tài)氫能量密度小，儲(chǔ)運(yùn)不便，液態(tài)氮技術(shù)難度大，成本高；3需開(kāi)發(fā)專用發(fā)動(dòng)機(jī)1制氫及儲(chǔ)運(yùn)等技術(shù)仍不成熟；2應(yīng)用範(fàn)圍較少。天然氣1資源豐富；2污染??；3辛烷值高。1需要建設(shè)配套保障設(shè)施（加氣站等），投資強(qiáng)度大；2能量密度較小，續(xù)駛里程受限；3動(dòng)力性較低；4儲(chǔ)帶不便。

醇類燃料1來(lái)源較豐富；2辛烷值高；3污染較小1毒性較大；2對(duì)金屬及橡膠件具有腐蝕性；3冷起動(dòng)性能較差。

二甲醚1來(lái)源較豐富；2污染?。?十六烷值高。1毒性較大；2動(dòng)力性較低；3儲(chǔ)帶不便；4二甲醚生產(chǎn)成本較高。

太陽(yáng)能1來(lái)源豐富，可再生；2污染小。1效率低；2成本高。應(yīng)用尚需較長(zhǎng)時(shí)間各種汽車新能源對(duì)比引導(dǎo)問(wèn)題4：

新能源汽車分類引導(dǎo)問(wèn)題4：

新能源汽車分類根據(jù)《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》的規(guī)定，新能源汽車包括混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（HEV，HybridElectricVehicle）、純電動(dòng)汽車（BEV，BatteryElectricVehicle）、燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV，F(xiàn)uelCellsElectricVehicle）、天燃?xì)馄囈约捌渌履茉矗ㄈ绺咝?chǔ)能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，是由多於一種的能量轉(zhuǎn)換器提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的混合型電動(dòng)汽車，即使用蓄電池和副能量單元的電動(dòng)汽車。目前混合動(dòng)力電動(dòng)汽車多採(cǎi)用傳統(tǒng)燃料的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)與電力的混合方式，其關(guān)鍵技術(shù)為混合動(dòng)力系統(tǒng)，它直接影響到混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的整車性能。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)在於其可通過(guò)平均需用功率確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率，使內(nèi)燃機(jī)處?kù)队秃牡汀⑽廴拘〉淖顑?yōu)工況下工作，通?？梢越档团欧牛换旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車所使用的電池可回收制動(dòng)等工況下的能量混合動(dòng)力電動(dòng)汽車也存在價(jià)格高、續(xù)駛里程小、動(dòng)力性相對(duì)不足等問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)外有應(yīng)用較成熟的車型。純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車，是以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。純電動(dòng)汽車完全採(cǎi)用可充電式電池驅(qū)動(dòng)，關(guān)鍵部件在於電動(dòng)發(fā)電機(jī)與蓄電池，而純電動(dòng)汽車的應(yīng)用受限的難點(diǎn)在於電力儲(chǔ)存技術(shù)。純電動(dòng)汽車應(yīng)用前景廣泛，具有無(wú)污染、低雜訊、高能效等優(yōu)點(diǎn)。但蓄電池單位重量?jī)?chǔ)存的能量太小，充電後持續(xù)行駛里程不理想。目前電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須重新構(gòu)建配套基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)路（充電站），需要大量的投入。燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池電動(dòng)汽車，是利用燃料電池，將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的新型汽車。與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，燃料電池電動(dòng)汽車是通過(guò)電池直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而不是利用燃料的燃燒過(guò)程。其能量轉(zhuǎn)換效率較內(nèi)燃機(jī)要高2-3倍。燃料電池化學(xué)反應(yīng)過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生污染物，雜訊低。但燃料電池組的生產(chǎn)、集成及產(chǎn)業(yè)化仍待發(fā)展。天然氣汽車天然氣汽車，是以天然氣作為燃料的汽車，又稱為“藍(lán)色動(dòng)力”汽車。按天然氣的化學(xué)成分和形態(tài)，可以分為壓縮天然氣汽車（CNG）、液化天然氣汽車（LNG）和液化石油氣汽車（LPG）。天然氣燃料具有低污染、低成本、安全性高優(yōu)點(diǎn)，但動(dòng)力性能較低、不便儲(chǔ)運(yùn)。由於考慮到大規(guī)模應(yīng)用，須建立相應(yīng)的加氣站及為加氣站輸送天然氣的管道，投入較大。目前國(guó)內(nèi)在天然氣汽車具有一定的發(fā)展，多應(yīng)用於公共交通領(lǐng)域。其他新能源汽車除上述新能源汽車外，還包括有醇、醚類燃料也應(yīng)用於新能源汽車。例如乙醇汽車用的燃料是乙醇汽油。目前此類汽車技術(shù)相對(duì)成熟，在美國(guó)、巴西等乙醇資源豐富的國(guó)家發(fā)展迅速。二甲醚汽車是用二甲醚作為壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，目前有兩類應(yīng)用範(fàn)圍：一是將二甲醚作為點(diǎn)火促進(jìn)物質(zhì)；二是將純液態(tài)二甲醚進(jìn)行直接燃燒。我國(guó)在二甲醚汽車開(kāi)發(fā)上已取得重要進(jìn)展，成功開(kāi)發(fā)並應(yīng)用了二甲醚城市公交客車。

