新能源汽車的發(fā)展概況

第一章緒論目錄導(dǎo)航第一節(jié)新能源汽車的發(fā)展概況第二節(jié)新能源汽車基礎(chǔ)知識(shí)第三節(jié)未來(lái)新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)一、國(guó)外新能源汽車技術(shù)發(fā)展及政策導(dǎo)向1.美國(guó)美國(guó)政府對(duì)新能源汽車的生產(chǎn)、銷售以及相關(guān)基礎(chǔ)配套設(shè)施都制定了大幅度稅收減免政策。2.日本在日本，混合動(dòng)力汽車已經(jīng)進(jìn)入普及階段，政府在推廣新能源汽車時(shí)支持力度大而且收效很高，日本政府規(guī)劃到2030年新能源汽車市場(chǎng)占有率達(dá)到50%~70%。3.歐洲歐洲將發(fā)放70億歐元貸款支持制造商生產(chǎn)清潔與節(jié)能汽車二、我國(guó)新能源汽車發(fā)展情況1.純電動(dòng)汽車2.混合動(dòng)力汽車3.燃料電池汽車1.多能源動(dòng)力總成控制系統(tǒng)、2.驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制系統(tǒng)、3.動(dòng)力蓄電池及其管理系統(tǒng)三縱三橫二、我國(guó)新能源汽車發(fā)展情況1.純電動(dòng)汽車純電動(dòng)公交客車純電動(dòng)市政用車純電動(dòng)轎車取得的進(jìn)展:基本掌握整車動(dòng)力系統(tǒng)匹配與集成設(shè)計(jì)、整車控制技術(shù)（1）汽車總布置設(shè)計(jì)二、我國(guó)新能源汽車發(fā)展情況2.混合動(dòng)力汽車“十五”期間，我國(guó)將混合動(dòng)力汽車研發(fā)列入863計(jì)劃進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)將混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)列為863課題的重點(diǎn)，國(guó)內(nèi)主要汽車廠都參與了混合動(dòng)力汽車技術(shù)研究。在國(guó)家課題的帶動(dòng)下，汽車行業(yè)對(duì)混合動(dòng)力汽車產(chǎn)業(yè)化前景看好，也開(kāi)始了混合動(dòng)力汽車的研究。（1）汽車總布置設(shè)計(jì)二、我國(guó)新能源汽車發(fā)展情況3.燃料電池汽車“十五”期間，我國(guó)將燃料電池汽車及其關(guān)鍵技術(shù)列入863計(jì)劃進(jìn)行攻關(guān)?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)燃料電池汽車在整車集成技術(shù)、動(dòng)力平臺(tái)的成熟性、整車的可靠性方面有了新的提高，主要技術(shù)指標(biāo)與國(guó)際先進(jìn)水平相當(dāng)。（1）汽車總布置設(shè)計(jì)二、我國(guó)新能源汽車發(fā)展情況5.新能源汽車產(chǎn)量中信部2015年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年8月我國(guó)新能源汽車生產(chǎn)21303輛，銷售18054輛，同比分別增長(zhǎng)2.9倍和3.5倍。2015年前8月，中國(guó)新能源汽車?yán)塾?jì)生產(chǎn)12.35萬(wàn)輛?！笆濉币?guī)劃中提出，到2015年，我國(guó)純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車?yán)塾?jì)產(chǎn)銷量力爭(zhēng)達(dá)到50萬(wàn)輛；到2020年力爭(zhēng)累計(jì)產(chǎn)銷量超過(guò)500萬(wàn)輛。目錄導(dǎo)航第一節(jié)純電動(dòng)汽車概述第二節(jié) 新能源汽車基礎(chǔ)知識(shí)第三節(jié) 未來(lái)新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)一、新能源汽車基本概念1.新能源汽車新能源汽車是指采用非常規(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、采用新型車載動(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。2.電動(dòng)汽車電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(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。3.非常規(guī)車用燃料非常規(guī)車用燃料指除汽油、柴油、天然氣(NG)、液化石油氣(LPG)、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚之外的燃料。

一、新能源汽車基本概念4.動(dòng)力電池組由于電池單體的電壓、容量都非常有限，為能滿足車輛的應(yīng)用的要求，人們用串聯(lián)、并聯(lián)的方式將多個(gè)電池單體連接成電池組。電池組有先并聯(lián)后串聯(lián)方案，也有先串聯(lián)后并聯(lián)的方法。5.制動(dòng)能量回收制動(dòng)能量回收是指汽車在減速或制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電狀態(tài)，將汽車的部分動(dòng)能回饋給蓄電池以對(duì)其充電，并產(chǎn)生制動(dòng)力，使車輛減速或制動(dòng)，既達(dá)到了電動(dòng)汽車制動(dòng)效果，又實(shí)現(xiàn)了能量回收的功能，增加了電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程。6.續(xù)駛里程指電動(dòng)汽車在動(dòng)力蓄電池完全充電狀態(tài)下，以一定的行駛工況，能連續(xù)行駛的最大距離。二、新能源汽車類型與特點(diǎn)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)、純電動(dòng)汽車(BEV，包括太陽(yáng)能汽車)、氫能源動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車(FCEV)、其他新能源(如超級(jí)電容器、飛輪等高效儲(chǔ)能器)汽車等。新能源汽車類型二、新能源汽車類型與特點(diǎn)1.