電動汽車概論（第2版）概論

電動汽車概論（第2版）概述學習目標●了解汽車對人類社會的貢獻和負面影響●理解電動汽車的優(yōu)勢●理解發(fā)展電動汽車的意義●了解電動汽車發(fā)展的歷史與展望●了解電動汽車尚存的問題及其它新能源汽車概述第一節(jié)發(fā)展電動汽車意義第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程

汽車是現(xiàn)代文明的重要標志，汽車已溶入了現(xiàn)代最先進的科學技術，汽車作為一種道路交通工具，在國防建設和人民生活等各方面均起著十分重要的作用。人力和畜力車

蒸汽機汽車電動汽車內燃機汽車第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程1.人力和畜力車

*人類最早使用的車輛

人類最早使用的車輛是用人拉的人力車，以及用馬、牛、驢、駱駝等拉的畜力車。*對人類的貢獻現(xiàn)代文明前，是人類生產和生活中的重要交通工具。即使是高度文明的當今社會，在一些邊遠的地區(qū)和某些場合，人力車和畜力車還在為人類服務。第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程2.蒸汽機汽車*人類最早使用的機動車

18世紀，蒸汽機的發(fā)明，使人類進入現(xiàn)代文明。以蒸汽機為動力的車輛被稱之為“汽車”。*蒸汽機汽車的不足蒸汽機的效率較低，且車載燃料的儲存量有限，車輛操控也很不方便，因此，這種以蒸汽機“汽車”并未得到廣泛的應用。第一輛蒸氣機車第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程3.電動汽車*第一輛蓄電池電動汽車

1881年，在法國巴黎街上出現(xiàn)了世界上第一輛以蓄電池為動力電源的電動汽車，法國工程師GustaveTrouve裝配的三輪汽車所采用的電源是鉛酸電池?！舻谝惠v電動汽車◆電動汽車的興起◆電動汽車的衰落◆第一輛電動汽車最早的電動汽車第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程3.電動汽車*第一次電動汽車的興起

到1890年全世界4200輛汽車中，38%電動汽車，40￡￥蒸汽車，22%內燃機汽車。到了1911年，運營的電動出租汽車出現(xiàn)在巴黎和倫敦的街頭，至1912年美國就有至少3.4萬輛電動汽車運行。最早的電動汽車◆第一輛電動汽車◆電動汽車的興起◆電動汽車的衰落◆電動汽車的興起第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程3.電動汽車*第一次電動汽車的衰落由于石油的大量開采和內燃機的種種優(yōu)越性，電動汽車漸漸被人們忽視。此后，電動汽車被燃油汽車所取代。最早的電動汽車◆第一輛電動汽車◆電動汽車的興起◆電動汽車的衰落◆電動汽車的衰落第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程4.內燃機汽車*第一輛內燃機汽車

1886年，德國人卡爾·奔馳（KarlBenz）將一臺四循環(huán)的內燃機安裝在一輛三輪車后的車架上，通過鏈傳動驅動后輪（圖1－2）。這輛三輪汽車采用單缸四沖程汽油機，磁電機點火，用化油器進行油氣混合，它是現(xiàn)代汽車的雛形。?！舻谝惠v內燃機汽車◆第一輛四輪汽車◆第一條汽車生產線◆第一輛內燃機汽車圖1－2第一輛汽車第一輛內燃機汽車第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程4.內燃機汽車*第一輛四輪汽車

1886年，美國福特汽車公司創(chuàng)始人亨利·福特在1896年造出了他的第一輛4輪汽車，并于1908年推出了T型車。◆第一輛內燃機汽車◆第一輛四輪汽車◆第一條汽車生產線◆第一輛四輪汽車亨利·福特的T型汽車第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義一、汽車的發(fā)展過程4.內燃機汽車*第一條汽車生產線亨利·福特首創(chuàng)流水線生產，使汽車價格為大眾接受，T型車共生產1500萬輛，該紀錄幾十年后才被大眾甲殼蟲超過?！舻谝惠v內燃機汽車◆第一輛四輪汽車◆第一條汽車生產線◆第一條汽車生產線第一條汽車生產線此后100多年，汽車技術不斷提高，使汽車油耗和污染降低、安全性和舒適性提高。第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義二、汽車對環(huán)境及石油資源的影響1.汽車廢氣排放的污染