類型指標(biāo)混合動(dòng)力純電動(dòng)燃料電池天然氣醇/醚車輛性能好一般一般差一般能量密度較好差差差一般能源儲(chǔ)存性一般差差差一般排放性能較好好好一般一般能量轉(zhuǎn)換效率好較好好差差能源來(lái)源一般較好好差一般購(gòu)車成本一般一般差較好較好燃料成本較好好差較好較好加油/電便利性好較好差差一般表1-2各種新能源汽車比較學(xué)習(xí)任務(wù)1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發(fā)展3.新能源汽車動(dòng)力電池4.電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)引導(dǎo)問(wèn)題1：國(guó)外新能源汽車的發(fā)展1.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)展2.純電動(dòng)汽車的發(fā)展3.燃料電池汽車的發(fā)展4.天然氣汽車的發(fā)展1.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)展在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車基礎(chǔ)上耦合增加一套由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力蓄電池組成的輔助動(dòng)力系統(tǒng)日本最早開(kāi)始混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的開(kāi)發(fā)，並成功實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。1997年10月，日本豐田汽車推出了第一代普銳斯（Prius）問(wèn)世。歐洲混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)起步較晚，採(cǎi)取與美國(guó)合作方式共同應(yīng)用混合動(dòng)力總成技術(shù)，將其主要應(yīng)用於傳統(tǒng)動(dòng)力的油耗較高的車型上，以改善動(dòng)力性與排放。第三代NHW30普銳斯第二代NHW20普銳斯第一代NHW11普銳斯第一代NHW10普銳斯混合動(dòng)力技術(shù)是由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)向純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)展的必經(jīng)過(guò)程。如何應(yīng)用混合動(dòng)力技術(shù)，實(shí)現(xiàn)節(jié)油減排，且將成本控制在一定範(fàn)圍，成為各大汽車公司發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵問(wèn)題。根據(jù)車用能源的使用情況，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)展有發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)集成、傳動(dòng)系與電機(jī)集成兩種趨勢(shì)，而最終目標(biāo)則是純電動(dòng)。1.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)展2.純電動(dòng)汽車的發(fā)展（通過(guò)小型化實(shí)現(xiàn)商業(yè)化）圖：典型純電動(dòng)汽車組成框圖

