電動汽車緒論

第1章緒論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(shù)路線及關(guān)鍵技術(shù)1.1新能源汽車的定義和分類新能源汽車：是指采用非常規(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），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。

新能源汽車包括：1.混合動力汽車（HEV）：以車載多能源為動力2.純電動汽車（EV）（包括太陽能汽車）：以車載蓄電池為動力3.燃料電池電動汽車（FCEV）：以燃料電池為動力4.氫發(fā)動機汽車5.其他新能源（如高效儲能器如超級電容器、飛輪電池、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。2014年上半年國內(nèi)新能源汽車生產(chǎn)20692輛，銷售20477輛，同比增長2.3倍和2.2倍，產(chǎn)銷量已超過去年全年。其中純電動汽車產(chǎn)銷分別完成1.2185萬輛和1.1777萬輛，插電式混合動力汽車產(chǎn)銷分別完成8507輛和8700輛。一個樂觀的預期是，今年新能源汽車的銷量可能會突破5萬輛，這意味著將是去年銷量的3倍。按照財政部、科技部、工信部、國家發(fā)改委的要求：2013年—2015年，蘭州市累計推廣新能源汽車應(yīng)不低于5000輛；推廣應(yīng)用的車輛中外地品牌數(shù)量不得低于30%；政府機關(guān)、公共機構(gòu)等領(lǐng)域車輛采購要向新能源汽車傾斜，新增或更新的公交、公務(wù)、物流、環(huán)衛(wèi)車輛中新能源汽車比例不低于30%。1.2發(fā)展新能源汽車的必要性1.資源短缺全世界汽車的保有量已經(jīng)突破10億輛，中國已經(jīng)突破1億輛，預計到2020年超過2億輛。按照目前的探明的能源儲備和消耗速度，現(xiàn)有石油能維持大概50年。

2013年我國對外石油依存度達到60%，能源安全需要格外關(guān)注。2.環(huán)境污染3.溫室效應(yīng)