混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力汽車是指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來(lái)源——熱動(dòng)力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動(dòng)力源（電池與電動(dòng)機(jī)）的汽車，如圖1.1所示?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)主要是耗油量較低，同時(shí)在內(nèi)燃機(jī)的所有不利運(yùn)行范圍內(nèi)電機(jī)可以為其提供支持。取消了起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)（以現(xiàn)有的混合動(dòng)力車型為依據(jù)）。此外，制動(dòng)能量回收系統(tǒng)可以對(duì)制動(dòng)器磨損起到積極的影響（盡量減少現(xiàn)有的制動(dòng)器磨損）.（1）微混合動(dòng)力系統(tǒng)二、新能源汽車類型與特點(diǎn)1.混合動(dòng)力汽車初級(jí)混合動(dòng)力車輛，混合動(dòng)力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的起動(dòng)電機(jī)（一般為12V）上加裝了皮帶驅(qū)動(dòng)起動(dòng)電機(jī)。該電機(jī)為發(fā)電啟動(dòng)一體式電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率為2至3kW，用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，從而取消了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速，降低了油耗。由于電機(jī)功率和電壓較小，因此限制了制動(dòng)和滑行階段中能量回收利用的效率。（2）部分混合動(dòng)力傳統(tǒng)部分混合動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)的電壓會(huì)超過(guò)42V初級(jí)混合動(dòng)力車輛二、新能源汽車類型與特點(diǎn)1.混合動(dòng)力汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)工作時(shí)的電壓會(huì)超過(guò)42V。目前該系統(tǒng)中的部分電壓已經(jīng)超過(guò)160V。電機(jī)所提供的功率在10至15kW。部分混合動(dòng)力系統(tǒng)中的電機(jī)可以在車輛起步和制動(dòng)時(shí)可以為內(nèi)燃機(jī)提供支持。在一些部分混合系統(tǒng)中，當(dāng)高壓蓄能器處于足夠的充電狀態(tài)且以約50km/h的速度勻速行駛時(shí)可以停止為內(nèi)燃機(jī)提供燃油。此時(shí)僅使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，因此可以節(jié)省燃油。（3）全混合動(dòng)力系統(tǒng)初級(jí)混合動(dòng)力車輛二、新能源汽車類型與特點(diǎn)1.混合動(dòng)力汽車全混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)是可以在完全不啟動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的情況下進(jìn)行車輛起步和行駛。全混合動(dòng)力系統(tǒng)中部分高壓蓄能器的電壓超過(guò)200V。通過(guò)該系統(tǒng)車輛可以在起動(dòng)時(shí)使用純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，并且在高速加速時(shí)同時(shí)使用內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)所提供的扭矩。二、新能源汽車類型與特點(diǎn)2.純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車是以電池為儲(chǔ)能單元，以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車輛，如圖1.2所示。純電動(dòng)汽車特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)工藝相對(duì)比較成熟，行駛中，無(wú)廢氣排出，噪聲小，可以在用電低峰時(shí)充電平抑電網(wǎng)峰谷差。但是純電動(dòng)汽車還存在續(xù)駛里程較短、采用蓄電池及電機(jī)控制器使成本較高、充電時(shí)間長(zhǎng)和蓄電池壽命比較短的缺點(diǎn)。（1）氫氣燃料汽車二、新能源汽車類型與特點(diǎn)3.氫能源動(dòng)力汽車氫氣燃料汽車即以氫氣為能源的汽車，如圖1.3所示。氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)屬點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，可以由汽油機(jī)或柴油機(jī)改制。通常的氫氣使用方法有壓縮氫氣汽車、液化氫氣汽車和吸附氫氣汽車三種。（2）氫燃料電池電動(dòng)汽車二、新能源汽車類型與特點(diǎn)3.氫能源動(dòng)力汽車氫燃料電池電動(dòng)汽車是把氫輸入燃料電池中，氫原子的電子被質(zhì)子交換膜阻隔，通過(guò)外電路從負(fù)極傳導(dǎo)到正極，成為電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，質(zhì)子卻可以通過(guò)質(zhì)子交換膜與氧化合為純凈的水霧排出。氫能源動(dòng)力汽車的最大優(yōu)勢(shì)就是環(huán)保，汽車在行駛中不產(chǎn)生有害物質(zhì)排放。其次是氫氣在燃燒時(shí)比汽油的發(fā)熱量高、氫能汽車?yán)m(xù)駛里程長(zhǎng)、不需要對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大的改裝。二、新能源汽車類型與特點(diǎn)4.燃料電池電動(dòng)汽車燃料電池電動(dòng)汽車實(shí)質(zhì)上是電動(dòng)汽車的一種，如圖1.4所示，在車身、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等方面，燃料電池電動(dòng)汽車與普通電動(dòng)汽車基本相同，主要區(qū)別在于動(dòng)力電池的工作原理不同。