電子控制器功率轉(zhuǎn)換器三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)固定速比變速器和差速器車輪車輪能量管理系統(tǒng)動(dòng)力電池輔助動(dòng)力源動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)蓄電池充電器空調(diào)器電力動(dòng)力系統(tǒng)電源系統(tǒng)輔助系統(tǒng)交流電源轉(zhuǎn)向盤制動(dòng)踏板加速踏板小排量燃油轎車増程式小型電動(dòng)轎車小型化純電動(dòng)轎車輕型電動(dòng)車微型電動(dòng)車小型化純電動(dòng)轎車鋰電池輪轂電機(jī)+電動(dòng)化底盤+家用電源充電+核心技術(shù)方向：日產(chǎn)Leaf大眾E-UP雪鐵龍C-ZERO大眾高爾夫燃料電池電動(dòng)汽車是指動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、燃料箱（氫瓶）、電機(jī)、動(dòng)力蓄電池等組成，採(cǎi)用燃料電池發(fā)電作為主要能量源，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。燃料電池汽車具有效率高、節(jié)能環(huán)保（以氫氣為能源、排放物為水、運(yùn)行平穩(wěn)雜訊?。┑葍?yōu)點(diǎn)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間、持續(xù)穩(wěn)步的對(duì)燃料電池汽車技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的支持，國(guó)外燃料電池汽車產(chǎn)品的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性取得了重大突破，示範(fàn)運(yùn)行不斷深入，並陸續(xù)推出用於租賃商業(yè)化示範(fàn)的先進(jìn)燃料電池汽車，燃料電池汽車進(jìn)入技術(shù)與市場(chǎng)示範(fàn)階段。燃料電池已經(jīng)發(fā)明很久，最初主要應(yīng)用於航太和軍事領(lǐng)域，後來(lái)，隨著世界能源危機(jī)爆發(fā)及環(huán)境污染日益加劇，以質(zhì)子交換模式為代表的燃料電池技術(shù)受到世界各國(guó)及大型汽車公司的普遍重視，紛紛投入鉅資研發(fā)各類燃料電池電動(dòng)汽車3.燃料電池汽車的發(fā)展（新能源汽車終極奮鬥的目標(biāo)）4.天然氣汽車的發(fā)展（新能源汽車終極奮鬥的目標(biāo)）天然氣作為汽車燃料於本世紀(jì)30年代初義大利人率先採(cǎi)用，到1939年，義大利已有1萬(wàn)輛汽車燃用天然氣。歐洲法、荷等國(guó)為補(bǔ)充其液體燃料不足，相繼採(cǎi)用了壓縮煤氣汽車。目前世界上擁有壓縮天然氣汽車共100多萬(wàn)輛，高壓加氣站3000多座，主要分佈在意大利、阿根廷、俄羅斯、美國(guó)、加拿大和新西蘭等國(guó)。引導(dǎo)問(wèn)題2：

國(guó)內(nèi)新能源汽車發(fā)展（混合動(dòng)力汽車）從世界範(fàn)圍來(lái)看，我國(guó)電動(dòng)汽車的研製與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跽驹谕黄鹋芫€上?！熬盼濉逼陂g，科技部將電動(dòng)汽車專案列入國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程專案，投入近1億元。從技術(shù)發(fā)展角度上而言，我國(guó)已經(jīng)掌握電動(dòng)汽車電池技術(shù)、燃料電池技術(shù)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、整車控制系統(tǒng)等相關(guān)核心技術(shù)，並在部分技術(shù)上領(lǐng)先於世界水準(zhǔn)。目前，整車方面已初步形成產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)配套、管理機(jī)制和團(tuán)隊(duì)組合，純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、燃料電池汽車樣車均已成功研發(fā)，關(guān)鍵零部件、燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)已形成系統(tǒng)，高功率鎳氫電池、鋰離子電池性能有了較大提高，多能源控制系統(tǒng)初步形成。國(guó)內(nèi)部分混合動(dòng)力汽車及相關(guān)技術(shù)引導(dǎo)問(wèn)題2：

國(guó)內(nèi)新能源汽車發(fā)展（混合動(dòng)力汽車）在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的核心——電池技術(shù)研發(fā)方面，我國(guó)已自主研製出容量為

的鎳氫和鋰離子動(dòng)力電池系列產(chǎn)品，能量密度和功率密度接近國(guó)際水準(zhǔn)，同時(shí)突破了安全技術(shù)瓶頸，在世界上首次規(guī)模應(yīng)用於城市公交大客車；目前，國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)已將混合動(dòng)力電動(dòng)汽車作為未來(lái)主流競(jìng)爭(zhēng)型產(chǎn)品在戰(zhàn)略上高度重視，一汽、東風(fēng)、上汽、長(zhǎng)安、奇瑞、比亞迪等都已投入了大量的人力、物力，混合動(dòng)力車型已完成樣車開(kāi)發(fā)，並有部分車型已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小批量上市。比亞迪公司基於其在鐵電池技術(shù)的技術(shù)創(chuàng)新，已經(jīng)掌握高鐵電池的核實(shí)技術(shù)，且此項(xiàng)技術(shù)在國(guó)際上處?kù)额I(lǐng)先水準(zhǔn)。此種電池具有高能高容量、原材料豐富、成本低廉、綠色無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。引導(dǎo)問(wèn)題2：