據(jù)測算全世界10億輛汽車每年向大氣排放100億噸以上的二氧化碳、七億噸的一氧化碳、1.5億噸的碳氫化合物、0.8億噸的氮氧化合物。2013年底我國汽車保有量達1.37億輛，全國有31個城市的汽車數(shù)量超過100萬輛，其中8個城市汽車數(shù)量超過200萬輛。北京市汽車超過500萬輛。據(jù)分析，北京市中心區(qū)二氧化硫濃度日超標率達10%至15％，一氧化碳和氮氧化合物濃度日超標率達60％至70％，最大濃度時大氣污染超過國家二級標準1至3倍。上海市機動車排放的碳氫化合物占總排放量56％以上：氮氟化合物占20％以上。汽車污染已成為世界性公害，其對于溫室氣體濃度增加的“貢獻”不容忽視。汽車的內(nèi)燃機實際上是一座小型化工廠，消耗大量石油資源。汽油燃爆后產(chǎn)生驅(qū)車動力，同時也產(chǎn)生了許多復雜的化學反應(yīng)，排放出大量溫室氣體，加劇了溫室效應(yīng)。汽車每燃燒1公斤汽油排出3.08公斤的二氧化碳。當二氧化碳含量升高時，會增強大氣對太陽光中紅外線輻射的吸收，阻止地球表面的熱量向外散發(fā)，使地球表面的平均氣溫上升。這就是所謂的溫室效應(yīng)。1.3新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀基于全球范圍日益嚴峻的能源形勢和環(huán)保壓力，各國都把發(fā)展新能源汽車作為提高產(chǎn)業(yè)競爭力，保持經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。目前日本、歐美走到了世界的前列，著重發(fā)展混合動力、純電動、燃料電池三種電動汽車，并取得了長足進步。電動汽車是與燃油汽車相對應(yīng)的，1881年就出現(xiàn)了電動汽車。在20世紀20年代達到了鼎盛時期，美國的電動汽車保有量占到40%（這一階段的發(fā)展主要得益于電動汽車比燃油汽車簡單，只需配備電動機和蓄電池，制造較燃油汽車容易，同時當時燃油汽車性能較差，啟動困難，所以發(fā)展較快）。在上世紀后幾十年，汽車保有量的劇增導致環(huán)境污染加劇，同時由于石油資源將逐步枯竭以及及燃油價格上升等因素推動各國尋找更加清潔，高效，可持續(xù)發(fā)展的交通工具。隨著各種高性能蓄電池和高效率電機出現(xiàn)，人們把目光又轉(zhuǎn)向了零污染或超低污染排放的電動汽車。各國相繼投入大量的人力物力進行研發(fā)，一批高性能的電動汽車逐步誕生?；旌蟿恿﹄妱悠嚕杭夹g(shù)逐步成熟、已經(jīng)進入式巡航競爭期，率先實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。（如日本的普銳斯），混合動力汽車在日本的銷售已占到汽車銷售量的10%。日本政府對購買燃料電池汽車的消費者提供補貼，每臺車補貼200萬日元(折合人民幣約12萬元)。2013年7月3日報道，豐田公司3日發(fā)布消息稱，普銳斯的全球累計銷量已于6月底突破300萬輛。自1997年12月首代普銳斯開始發(fā)售以來，共歷時15年6個月。普銳斯在1.8L汽油發(fā)動機和功率為60kW的永磁交流電機配合下，普銳斯能輕松達到4.3L百公里油耗的佳績。廣汽豐田凱美瑞混合動力版：廠商指導價：32-35萬最大功率：110KW油電混合動力系統(tǒng)，最大功率將達到140kW最大扭矩：187N.m油電混合動力系統(tǒng)，最大扭矩將達到270N.m排量：2.4L綜合工況油耗：6.2L國家購車補貼：5萬0-100km/h加速時間：9.5美國對電動汽車充電樁建設(shè)實施聯(lián)邦補貼。修建每座充電樁可享受30%的財政補貼，限額為3萬美元（約合人民幣18.66萬元）。其次，在購買純電動汽車、混合動力電動汽車、燃料電池電動汽車方面都享受一定的財政補貼或者是退稅優(yōu)惠。如美國給購買插電式電動汽車的個人最高減稅可達7500美元。法國、德國等國家也在大力發(fā)展新能源汽車，這些大大推動了電動汽車技術(shù)的發(fā)展。我國電動車的發(fā)展：國家高度重視，把電動車發(fā)展放到了戰(zhàn)略層面“863”計劃，政府投入巨資，的組織高效、科研院所、汽車企業(yè)進行四位一體的研發(fā)。提出了“三縱”“三橫”的的研發(fā)布局，三縱指的是HEV、EV、FCEV，三橫指的是電池和電池管理系統(tǒng)、電動機驅(qū)動系統(tǒng)、多動力源總成控制系統(tǒng)。在技術(shù)研發(fā)的同時，我國在“九五”期間就開始制定純電動汽車標準，“十五”期間著手制定混合動力電動汽車標準，“十一五”期間制定燃料電池電動汽車標準。而目前，為推動電動汽車商業(yè)化發(fā)展，我國正加快制定相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)標準。地處深圳的比亞迪在全世界率先推出插電式混合動力乘用車，也就是比亞迪Ｆ３ＤＭ雙模轎車。這款車裝備了純電動和油電混合兩種驅(qū)動模式，純電動模式充滿電可以行駛１００公里。比亞迪Ｅ６純電動汽車續(xù)航里程可以達３００公里，在全世界處于領(lǐng)先地位。目前已有４０輛Ｅ６純電動出租車在深圳投入試運營。在電動汽車方面，深圳已經(jīng)走在全國前列。