在我國，由于汽車保有量的迅速上升，城市大氣污染也已經明顯由煤煙型污染轉向煤煙和汽車尾氣混合型，而在一些大城市的城區(qū)，則主要是汽車尾氣污染。汽車廢氣排放污染物有一百多種，對人體危害最大的污染物是：CO、HC、NOx、SO2、碳微粒等。●汽車廢氣排放影響嚴重的污染物

汽車排出的污染物集中于離地面20～30m的空氣中，而這些空間正是人類生活的區(qū)域。因此，汽車排放污染已成為城市中對人類造成危害的主要污染源?！衿嚺欧盼廴疚锛械膮^(qū)域●我國空氣污染情況嚴重第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義二、汽車對環(huán)境及石油資源的影響2.汽車噪聲的污染汽車噪聲會使人煩躁、疲倦、工作效率下降；干擾人們語言交流和通信聯(lián)絡；嚴重的汽車噪聲污染，還會降低人的聽力，使駕駛員反應時間加長而影響行車安全。汽車噪聲是汽車第二公害，它隨汽車發(fā)動機功率、汽車行駛速度及汽車流量的增加而增大，汽車噪聲約占城市噪聲的75%?！衿囋肼暿瞧嚨诙?/p>

汽車噪聲源主要來自發(fā)動機噪聲、整車噪聲，發(fā)動機轉速越高、車速越快，汽車發(fā)出的噪聲也越大?！衿囋肼暤膩碓础衿囋肼晫θ祟惖挠绊懙谝还?jié)發(fā)展電動汽車的意義二、汽車對環(huán)境及石油資源的影響3.燃油汽車加劇了石油資源短缺世界汽車的保有量超過10億輛，國際能源機構（IEA）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，全球交通領域的石油消耗占總石油消耗的57％（美國達67％），我國汽車保有量已經突破了2億輛，而其耗油量已接近全國成品油總量的60％。

汽車消耗的能源主要來自石油，而地球上的石油是有限且不可再生的資源?！衿囅牧擞邢薜氖唾Y源2018年全球已探明的石油儲量約為16966億桶，即使還會有新的石油儲量發(fā)現(xiàn)，但石油消耗量的不斷增加，石油資源必將有枯竭的一天?！袷唾Y源是人類短缺資源●汽車消耗石油資源占比上升加劇了石油資源短缺探求石油以外的汽車動力能源是二十一世紀人類迫切需要解決的問題。第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義二、汽車對環(huán)境及石油資源的影響4.汽車帶來了道路交通事故車身結構充分考慮汽車發(fā)生碰撞時盡可能減小車內乘員受傷。

汽車道路交通事故也是人類必須面對的現(xiàn)實。每年約有數(shù)百萬人遭受車禍傷害?！衿嚱煌ㄊ鹿释{人類生命安全

道路交通事故是由人、車、路及交通環(huán)境等諸多因素的共同影響下發(fā)生的?！竦缆方煌ㄊ鹿实囊l(fā)因素●降低汽車道路交通事故的措施采用防滑控制、安全氣囊等電控技術提高汽車安全性。

將人車路及交通環(huán)境為整體綜合考慮：加強行人和駕駛員安全意識、改善道路交通環(huán)境、加強車輛安檢與維護、完善交通管理措施等。第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義三、電動汽車的優(yōu)勢電動汽車的定義

電動汽車有別于在機場、碼頭、車站、倉庫用的電動車、殘疾人用車、高爾夫球場用車、觀光游覽車、電動叉車等電動車輛

電動汽車是一種從車載電源獲得電力，用電動機驅動行駛的車輛，且與內燃機汽車有同樣使用功能，必須滿足道路交通安全法規(guī)各項要求的電動車輛。第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義三、電動汽車的優(yōu)勢1.緩解汽車對環(huán)境的污染電動汽車電動機的工作噪聲很低，因此，用電動汽車替代內燃機汽車，可使城市的噪聲污染明顯下降。電動汽車電源的蓄電池、燃料電池等本身不排放有害氣體?！耠妱悠嚐o有害氣體排放蓄電池充電用電力發(fā)電可用水能、核能、風能、地熱、潮汐等，即便是燃煤發(fā)電，排放有害氣體也比汽車少，且電廠遠離城區(qū)，對居民損害較少?！裥铍姵爻潆娏阄廴净蛏傥廴尽耠妱悠嚨碾妱訖C工作噪聲低第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義三、電動汽車的優(yōu)勢2.擺脫汽車對石油資源的依賴電動汽車可不依賴石油資源，節(jié)省的大量石油可緩解其它依賴石油的化工原料日益匱乏的壓力。