國(guó)內(nèi)新能源汽車發(fā)展（純電動(dòng)汽車）國(guó)家科委、計(jì)委在“八五”、“九五”期間組織了純電動(dòng)汽車的攻關(guān)，現(xiàn)在又將純電動(dòng)汽車列入“十五”國(guó)家863計(jì)畫(huà)電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)。東風(fēng)公司是國(guó)內(nèi)最早從事電動(dòng)汽車研發(fā)的汽車企業(yè)之一，開(kāi)發(fā)了遊覽車、多功能車、工業(yè)專用車和高爾夫球車等4大系列、近20個(gè)品種的純電動(dòng)車，包括東風(fēng)純電動(dòng)轎車（EQ7160EV）、純電動(dòng)富康轎車（EQ7140EV）、純電動(dòng)客車（EQ6690EV）等。目前在純電動(dòng)汽車的電池和電機(jī)研製方面，我國(guó)與世界先進(jìn)水準(zhǔn)差距較小，有些甚至處?kù)额I(lǐng)先地位。如深圳雷天綠色電動(dòng)源有限公司開(kāi)發(fā)的鋰離子電池續(xù)駛能力達(dá)到

，最高時(shí)速可達(dá)

，單臺(tái)車電池成本4萬(wàn)元左右；在整車開(kāi)發(fā)方面，天津清源電動(dòng)車輛有限責(zé)任公司和一汽天津夏利股份有限公司牽頭，中國(guó)汽車技術(shù)研究中心、天津大學(xué)、天津和平海灣公司和天津藍(lán)天高科公司等十幾個(gè)單位共同參與合作開(kāi)發(fā)出XL2000純電動(dòng)轎車。國(guó)內(nèi)部分純電動(dòng)汽車引導(dǎo)問(wèn)題2：

國(guó)內(nèi)新能源汽車發(fā)展（純電動(dòng)汽車）比亞迪汽車，基於自主的“鐵電池”技術(shù)，開(kāi)發(fā)了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車與純電動(dòng)汽車，其中比亞迪e6成為了第一款規(guī)?；\(yùn)營(yíng)的純電動(dòng)汽車產(chǎn)品。表1-7為e6關(guān)鍵資訊表。引導(dǎo)問(wèn)題2：

國(guó)內(nèi)新能源汽車發(fā)展（燃料電池汽車）國(guó)內(nèi)燃料電池的研發(fā)起步並不晚，甚至可以追溯到1958年，然而發(fā)展很慢，直到九十年代才開(kāi)始加快發(fā)展。在國(guó)家“十五”“863”計(jì)畫(huà)電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)重大科技專項(xiàng)和“十一五”節(jié)能與新能源汽車重大專案支持下，我國(guó)燃料電池汽車技術(shù)研發(fā)取得重要進(jìn)展，基本掌握了整車、動(dòng)力系統(tǒng)與關(guān)鍵零部件的核心技術(shù);建立了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái);形成了燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池、DC/DC變換器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、儲(chǔ)氫與供氫系統(tǒng)等關(guān)鍵零部件配套研發(fā)體系，具有百量級(jí)燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)與整車生產(chǎn)能力。國(guó)內(nèi)部分燃料電池汽車研製的“超越”系列、“上海牌”、“帕薩特”、“奔騰”、“志翔”等燃料電池汽車經(jīng)受住了大規(guī)模、高溫、大強(qiáng)度示範(fàn)考核，成功服務(wù)於2008北京奧運(yùn)會(huì)和2010年上海世博會(huì)。引導(dǎo)問(wèn)題2：

國(guó)內(nèi)新能源汽車發(fā)展（天然氣汽車）20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)引進(jìn)了部分CNG加氣站設(shè)備，在四川建立了我國(guó)第一個(gè)CNG加氣站；1993年中國(guó)石油天然氣總公司系統(tǒng)引進(jìn)國(guó)外有關(guān)技術(shù)並於1996年將加氣站裝置和汽車改裝部件引進(jìn)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)範(fàn)化。目前，我國(guó)天然氣汽車多集中在商用車領(lǐng)域，並達(dá)到一定規(guī)模。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)天然氣汽車產(chǎn)業(yè)在政府和市場(chǎng)的雙重驅(qū)動(dòng)下，保有量已從2000年的不足1萬(wàn)輛發(fā)展到目前的100萬(wàn)餘輛，成長(zhǎng)為世界第六大天然氣汽車市場(chǎng)。通過(guò)十多年的研發(fā)與應(yīng)用，目前已經(jīng)形成了較完善天然氣城市公交汽車、計(jì)程車的應(yīng)用體系，且建設(shè)覆蓋中大型城市的加氣站網(wǎng)路。國(guó)內(nèi)部分天然氣汽車《天然氣“十二五”規(guī)劃》預(yù)計(jì)2015年我國(guó)天然氣消費(fèi)量為2300億立方米左右，用氣普及率將進(jìn)一步提高，供應(yīng)能力將超過(guò)2600億立方米（包括煤層氣、葉巖氣及煤制天然氣等非常規(guī)天然氣和進(jìn)口天然氣），到2015年天然氣占一次能源消費(fèi)總量的比重達(dá)到7.5%。而隨著煤層氣、葉巖氣等非常規(guī)天然氣的不斷開(kāi)發(fā)利用，我國(guó)能源“氣化”進(jìn)程將進(jìn)一步加快。引導(dǎo)問(wèn)題3：