燃料電池電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能、轉(zhuǎn)換效率高、排放達(dá)到零污染、車輛性能接近內(nèi)燃機(jī)汽車、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)。但是燃料電池也有一些不足限制其發(fā)展，主要缺點(diǎn)是缺點(diǎn)燃料種類單一、要求高質(zhì)量的密封、比功率還要進(jìn)一步提高、造價(jià)太高、需要配備輔助電池系統(tǒng)等。三、電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車的組成與傳統(tǒng)燃油汽車相比，在電器和車身上變化不大，但是在底盤上的傳動(dòng)系和驅(qū)動(dòng)上變化很大。電動(dòng)汽車在驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)方面組成包括電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)力傳動(dòng)等機(jī)械系統(tǒng)、完成既定任務(wù)的工作裝置等。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機(jī)汽車的最大不同點(diǎn)。電力驅(qū)動(dòng)及控制系統(tǒng)由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、電源和電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制裝置等組成。1．電動(dòng)車基本結(jié)構(gòu)電源為電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供電能，電動(dòng)機(jī)將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。目前，電動(dòng)汽車上應(yīng)用最廣泛的電源是鉛酸蓄電池，鎳鉻電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等，新型電源的應(yīng)用，為電動(dòng)汽車的發(fā)展開(kāi)辟了廣闊的前景。2．電源三、電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的作用是將電源的電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，通過(guò)傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)車輪和工作裝置。目前電動(dòng)汽車上廣泛采用直流串激電動(dòng)機(jī)、直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)（BCDM）、開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)（SRM）和交流異步電動(dòng)機(jī)等。3．驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置是為電動(dòng)汽車的變速和方向變換等設(shè)置的，其作用是控制電動(dòng)機(jī)的電壓或電流，完成電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。采用交流電動(dòng)機(jī)及其變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收控制更加方便。4.電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置三、電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，當(dāng)采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置的多數(shù)部件常常可以忽略。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可以帶負(fù)載啟動(dòng)，所以電動(dòng)汽車上無(wú)需傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的離合器。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換，所以電動(dòng)汽車無(wú)需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔。當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速控制時(shí)，電動(dòng)汽車可以忽略傳統(tǒng)汽車的變速器。在采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)汽車也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的差速器。5.傳動(dòng)裝置行駛裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩通過(guò)車輪變成對(duì)地面的作用力，驅(qū)動(dòng)車輪行走。它同其他汽車的構(gòu)成是相同的，由車輪、輪胎和懸架等組成。6.行駛裝置（3）全混合動(dòng)力系統(tǒng)初級(jí)混合動(dòng)力車輛三、電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)7.轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向裝置是為實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)彎而設(shè)置的，由轉(zhuǎn)向機(jī)、方向盤、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向助力裝置和轉(zhuǎn)向輪等組成。作用在方向盤上的轉(zhuǎn)向力，通過(guò)轉(zhuǎn)向軸和轉(zhuǎn)向機(jī)使轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪偏轉(zhuǎn)一定的角度，實(shí)現(xiàn)汽車的轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向助力裝置可以使轉(zhuǎn)向操縱更加輕便、安全。