電動汽車用車載電源可用蓄電池、燃料電池、飛輪電池、太陽能電池等。●電動汽車車載電源電動汽車用蓄電池充電所需的電能可充分利用水能、核能、風能、地熱、潮汐、太陽能等豐富的能源轉的而來。●電動汽車可利用的能源●電動汽車可節(jié)省大量的石油資源第一節(jié)發(fā)展電動汽車的意義三、電動汽車的優(yōu)勢3.電動汽車可節(jié)約能源

在城市道路交通擁堵或在遇紅燈等情況下臨時停車時，純電動汽車在其停駛時，電動機處于停機狀態(tài)，不消耗能量。

電動汽車用蓄電池可利用晚間電網用電低俗對其進行充電，避免大量富余電力浪費，提高電網電能利用率?！裥铍姵爻潆娍商岣唠娋W用電能利用率

電動汽車可利用減速、制動和下坡時，將電動機轉換為發(fā)電機，將行駛車輛的動能轉換為電能，通過對蓄電池的充電回收汽車的動能，可進一步提高能量的利用率。●電動汽車可回收汽車的動能●電動汽車臨時停車不消耗能量第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史1.電動汽車的第一次發(fā)展機遇◆發(fā)展的條件與環(huán)境◆最早的電動汽車◆發(fā)展的條件與環(huán)境◆電動汽車發(fā)展高峰◆電動汽車的衰落1859年法國著名物理學家普蘭特（Plante）發(fā)明了第一塊鉛酸蓄電池，這給以后的電動汽車的實用化創(chuàng)造了必要的條件?！胥U酸蓄電池的發(fā)明

由于當時蓄電池和電動機的發(fā)展相比內燃機更為成熟，蒸汽機汽車的性能和操控也難于讓人接受，因而電動汽車就成了人們用來取代馬車的首選?！耠姵睾碗妱訖C技術成熟1）電動汽車發(fā)展的條件與環(huán)境第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史1.電動汽車的第一次發(fā)展機遇◆發(fā)展的條件與環(huán)境◆最早的電動汽車◆最早的電動汽車◆電動汽車發(fā)展高峰◆電動汽車的衰落1881年法國工程師GustaveTrouve組裝的第一輛電動三輪汽車在巴黎的街道上出現(xiàn)。●最早的電動汽車

最早的電動汽車制造廠是由Morris和Salom擁有的電動客車和貨車公司?！褡钤绲碾妱悠囍圃鞆S2）最早出現(xiàn)的電動汽車●最早的電動出租車

1897年，英國倫敦電動出租汽車公司生產了15輛電動出租車。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史1.電動汽車的第一次發(fā)展機遇◆發(fā)展的條件與環(huán)境◆最早的電動汽車◆電動汽車發(fā)展高峰◆電動汽車的衰落

電動汽車最盛時期是在19世紀末，1890年，電動大客車已在法國巴黎，英國倫敦街道上行駛?！耠妱悠囎钍r期

1899年法國人考門·吉納駕駛一輛44kW雙電動機為動力的后輪驅動電動汽車，創(chuàng)造了時速106km的記錄?！衽艿米羁斓碾妱悠?）電動汽車發(fā)展的高峰●美國電動汽車的產量

1899年美國生產了1575輛電動汽車，而當時的內燃機汽車卻只有936輛；1915年，美國的電動汽車年產量達到了5000輛?！綦妱悠嚢l(fā)展高峰第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史1.電動汽車的第一次發(fā)展機遇◆發(fā)展的條件與環(huán)境◆最早的電動汽車◆電動汽車發(fā)展高峰◆電動汽車的衰落4）電動汽車的衰落

20世紀30年代末，電動汽車被無情地淘汰了。原因是：電動汽車的性能較差而成本太高；內燃機汽車性能不斷提高，價格降低，加上廉價石油又降低了汽車的使用成本?！綦妱悠嚨乃ヂ涞诙?jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史2.電動汽車的第二次發(fā)展機遇◆發(fā)展的機遇◆發(fā)展的情況◆又遭遇冷落1）電動汽車的機遇20世紀70年代，世界性的能源危機和石油短缺使電動汽車重新獲得生機，人們又想起了可不用石油資源的電動汽車?！舭l(fā)展的機遇第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史2.電動汽車的第二次發(fā)展機遇◆發(fā)展的機遇◆發(fā)展的情況◆又遭遇冷落2）電動汽車的發(fā)展情況除汽車工業(yè)發(fā)達國家如美國、英國、法國、德國、意大利和日本都開始發(fā)展電動汽車外，澳大利亞、比利時、巴西、瑞士和前蘇聯(lián)等許多國家都開始研發(fā)和生產電動汽車?！舭l(fā)展的情況第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史2.電動汽車的第二次發(fā)展機遇◆發(fā)展的機遇◆發(fā)展的情況◆又遭遇冷落3）電動汽車又遭遇冷落由于石油價格在20世紀70年代末開始下跌，能源危機和石油短缺問題已不再嚴重。因此，電動汽車又遭遇了冷落，電動汽車的發(fā)展再次走入低谷。◆又遭遇冷落第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史3.電動汽車的第三次發(fā)展機遇◆發(fā)展的機遇◆發(fā)展的情況◆未來的展望1）電動汽車迎來新的發(fā)展機遇