新能源汽車的發(fā)展政策新能源汽車在世界各國(guó)都得到了重視，尤其歐美及日本。表1-8列出了部分歐洲國(guó)家對(duì)新能源汽車的政策，可以看到政府推廣新能源汽車的推廣。從技術(shù)發(fā)展的角度，歐美國(guó)家著名汽車公司以傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車為基礎(chǔ)，研發(fā)新型能源（天然氣、乙醇、二甲醚等）發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，以提高汽車經(jīng)濟(jì)性及排放性，同時(shí)也在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車、動(dòng)力電池（包括）技術(shù)投入巨大，並且取得了一定的研究與市場(chǎng)成果。日本則以混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為突破口，重點(diǎn)發(fā)展電動(dòng)汽車，同時(shí)積極發(fā)展新型燃料電池汽車等新能源汽車技術(shù)。進(jìn)入21世紀(jì)，新能源汽車的發(fā)展在國(guó)內(nèi)受到關(guān)注，政府也出臺(tái)了相應(yīng)的新能源汽車的刺激政策，並且在新能源汽車發(fā)展作為重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行扶持。表1-9為我國(guó)《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012—2020年）》部分內(nèi)容。學(xué)習(xí)任務(wù)1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發(fā)展3.新能源汽車動(dòng)力電池（視頻）4.電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)引導(dǎo)問(wèn)題1：

動(dòng)力電池的基本概念1.電壓：工作電壓：電池在一定負(fù)載條件下實(shí)際的放電電壓，如鉛酸蓄電池的工作電壓為1.8V-2V，鎳氫電池的工作電壓：1.1V-1.5V，鋰離子電池的工作電壓：2.75-3.6V；額定電壓：電池工作時(shí)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓，如鎳鎘電池額定電壓：1.2V，鉛酸蓄電池的額定電壓：2V；終止電壓：放電終止時(shí)的電壓值，通常與負(fù)載、使用要求有關(guān)；充電電壓：外電路直流電壓對(duì)電池充電的電壓。一般，充電電壓要大於開(kāi)路電壓，如鎳鎘電池的充電電壓：1.45-1.5V，鋰離子電池的充電電壓：4.1-4.2V，鉛酸蓄電池的充電電壓：

2.25-2.7V。引導(dǎo)問(wèn)題1：

動(dòng)力電池的基本概念2.容量與比容量：容量是指在充電以後，在一定放電條件下所能釋放出的電量，其單位為

，容量與放電電流大小有關(guān)，與充放電截止電壓有關(guān)。比容量是指單位品質(zhì)或單位體積的電池所能給出的電量。額定容量，是指設(shè)計(jì)與製造電池時(shí)，按照國(guó)家或相關(guān)部門頒佈的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件下能夠放出的最低限度的電量。實(shí)際容量，是指電池在定的放電條件下實(shí)際放出的電量。它等於放電電流與放電時(shí)間的乘積。值得注意的是，實(shí)際電池中正負(fù)極容量不等，多為負(fù)極容量過(guò)剩。引導(dǎo)問(wèn)題1：

動(dòng)力電池的基本概念3.功率與比功率電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時(shí)間內(nèi)輸出的能量，單位為

。比功率則是指單位品質(zhì)或單位體積電池輸出的功率，單位為KW/kg或KW/L。4.放電率放電率是指放電時(shí)的速率，常用“時(shí)率”和“倍率”表示。時(shí)率是指以放電時(shí)間表示的放電速率，即以一定的放電電流放完額定容量所需的時(shí)間。倍率是指電池在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放出額定容量所輸出的電流值，數(shù)值上等於額定容量的倍數(shù)。放電深度（Depthofdischarge，DOD）表示放電程度的一種量度，它是放電容量與總放電容量的百分比。引導(dǎo)問(wèn)題1：

