新能源汽车技术介绍--同济大学XXXX12Final

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上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-1-提纲新能源汽车概述和国内外发展趋势SAIC新能源汽车发展思路及战略上汽“三电”核心技术和关键零部件技术开发实践上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-2-发展新能源面临的挑战和机遇汽车工业的迅猛发展于现代生活的影响是巨大的,不仅从根本上改变了人们的日常生活,对于中国工业的拉动作用以及对国家经济的快速发展都起到了非常重要的作用。325439532574865980107311931319143015502735095445876303112493315025174695747128439041367149715421703201721801862乘用车商用车单位:万辆10.4%2012F3.0%2011F9.5%2010F51.3%20098.1%8.3%9.4%7.2%18.4%24.1%增长率2015F2014F2013F200820072006汽车10.4%2012F3.0%2011F9.5%2010F51.3%20098.1%8.3%9.4%7.2%18.4%24.1%增长率2015F2014F2013F200820072006汽车汽车国内需求预测汽车国内需求预测年均增长:24.3%年均增长:24.3%年均增长:8.1%年均增长:8.1%20052010F2015F十二五期间年均增长:7.8%上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-3-发展新能源面临的挑战和机遇各国均开始实施汽车CO2排放法规,欧盟和美国分别提出了新车二氧化碳平均排放标准和新CAFÉ标准,来降低车辆排放和油耗标准;我国也正采取措施逐步限制和淘汰高污染车辆,控制能源消耗,已出台一系列强制性政策和标准,并正在讨论相应的奖罚措施;我国《节能与新能源汽车发展规划(2011~2020年)》征求意见稿中规定,中国节能与新能源汽车发展将由易及难、分两步实现目标:2015年主要阶段目标2020年主要阶段目标乘用车新车平均油耗水平5.9L/100km4.5L/100km乘用车新车平均CO2排放138g/km110g/km上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-4-发展新能源面临的挑战和机遇。变速箱电力电子驱动电机驱动技术机械驱动电力驱动内燃机蓄电池/电容燃料电池热机型动力电力型动力动力技术石油燃气类醚类醇类生物燃料氢气电网太阳能风能核能氢气动力能源石油能源多元化汽车动力系统发展趋势是汽车能源的多元化和汽车动力的电力化电力电力扭矩车轮上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-5-混合动力技术简介热机—电力混合型动力,在传统发动机外增加高能动力电池,本质上是一种节能技术方案而非新能源核心是通过结合电机与发动机的优点,提高能量利用效率,达到提高燃油经济性、降低排放目的上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-6-混合动力-高效节能、低排放的机理发动机排量减小,在需要时由电机助力(降低总油耗);怠速停车可关闭发动机(消除怠速能耗);针对工况,优化设计发动机(减小热损耗);发动机工作于高负荷、高效率区(减小热损耗);制动能量回收(减小制动损耗)。上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-7-混合动力-技术相对成熟的阶段性解决方案技术成熟度高,是目前可实现量产的绿色节能车型无需额外基础设施,不对传统汽车产业链产生颠覆性冲击有效节能,延缓能源危机,为人类争取寻找替代能源的时间可替代燃料柴油机汽油机电动车混合动力技术CNG直喷直喷稀薄燃烧可变正时纯电动燃料电池上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-8-混合动力汽车的分类型式(1)串联式(serial)(2)并联式(parallel)(3)混联式(serioparallel)(4)复合式(parallelserial)上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-9-不同混合度的典型车型举例起停Start-stop奇瑞BSG丰田Prius荣威750弱混MicroHybrid中混MildHybrid强混StrongHybrid君越混合动力插电强混Plug-inHybrid通用Volt三菱i-MiEV纯电动EV上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-10-最新竞争状态混合度微混弱混中混强混插电纯电动技术方案起停电机带驱动启动发电机(BSG)曲轴集成启动发电机(ISG)双模式电驱动系统串/并混联纯电动系统电压(V)1236120-144288-500电驱动功率(kW)2.524-61515-2020-4020-5050-150CO2降低2.5-5%2.5-20%6-25%20-40%50%?