20世紀80年代以來，汽車保有量不斷增加，汽車廢氣污染對人類健康的影響及石油資源短缺矛盾日益突出，電動汽車又被人們重視，并進入了較快的發(fā)展時期。◆發(fā)展的機遇第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史3.電動汽車的第三次發(fā)展機遇◆發(fā)展的機遇◆發(fā)展的情況◆未來的展望2）電動汽車發(fā)展的情況

世界各大汽車公司紛紛投入人力和資金，研究與開發(fā)新型電動機汽車，許多國家政府也都推出相關的政策，支持和鼓勵電動汽車的開發(fā)和使用，使得新的電動汽車不斷涌現(xiàn)，電動汽車的保有量也在不斷地增加?！舭l(fā)展的情況第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況一、電動汽車的發(fā)展歷史3.電動汽車的第三次發(fā)展機遇◆發(fā)展的機遇◆發(fā)展的情況◆未來的展望3）電動汽車的展望隨著電動汽車關鍵技術難題的解決，電動汽車技術性能提高，電動汽車制造和使用成本降低，電動汽車必將取代內燃機汽車?！粑磥淼恼雇诙?jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀

特斯拉純電動汽車采用鋰離子能量存儲系統(tǒng)，一次充電后的續(xù)駛里程可達400km以上，配備制動能量回饋系統(tǒng)，其動力性、安全性和舒適性可與中高級內燃機汽車相媲美。1.純電動汽車例1特斯拉（TeslaRoadster）純電動汽車特斯拉ModelX90D車型0~100km/h的加速時間為4.8s，最大續(xù)駛里程為414km。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀1.純電動汽車例2豐田RAV－4電動轎車豐田RAV－4電動轎車為5座電動轎車，采用鎳氫電池，最高車速為125km/h,最大爬坡度28%，一次充電行駛里程215km（10工況）。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀1.純電動汽車例3比亞迪e6純電動汽車

該車采用自主研發(fā)和生產的ETPOWER鐵電池，電池容量達57Kw.h，最高車速可達160km/h以上,續(xù)駛里程達300km，在60km/h等速的情況下續(xù)駛里程可達到400km，電池的充電時間為1.5h(快充)/８h(慢充)。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀1.純電動汽車例4帝豪EV450純電動汽車

吉利汽車公司推出純電動中級轎車,用三元鋰離子電池,驅動電動機為永磁式同步電動機，最高車速達140km/h，0~100km加速時間為9.3s，綜合(NEDC)工況續(xù)駛里程400km，60km/h等速行駛工況下續(xù)駛里程450km以上，充電時間為30min(60kW快充30％~80％)/9h(慢充)。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀1.純電動汽車例5中車電動TEG6106BEV13純電動公交車

采用294.9A.h的磷酸鐵鋰動力電池，電動機的功率為150kw,最高車速為69km/h，續(xù)駛里程達520km第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀2.混合動力電動汽車例1豐田普銳斯Prius混合動力轎車

第一代Prius為混聯(lián)式驅動，采用排量為1.5升（45kw）的汽油發(fā)動機、30kw永磁無刷直流電機、密封的鎳氫電池?！襞渲们闆r◆配置情況◆性能特點◆使用情況第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀2.混合動力電動汽車例1豐田普銳斯Prius混合動力轎車

在10－15工況下油耗為3.57L/100km，CO、NOx和HC的排放水平僅相當于日本現(xiàn)行法規(guī)的1/10；CO2的排放量相當于普通汽車的1/2。這種5座轎車最高車速為140km/h?！襞渲们闆r◆性能特點◆使用情況◆性能特點第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀2.混合動力電動汽車例1豐田普銳斯Prius混合動力轎車