動(dòng)力電池的基本概念5.荷電狀態(tài)：荷電狀態(tài)（Stateofcharge，SOC），是指剩餘電量與額定容量或?qū)嶋H容量的比例。這一參數(shù)是在電動(dòng)汽車使用中十分關(guān)鍵卻不易獲取的數(shù)據(jù)。6.自放電與存儲(chǔ)性能：對(duì)所有化學(xué)電源，即使在與外界電路無(wú)任何接觸的條件下開(kāi)路放置，其容量也會(huì)自然衰減，這種現(xiàn)象稱為自放電。電池自放電的大小用自放電率衡量，通常以單位時(shí)間內(nèi)容量減少的百分比表示：

自放電率=（儲(chǔ)存前電池容量—儲(chǔ)存後電池容量）/儲(chǔ)存前電池容量x100%引導(dǎo)問(wèn)題1：

動(dòng)力電池的基本概念7.使用壽命：使用壽命是指電池實(shí)際使用的時(shí)間長(zhǎng)短。對(duì)於充電電池而言，電池的壽命分為充放電迴圈壽命和濕擱置壽命。充放電迴圈壽命是衡量充電電池性能的重要參數(shù)。它是指在一定的充放電制度下，電池容量降到某規(guī)定值前，電池能耐受的充放電次數(shù)。充放電迴圈壽命趙長(zhǎng)，電池性能越好。目前，鎳鎘電池的充放電迴圈壽命為

500-800次，鉛酸蓄電池為

200-500次，鋰離子電池為

600-1000次。充電電池的充放電迴圈壽命與放電深度、溫度、充放電制度工等條件有關(guān)。引導(dǎo)問(wèn)題2：

新能源汽車對(duì)動(dòng)力電池的要求1.比能量高。為保證電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池須盡可能儲(chǔ)存多的能量，同時(shí)電動(dòng)汽車的重量不能過(guò)大，電池的安裝空間也受整車分佈限制，因此動(dòng)力電池必須有足夠的比能量。2.比功率大。為滿足電動(dòng)汽車在加速、上坡、負(fù)載等行駛條件下的動(dòng)力要求，電池必須具備大的比功率。3.連續(xù)放電率高，自放電率低，電池能夠適應(yīng)快速放電的要求。自放電率低，以保證電池能夠長(zhǎng)期存放。4.充電技術(shù)成熟，時(shí)間短，充電技術(shù)通用性強(qiáng)。能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。引導(dǎo)問(wèn)題2：

新能源汽車對(duì)動(dòng)力電池的要求5.適應(yīng)車輛運(yùn)行環(huán)境。電池除能在常溫條件下正常穩(wěn)定地工作，不受環(huán)境溫度影響，不需要特殊的加熱、保溫系統(tǒng)。能夠適應(yīng)電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中的振動(dòng)。6.安全可靠。電池應(yīng)乾燥、潔淨(jìng)，電解質(zhì)不會(huì)滲漏腐蝕接線柱、外殼。不會(huì)引起自燃或燃燒，在發(fā)生碰撞等事故時(shí)，不會(huì)對(duì)乘員造成傷害。廢電池能夠回收處理及再生利用，電池中的有害重金屬能夠集中回收處理。電池組可採(cǎi)用機(jī)械裝置進(jìn)行整體拆解、更換，線路連接方便。7.長(zhǎng)壽命、免維護(hù)。電池的迴圈壽命不低於1000次，在使用壽命限定期間內(nèi)，不需要進(jìn)行維護(hù)與修理。引導(dǎo)問(wèn)題3：

常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池常用的車用動(dòng)力電池主要包括鉛酸電池、鎳氫電池和鋰電池等。鉛酸電池廣泛應(yīng)用於內(nèi)燃機(jī)汽車的低壓供電電源，是一種成熟的汽車電池，但存在比能量低、品質(zhì)和體積太、續(xù)駛里程短、使用壽命短、污染嚴(yán)重等問(wèn)題，制約了其在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用。鎳氫電池因其能量密度高、無(wú)鎘污染、可大電流快速充放電等優(yōu)點(diǎn)，能夠滿足電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的要求，因此鎳氫電池目前被成熟地應(yīng)用到商業(yè)化的電動(dòng)汽車，如豐田Prius。鋰離子電池是目前新能源汽車研究的熱點(diǎn)，它具備能量密度高、能量效率高、自放電率小、迴圈使用壽命長(zhǎng)、可實(shí)現(xiàn)大電流充放電、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。各種動(dòng)力電池引導(dǎo)問(wèn)題3：