功能发动机起停+++++++++++++++++--再生制动++++++++++++++电机助力+++++++++++++++++++发动机工作点优化+++++++++++N/A驻坡和坡起+++++++++++市区纯电行驶里程+++++++++++增强的ESP功能+++++动力电池++++++++++++++++++外接充电++++++BMWCITROENSaturnCrown奇瑞A5君越GM2010HONDA荣威750中混PORSCHEVWHyundaiAUDIGM/DC/BMWAHS2LEXUSPriusEscapeFORDNISSANGMVoltPeugeot比亚迪Tesla荣威550插电强混荣威纯电动车奇瑞A5长安CV9上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-11-混合动力-产业化前需解决的问题如何平衡车辆增加成本与燃油节约费用之间的关系已成为能否大规模推广混合动力的关键因素混合动力系统方案:功能弱混中混强混起停模式微混模式轻混模式中混模式全混模式插电起动/停止++++++再生制动0++(+)+++++++发动机效率优化00++(+)+++++纯电动能力000++++++车载电功率占总功率的比例5%10%10%-15%15%-30%30%50%节油效果5%7%10%-20%15%-30%25-40%50%单车物料成本增加1500-10000元20000-50000元6-10万元10万元上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-12-代用燃料简介类别代用燃料技术特点注释燃气类(LPG/CNG/LNG)仍用传统内燃机热机型动力方式(卡诺循环)采用特性及成分接近传统汽车燃料的非石油碳氢化合物替代可实现部分或完全替代,但不能摆脱对化石能源的依赖,且不可再生可一定程度上减少排放,但不能实现零排放可利用传统内燃机,但需新增能源基础设施投资技术趋于成熟,液化气汽车和天然气汽车总量已达28万台,液化气发动机主要应用于出租车上,天然气发动机主要应用于公交车上。醇类(甲醇/乙醇)甲醇可从煤制取,成本低廉,但存在毒性问题。我国目前主要采用粮食制乙醇,在我们耕地资源匮乏、粮食供应紧张的国情下,不适合大规模推广。醚类(二甲醚)非常适合压燃式发动机,是柴油发动机理想的替代燃料,生产二甲醚的甲醇可用煤为原料获得。油类(生物柴油、煤制油)生物柴油发动机可以减少废气污染和颗粒物排放,常用的油料作物主要有大豆和油菜籽,不适合中国国情。煤制油的能源消耗和二氧化碳排放显著高于传统汽油车,且制取中对水资源消耗过大。上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-13-燃料电池简介燃料电池单元燃料电池电堆燃料电池系统燃料电池是一种新型发电装置,由氢气和氧气的聚合反应产生电能燃料电池的燃料是氢气和空气中的氧气,唯一的排放物是纯净水燃料电池发动机结构中只有气体的流动,没有机械的运动,是最理想的车用发动机上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-14-成本问题-采用贵金属铂(Pt)作为催化剂,目前用量1.3-1.5g/Kw;目前国内燃料电池堆成本达到约8000元/千瓦,以此估算,荣威燃料电池轿车使用的55Kw燃料电池系统成本将达到60多万元耐久性问题-当前国内燃料电池系统寿命估计不足1000小时,国际先进燃料电池寿命约2000小时左右;而实现燃料电池产业化的目标寿命需超过5,000小时,尚存在差距可靠性问题-目前广泛采用的全氟磺酸质子交换膜,在不同环境下将易导致膜内水的缺失或结冰,影响燃料电池性能。因此,冬、夏季极易导致燃料电池系统运行不稳定安全性问题-燃料电池汽车不但有高电压(300V)动力线,而且还有高压储氢系统(高达75MPa),高压电和氢安全问题相当突出技术及成本问题(Technicalknow-how&Cost):燃料电池-产业化前需解决的问题上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-15-纯电动汽车特点采用纯电机驱动方式。以车载储能电池为能量来源。理论上可实现完全零排放。需充电设施支持。关键是电池系统解决方案要满足性能、寿命、安全、成本的综合要求,挑战巨大!上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-16-技术参数IMiEV性能整备质量(kg)1220座位(人)4最高速度(km/h)130续驶里程(km)160电机最大功率(Kw)47电池种类锂电池额定电压(V)330能量(Kwh)16国外电动车-IMiEV*运动版含2个20kw轮毂电机上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-17-技术参数BYDE6性能整备质量(kg)2010-2175座位(人)5最高速度(km/h)160续驶里程(km)300电机*最大功率(Kw)75/160(前电机)45(后电机)电池种类磷酸铁锂电池额定电压(V)320能量(Kwh)60国内电动车-比亚迪E6*据宣传,该车具有四种电机组合模式,分别为75(前)/75(前)与40(后)/160(前)/160(前)与40(后)上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-18-新能源汽车产业化发展趋势-混合动力/纯电动上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-19-各国新能源汽车发展趋势展望主要国家发展方向代表车型美国插电Volt,Fisker,…日本强混/电动车Prius,Leaf/i-MiEV欧洲高性能电动小车MiniE,SmartFortwo中国中混→插电+电动车Roewe750,Roewe550,E6,…上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-20-提纲新能源汽车概述和国内外发展趋势SAIC新能源汽车发展思路及战略上汽“三电”核心技术和关键零部件技术开发实践上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-21-上汽新能源汽车发展思路敢闯世界新技术起跑线,在开放条件下,以我为主,充分利用国际国内资源,产学研相结合,在新能源汽车关键技术领域提高核心研发能力,培养研发团队,并形成本土零部件供应链,为在汽车工业下一轮竞争中形成核心能力做好充分准备。上海汽车集团股份有限公司乘用车公司SAICMotorPassengerVehicleCo.-22-贯彻国家能源战略,瞄准汽车驱动电力化趋势,在推动燃

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