電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向助力裝置采用電動(dòng)機(jī)助力，助力的大小由控制器（ECU）根據(jù)扭矩傳感器、車速傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)信號(hào)通過(guò)輸出電流對(duì)助力電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，如圖1.5所示。（3）全混合動(dòng)力系統(tǒng)初級(jí)混合動(dòng)力車輛三、電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)9.空調(diào)電動(dòng)汽車空調(diào)驅(qū)動(dòng)能量來(lái)源于蓄電池，有別于傳統(tǒng)燃油汽車。由于作為驅(qū)動(dòng)能量來(lái)源的蓄電池能量有限，空調(diào)系統(tǒng)的能耗對(duì)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程有較大影響。所以和傳統(tǒng)燃油汽車相比，對(duì)電動(dòng)汽車空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能高效提出了更高要求。目前電動(dòng)汽車采用電動(dòng)壓縮機(jī)，如圖1.7所示。四、電動(dòng)汽車技術(shù)性能參數(shù)舉例馬車型汽車廂型汽車甲殼蟲(chóng)轎車船型汽車魚(yú)型汽車楔型汽車目錄導(dǎo)航第一節(jié)純電動(dòng)汽車概述第二節(jié) 新能源汽車基礎(chǔ)知識(shí)第三節(jié) 未來(lái)新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)（1）汽車總布置設(shè)計(jì)一、發(fā)展新能源汽車的意義新能源汽車對(duì)緩解我國(guó)目前十分嚴(yán)重的環(huán)境壓力，減少空氣污染，有著不可替代的作用?，F(xiàn)在中國(guó)的空氣污染已經(jīng)達(dá)到了讓我們必須解決的地步，霧霾天氣已經(jīng)嚴(yán)重影響到了人們的生產(chǎn)和生活，而汽車使用過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣是霧霾的產(chǎn)生的原因之一。人民既需要現(xiàn)代化的汽車產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也需要清潔的空氣。如何解決這種沖突，那么節(jié)能、環(huán)保的新能源汽車產(chǎn)業(yè)就是我們必須面對(duì)，必須要走的產(chǎn)業(yè)升級(jí)之路。二、我國(guó)電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件發(fā)展現(xiàn)狀和差距材料方面，我國(guó)動(dòng)力電池主要原材料資源豐富，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有保障。鋰離子電池負(fù)極材料已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)品性能處于國(guó)際先進(jìn)水平。磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)企業(yè)眾多，能滿足動(dòng)力電池使用的較少。但離子動(dòng)力電池隔膜材料已研發(fā)出樣品，性能有待改進(jìn)。鎳氫電池已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，產(chǎn)品銷量居世界前列。動(dòng)力電池及其成組技術(shù)方面，鋰離子電池已形成產(chǎn)品系列，能支持樣車和示范車型。鋰離子電池的安全性能指標(biāo)取得明顯進(jìn)步。鎳氫電池已形成產(chǎn)品系列，產(chǎn)品性能已有明顯提高，部分可與量產(chǎn)車型配套。國(guó)內(nèi)企業(yè)規(guī)劃擴(kuò)大投資，積極進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)備。1.我國(guó)電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件發(fā)展現(xiàn)狀二、我國(guó)電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件發(fā)展現(xiàn)狀和差距（1）整車產(chǎn)品在續(xù)駛里程、可靠性和工程化上仍落后于國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品。（2）整車總體尚處于樣車階段，未經(jīng)過(guò)多輪驗(yàn)證研究，未達(dá)到系統(tǒng)優(yōu)化和批量生產(chǎn)要求;零部件產(chǎn)業(yè)鏈未形成。（3）在核心技術(shù)上，如燃料電池堆和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)水平與國(guó)外存在較大差距(明顯落后于本田、豐田、巴拉德、通用)，技術(shù)研發(fā)進(jìn)展較為緩慢。（4）新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)方面存在的問(wèn)題。機(jī)電集成化在內(nèi)系統(tǒng)集成能力有待提升2.我國(guó)新能源汽車存在問(wèn)題（1）汽車總布置設(shè)計(jì)三、我國(guó)發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè)的對(duì)策與措施1.加強(qiáng)政府引導(dǎo)，完善政策扶持（1）要充分發(fā)揮政府的引導(dǎo)作用。進(jìn)一步完善新能源汽車配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，創(chuàng)造有利于新能源汽車發(fā)展和推廣應(yīng)用的商業(yè)化氛圍。（2）繼續(xù)出臺(tái)相關(guān)優(yōu)惠政策，激勵(lì)和支持新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的行為，對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)和關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)建設(shè)