常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池1.鉛酸電池蓄電池工作過(guò)程就是化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而向外供電時(shí)，稱為放電過(guò)程；當(dāng)蓄電池與外界直流電池相聯(lián)而將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)時(shí)，稱為充電過(guò)程。鉛酸電池充足電時(shí)，正極板活性物質(zhì)為

，負(fù)極板活性物質(zhì)為

。鉛酸電池的電解液由純硫酸和蒸餾水按一定比例配製而成，其密度為引導(dǎo)問(wèn)題3：

常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池2.鎳氫（

MH/Ni）電池鎳氫電池具有長(zhǎng)期過(guò)放電和過(guò)充電保護(hù)能力，但壽命不如鎳鎘電池。鎳氫電池已在20世紀(jì)90年代逐步實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。鎳氫（MH/Ni）電池採(cǎi)用鎳的氧化物作為正極，儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極，電解液通常選用

KOH溶液。由

Ni(OH)2正極材料和儲(chǔ)氫合金負(fù)極材料組成電池的反應(yīng)式：引導(dǎo)問(wèn)題3：

常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池3.鋰離子電池鋰離子電池以碳為負(fù)極，以含鋰的化合物為正極。鋰電池的種類繁多，常見(jiàn)的有色鋰離子電他、高溫鋰熔直鹽電池、鋰聚合物電池和但聚合物固體電解質(zhì)電池等，鋰離子電池比能量的理論值為570Wh/Kg，它目前達(dá)到的性能指標(biāo)是：比能量為100Wh/Kg，比功率200W/Kg，迴圈使用壽命為1200次，充電時(shí)間2-4h。以LiFeO4為例，其化學(xué)反應(yīng)方程式如下：引導(dǎo)問(wèn)題3：

常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池4.飛輪電池當(dāng)飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就具有一定的動(dòng)能。飛輪電池正是以其動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的。飛輪電池是90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，用物理方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。飛輪電池中有一個(gè)電機(jī)，充電時(shí)該電機(jī)以電動(dòng)機(jī)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動(dòng)下，電機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”增加了飛輪的轉(zhuǎn)速?gòu)亩龃笃涔δ?；放電時(shí)，電機(jī)則以發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動(dòng)下對(duì)外輸出電能，完成機(jī)械能(動(dòng)能)到電能的轉(zhuǎn)換。據(jù)稱，飛輪電池比能呈可達(dá)

，比功率達(dá)

，使用壽命長(zhǎng)達(dá)25年，可供電動(dòng)汽車行駛500萬(wàn)公里。引導(dǎo)問(wèn)題3：

常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池5.超級(jí)電容超級(jí)電容（Super-capacitors，ultra-capacitor），又名電化學(xué)電容器(ElectrochemicalCapacitors)，雙電層電容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)、黃金電容、法拉電容，是從上世紀(jì)七、八十年代發(fā)展起來(lái)的通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能的一種電化學(xué)元件。超級(jí)電容突出優(yōu)點(diǎn)是功率密度高、充放電時(shí)間短、迴圈壽命長(zhǎng)、工作溫度範(fàn)圍寬，是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種。超級(jí)電容可以彌補(bǔ)現(xiàn)階段鋰離子電池在功率密度等方面的不足。目前，它已經(jīng)應(yīng)用於軍事、新能源汽車以及各種機(jī)電設(shè)備中。引導(dǎo)問(wèn)題3：

常用電動(dòng)汽車動(dòng)力電池5.超級(jí)電容我國(guó)研發(fā)動(dòng)力電池產(chǎn)品的主要性能居國(guó)際先進(jìn)水準(zhǔn)，電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，但需要解決一些薄弱環(huán)節(jié)。我國(guó)動(dòng)力電池關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵材料和產(chǎn)品研發(fā)取得重大進(jìn)展，與日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)際先進(jìn)水準(zhǔn)比較，總體水準(zhǔn)相當(dāng)。超級(jí)電容結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)任務(wù)1.瞭解新能源汽車的定義與分類2.瞭解新能源汽車的發(fā)展3.新能源汽車動(dòng)力電池4.電機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)引導(dǎo)問(wèn)題1：

電機(jī)的基本概念1.電機(jī)電機(jī)，是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的電磁裝置。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為車用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源。通常指電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)。2.電機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)：轉(zhuǎn)速