Prius在1997年投入商業(yè)化生產，2009年就推出第三代，是目前世界上量銷量最大的混合動力電動汽車，我國一汽豐田也引進生產Prius混合動力轎車?！襞渲们闆r◆性能特點◆使用情況◆使用情況第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀2.混合動力電動汽車例2通用雪佛蘭Volt插電式混合動力電動汽車

該車配置120kW電動機、鋰離子電池，1L3缸發(fā)動機主要用于驅動發(fā)電機對蓄電池進行充電，以增加電動汽車的續(xù)駛里程。純電動模式可行駛64km，而當發(fā)動機持續(xù)工作時，其續(xù)駛里程則與汽車油箱的容量相關。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀2.混合動力電動汽車例3城市混合動力公交車EQ6121HEV

該車由東風電動汽車股份有限公司生產，已在武漢市公交線路營運多年。配備AMT機械式自動變速器，CAN總線通信，可載客80人，最高車速達80km/h，最大爬坡度達20％，減少溫室氣體排放30％，降低油耗20～30％。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀3.燃料電池電動汽車例1奔馳新B-ClassF-CELL燃料電池電動汽車

該車采用新型燃料電池，電池容量為1.4kW.h，最大功率100kW，峰值扭矩能達到291N.m。氫燃料儲滿的續(xù)駛里程可以達到400km，城市路況則可行駛100km，行駛一百公里的成本僅僅相當于消耗3.3L燃油的水平。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀3.燃料電池電動汽車例2日本本田公司研發(fā)的燃料電池電動車FCXClarity

該燃料電池電動汽車具有-30℃低溫啟動能力。是一款具有真正實用價值的終極環(huán)保車型。該電動汽車采用100kw永磁式交流電動機，高壓氣罐儲氣（350大氣壓），容量171L。最高車速160km，續(xù)駛里程570km。輔助儲能裝置配備鋰離子電池。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀3.燃料電池電動汽車例3北京現(xiàn)代ix35緊湊型SUV的氫/電版車型

北京現(xiàn)代ix35緊湊型SUV的氫/電版車型—ix35燃料電池電動車(圖1-19)，在2015年投放市場。ix35FCEV的動力是100kW電動機，其能量主要由兩個高壓儲氫罐提供。續(xù)駛里程可達650km。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況二、電動汽車的現(xiàn)狀3.燃料電池電動汽車例4福田歐V氫燃料客車

該車最高車速可達到80km，一次加氫量為20kg，每天行駛5h，可持續(xù)行駛240km以上。而以高壓氫氣為車輛能源的上海燃料電池公交客車，最大乘員數(shù)66，最高車速78km/h，最大爬坡度16%，0～50km/h加速時間22s，續(xù)駛里程≥200km。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況三、電動汽車的展望1.電動汽車發(fā)展前景1）

電動汽車的產業(yè)化*國外：美、法、日、德、英、意、瑞等國家都已率先跨入電動汽車產業(yè)化、商品化的行列，并將逐步擴大電動汽車在整個汽車中的比例?！綦妱悠嚠a業(yè)化◆電動汽車產業(yè)化◆電動汽車保有量*我國：我國電動汽車已經實現(xiàn)了“彎道超車”，電動汽車的產業(yè)化率已經走在世界的前列。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況三、電動汽車的展望1.電動汽車發(fā)展前景2）

電動汽車的保有量*國外：美、各類電動汽車的占比逐年提高，一些國家更是提出了2030年或2040年禁止燃油汽車出廠或上路的設想。◆電動汽車產業(yè)化◆電動汽車保有量*我國：我國2020年純電動汽車的保有量就達2000萬輛。目前我國電動汽車保有量世界第一，預期2030年電動汽車保有量將達50%◆電動汽車保有量第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況三、電動汽車的展望2.電動汽車發(fā)展方向1）

混合動力電動汽車

*混合動力電動汽車曾是保有量最多的電動汽車，但只是純電動汽車的過渡。

*混合動力電動汽車通常使用內燃機作為汽車動力源之一，仍不能零排放、仍需消耗石油資源。

*普通混合動力電動汽車逐漸退出政策支持，中期發(fā)展插電式混合動力電動汽車。第二節(jié)電動汽車發(fā)展概況三、電動汽車的展望2.電動汽車發(fā)展方向2）

純電動汽車和燃料電池電動汽車

*純電動汽車是目前保有量最多的電動汽車，也是今后重點研究發(fā)展的電動汽車。

*燃料電池電動汽車是目前實用率最低的電動汽車，但由于其可實現(xiàn)零排放、不依賴石油資源等特點，