杭州、北京、上海也有不錯的發(fā)展基礎(chǔ)。工業(yè)信部牽頭的《汽車與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》(2011-2020年)草案(下稱《規(guī)劃》)建議，未來十年，中央財政拿出超過1000億元的巨額資金，用以扶持節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。這1000億已經(jīng)規(guī)劃至關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、示范推廣、核心零部件研發(fā)、試點城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等各領(lǐng)域。同時，中央財政將設(shè)立專項補貼資金，促進消費者買純電動車、充電式混合動力汽車，同時車輛購置稅、車船稅等將減免征收。國家對純電動車補貼：補貼細則：根據(jù)動力電池組能量，按3000元/千瓦時給予補貼，最高補貼達6萬元。技術(shù)規(guī)格：工況法續(xù)駛里程要超過100公里；動力電池等主要部件壽命要超過10萬公里；車載電源電量充滿的時間要低于7小時；快速充電至80%電量的時間低于0.5小時；電能量消耗率低于0.16kWh/km。發(fā)展現(xiàn)狀：比亞迪純電動E6出租車在深圳試運行，純電動車對電池容量、電池穩(wěn)定性、電池安全性和充電站密度要求很高。國家對混合動力電動汽車的補貼：補貼細則：根據(jù)動力電池組能量，按3000元/千瓦時給予補貼，最高補貼達6萬元。技術(shù)規(guī)格：在純電動模式下，乘用車以每小時60公里的速度勻速行駛里程超過70公里；城市公交客車在每小時40公里的勻速行駛狀態(tài)下，行駛里程超過50公里；主要部件壽命，乘用車超過10萬公里，城市公交客車超過8萬公里。發(fā)展現(xiàn)狀：受制充電基礎(chǔ)設(shè)施缺乏，目前，國內(nèi)僅比亞迪F3DM在深圳有售。國資委組建“新能源汽車央企大聯(lián)盟”在2010年8月誕生，其目標是“到2012年，聯(lián)盟對新能源汽車領(lǐng)域投資將增至1000億元。”主要投資方向為技術(shù)研發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。同時，國內(nèi)車企的投資計劃也開始升級，江淮宣布了投資高達300億、目標產(chǎn)能百萬輛的新能源汽車計劃。奇瑞、一汽、比亞迪、長安等企業(yè)都在加快電動汽車的研發(fā)，目前都取得了一些成績。通過奧運會、世博會等平臺展示了一批電動汽車。丹麥館官方用車，丹麥王儲的接待用車（燃料電池）——志翔HEV目前，新能源汽車難以大規(guī)模推廣的兩大原因，一是價格高，二是充電難。為了解決價格過高的問題，美國、日本等國政府都對新能源汽車的購買者給予財政補貼，美國的補貼標準是７５００美元，折合５萬多人民幣，日本對純電動汽車的補貼標準比美國還高出許多。我國也有相關(guān)的補貼，但價格優(yōu)勢還是沒有形成。雖然新能源汽車使用成本要低得多，但一次性購買成本高。許多消費者可能因為這個原因，即使有補貼也不積極購買。美國家庭一般都有車庫，汽車充電沒有問題。而中國汽車用戶充電是個大問題。在沒有完善的充電基礎(chǔ)設(shè)施之前，插電式混合動力和純電動汽車很難得到大規(guī)模推廣。電動汽車與內(nèi)燃機汽車的比較項目純電動汽車燃料電池電動車混合動力電動車內(nèi)燃機汽車尾氣排放無無少量多能量來源廣較窄廣窄能量轉(zhuǎn)換率高高適中低高效工況區(qū)范圍寬寬適中窄能量回收（再生制動）有有有無行駛里程短適中較長長電動汽車優(yōu)點：1）運行成本低（純電動汽車運行成本大概是燃油汽車1/5）2）環(huán)保（EV是零排放）3）節(jié)能及能源多樣化及綜合利用4）可持續(xù)發(fā)展5）結(jié)構(gòu)簡單，維護方便電動汽車缺點：1）價格昂貴一輛續(xù)駛里程為150公里的普通轎車為例，大概要裝備30千瓦時的電池組。價值10萬元。2）技術(shù)有待完善3）配套建設(shè)薄弱截止2011年底，國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)共建成約1.6萬個充電樁，不到2015年目標的5%。4）安全性可靠性不能與燃油汽車相比較2012年5月26日凌晨，一輛紅色GTR跑車在深圳濱海大道與一輛比亞迪電動出租車發(fā)生碰撞，飛速的撞擊導致這輛出租車瞬間起火，比亞迪內(nèi)的三個人在大火中喪生；2011年4月發(fā)生在杭州街頭的電動出租車自燃事故。以比亞迪E6電動出租車為例（純電動）：