：額定轉(zhuǎn)速：是指在額定功率下電機(jī)的轉(zhuǎn)速。單位為

。電機(jī)轉(zhuǎn)矩

：電機(jī)扭矩即電動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，為電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)之一。常用單位為NM。功率

：額定功率是指電機(jī)在額定電壓額定環(huán)境等條件下電機(jī)軸上的輸出功率。常用單位是

Kw。引導(dǎo)問(wèn)題1：

電機(jī)的基本概念效率

：效率指的電機(jī)有效輸出功率與總功率之率，不同類型電機(jī)效率曲線不同。對(duì)於電動(dòng)汽車而言，電機(jī)的效率可以表示為：引導(dǎo)問(wèn)題2：

新能源汽車對(duì)電機(jī)的要求1.高電壓。在允許的範(fàn)圍內(nèi)，盡可能採(cǎi)用高電壓，可以減小電動(dòng)機(jī)的尺寸和導(dǎo)線等裝備的尺寸，特別是可以降低逆變器的成本。2.轉(zhuǎn)速高。電動(dòng)汽車所採(cǎi)用的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到

8000-12000r/min，高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的體積較小，品質(zhì)較輕，有利於降低裝車的裝備品質(zhì)。3.品質(zhì)輕，體積小。電動(dòng)機(jī)可通過(guò)採(cǎi)用鋁合金外殼等途徑降低電動(dòng)機(jī)的品質(zhì)，各種控制裝置和冷卻系統(tǒng)的材料等也盡可能選用輕質(zhì)材料。4.電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較大範(fàn)圍的調(diào)速性能，以滿足啟動(dòng)、加速、行駛、減速、制動(dòng)所需的功率與轉(zhuǎn)矩。能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。引導(dǎo)問(wèn)題2：

新能源汽車對(duì)電機(jī)的要求5.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)需要有4至5倍的超載，以滿足短時(shí)加速行駛與最大爬坡度的要求，而工業(yè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)只要求有2倍的超載就可以了。6.電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有高的可控性、穩(wěn)態(tài)精度、動(dòng)態(tài)性能，以滿足多部電動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行，而工業(yè)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)只要求滿足某一種特定的性能。7.電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有高效率、低損耗，並在車輛減速時(shí)，可進(jìn)行制動(dòng)能量回收。8.電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性應(yīng)達(dá)到有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。9.電機(jī)能夠在惡劣條件下可靠工作。電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有高的可靠性、耐溫和耐潮性，並在運(yùn)行時(shí)雜訊低，能夠在較惡劣的環(huán)境下長(zhǎng)期工作。10.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合大批量生產(chǎn)，使用維修方便，價(jià)格便宜等。引導(dǎo)問(wèn)題3：

不同類型的電機(jī)1.直流電動(dòng)機(jī)有刷直流電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟。具有交流電機(jī)不可比擬的優(yōu)良控制特性。由於存在電刷和機(jī)械換向器，不但限制了電機(jī)超載能力與速度的進(jìn)一步提高，而且如果長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，勢(shì)必要經(jīng)常維護(hù)和更換電刷和換向器。由於損耗存在於轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難，限制了電機(jī)轉(zhuǎn)矩品質(zhì)比的進(jìn)一步提高。鑒於直流電動(dòng)機(jī)存在以上缺陷，在新研製的電動(dòng)汽車上已基本不採(cǎi)用直流電動(dòng)機(jī)。引導(dǎo)問(wèn)題3：

不同類型的電機(jī)2.交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)交流三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是應(yīng)用得最廣泛的電動(dòng)機(jī)。其定子和轉(zhuǎn)子採(cǎi)用矽鋼片疊壓而定子之間沒(méi)有相互接觸的滑環(huán)、換向器等部件。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，經(jīng)久耐用。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的功率覆蓋面很寬廣，轉(zhuǎn)速達(dá)到12000～15000r/min。可採(cǎi)用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高。對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好，井能夠?qū)崿F(xiàn)再生回饋制動(dòng)。與同樣功率的直流電動(dòng)機(jī)相比較，效率較高，品質(zhì)減輕一半左右，價(jià)格便宜，維修方便。引導(dǎo)問(wèn)題3：

不同類型的電機(jī)3.永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)是一種高性能的電動(dòng)機(jī)。它的最大特點(diǎn)就是具有直流電動(dòng)機(jī)的外特性而沒(méi)有刷組成