該車是深圳市重點支持的環(huán)?？萍柬椖?，該公司于今年2010年5月份就開始了E6電動出租車的試運營，首批上路只有10輛車，現(xiàn)在逐步增加。中速充電機和銀行自動提款機差不多，成本要10多萬元，充滿一車需要1個多小時，慢充機也就像碎紙機那么大，成本大概上萬元，充電時間延長到4個小時?？鞗_大概需要15分鐘就可以充電80%。以標志3008比較：排量：1.598最大功率：115KW最大扭矩：240N/M0-100加速時間9.5油耗：7.7L最高車速：202長寬高：4365*1837*1639軸距：26132012款e6先行者：e6先行者的到來，標志著純電動汽車已經(jīng)進入我們現(xiàn)實生活。據(jù)銷售人員介紹，比亞迪e6先行者主要將在深圳市場銷售，同時消費者購車可享受12萬元的現(xiàn)金補貼（國家補貼6萬+深圳政府補貼6萬），購車需提前預定。廠商指導價：36.98萬最大功率(kw/rpm)：90最大扭矩(n.m/rpm)：450整車整備質(zhì)量(kg)：2295最高車速(km/h)：140連續(xù)行駛里程：300公里TESLAMODELS，，電動機的最大功率316kw，最大扭矩600Nm，由于采用純電驅(qū)動，充電過程是必不可少的。特斯拉可以采用兩種充電方式即常說的快充和慢充。400V超級充電樁充電可在20分鐘內(nèi)充電50%，續(xù)航里程能夠增加近180公里，從0至完全充滿，采用快速充電大約需要1個小時左右的時間。此外車主還可以選擇普通的充電樁和移動充電包的方式對車輛進行慢速充電。F3DM：廠商指導價：14.88-18萬最大功率：50KW最大扭矩：90N.m最高車速：150km/h排量：1.0L綜合工況油耗：2.7L國家購車補貼：8萬（國家5萬+深圳3萬）0-100km/h加速時間：10.5通用Hy-wire

氫動三號由200塊相互串聯(lián)在一起的燃料電池塊組成的電池組產(chǎn)生電力，通過68升的氫氣儲存罐向燃料電池組提供氫氣。電池組所產(chǎn)生的電能輸入電動機后，通過功率為60千瓦/82馬力三相異步電機驅(qū)動車輛行駛，并幾乎不產(chǎn)生任何噪音。氫儲存罐分為兩種，一種罐內(nèi)儲存的是溫度為-253°C的液態(tài)氫，另一種罐內(nèi)儲存的是承受最高壓力可達700Pa的高壓氫氣。一次充氣行駛里程分別可達400公里和270公里清華大學先后研發(fā)了5KW的燃料電池游覽車，15kw的輕型客車等。清華大學、上海神力公司、中科院大連化學物理研究所等單位2002共同研制了我國第一輛燃料電池大客車。該車總質(zhì)量14t，車長11m，共有30+1個座位，使用壓縮空氣（氣罐置于車頂）作為燃料，電池采用質(zhì)子交換膜燃料電池，輸出功率為100kw，輔助電池容量