新能源汽车技术第1章

规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第1页第1章绪论1.1新能源汽车的定义和分类1.2发展新能源汽车的必要性1.3新能源汽车发展现状1.4新能源汽车车型分析1.5新能源汽车技术路线及关键技术规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第2页1.1新能源汽车的定义和分类1.1.1新能源汽车的定义2009年6月17日工信部出台的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，再一次对新能源汽车做出了明确的定义：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。非常规的车用燃料指除汽油、柴油、天然气(NG)、液化石油气(LPG)、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚之外的燃料。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第3页1.1.2新能源汽车的分类新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其它新能源汽车等。1．纯电动汽车纯电动汽车(BladeElectricVehicles，简称BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第4页1.1.2新能源汽车的分类2．增程式电动汽车增程式电动汽车是一种配有地面充电和车载供电功能的纯电驱动的电动汽车，其运行模式可以根据需要处于纯电动模式、增程模式或混合动力模式，是介于纯电动汽车和混合动力汽车之间的一种过渡车型，具有纯电动汽车和混合动力汽车的特征，有人把它划分为纯电动汽车范畴，也有人把它划分为混合动力汽车范畴，认为它是一种插电式串联混合动力汽车。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第5页1.1.2新能源汽车的分类3．混合动力汽车混合动力汽车（HybridElectricVehicle，简称HEV）是指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，混合动力汽车有多种形式。混合动力汽车一般又分为普通混合动力汽车和插电式混合动力汽车。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第6页1.1.2新能源汽车的分类4．燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车（FuelCellElectricVehicle，简称FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下，在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第7页1.1.2新能源汽车的分类5．氢发动机汽车氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料是柴油或汽油，氢发动机使用的燃料是气体氢。氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染、零排放、储量丰富等优势。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第8页1.1.2新能源汽车的分类6．其它新能源汽车其它新能源汽车包括使用超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车。目前在我国，新能源汽车主要是指纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车。其中混合动力汽车主要是指插电式混合动力汽车，普通混合动力汽车被划分为节能汽车。因此，目前新能源汽车都没有规模化量产，有的有销售但未规模化，如纯电动汽车和插电式混合动力汽车，有的还处于研发阶段，如燃料电池电动汽车。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第9页1.2发展新能源汽车的必要性能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车产业面对的共同挑战，各国政府及产业界纷纷提出各自发展战略，积极应对，以保持其汽车产业的可持续发展，并提高未来的国际竞争力。新能源汽车已成为21世纪汽车工业的发展热点。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第10页1.2.1能源短缺据石油巨头英国石油公司(BP)发布的《世界能源统计年鉴2012》显示，截至2011年底，全球石油储量约1.653万亿桶，比2010年增加8.3%，若按照现在全球每天非常保守0.8亿桶的耗速来看，当前世界石油储量可供全球消费54年。从储量上看，世界上排名前10名的国家和地区依次是：沙特阿拉伯，362亿吨；加拿大，184亿吨；伊朗，181亿吨；伊拉克，157亿吨；科威特，138亿吨；阿联酋，126亿吨；委内瑞拉，109亿吨；俄罗斯，82亿吨；中国，60亿吨；利比亚，54亿吨。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第11页1.2.1能源短缺我国是一个能源短缺的国家，但却是一个能源消费大国，仅次于美国。2011年我国石油消费量达到4.6亿吨，成为世界第二大石油消费国。目前，我国人均石油消费量为世界平均水平的60%，石油占一次能源消费比重仅为18%，低于世界平均水平(33%)，预计未来我国石油消费仍将持续稳定增长，处于上升通道。石油在交通领域的消费逐年增长。据预测，到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。美国能源部预测，2020年以后，全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口，2050年的供需缺口几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第12页1.2.1能源短缺目前世界汽车保有量突破10亿辆，预计到2030年全球汽车保有量将突破20亿辆，主要增量来自发展中国家，其中中国增速全球第一。我国汽车产量逐年增加。2012年我国汽车产销双双突破1900万辆，再次突破记录，增速都超过了4%，蝉联世界第一，中国成为世界第一大汽车生产大国和第一新车销售市场。我国汽车保有量增加迅速。至2011年8月底，我国汽车保有量突破1亿辆，居世界第二位。预计到2020年，全国汽车保有量将达到2亿辆，由此带来的能源安全问题将更加突出。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第13页1.2.1能源短缺汽车消费的快速增长导致石油消耗加速增长。中国机动车燃油消耗量约占全国总油耗的1/3以上，这也使得中国石油对外依存度每年都在不断攀升。据统计，目前汽车用汽柴油消费占全国汽柴油消费的比例已经达到了55%左右，每年新增石油消费量的70%以上被新增汽车所消耗。我国经济持续快速发展，对石油资源的需求激增，能源供需矛盾日益突出，对进口石油的依赖度不断提高。2011年我国石油对外依存度达到56.5%，比2010年上升了1.7个百分点。2013年我国石油对外依存度将达60%左右。国际能源机构预测，随着越来越多中国消费者购买汽车，到2030年，中国石油消耗量的80%需要依靠进口。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第14页1.2.2环境污染燃油汽车在行驶过程中会产生大量的有害气体，不但污染环境，还大大地影响人类健康。汽车尾气排放的主要污染物为一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）、铅（Pb）、细微颗粒物及硫化物等。这些一次污染物还会通过大气化学反应生成光化学烟雾、酸沉降等二次污染物。据统计，全球大气污染42%源于交通车辆产生的污染。随着城市机动车数量的快速增长，机动车排气污染已成为城市大气污染的主要贡献者。一些城市机动车排放的污染物对多项大气污染指标的贡献率已达到70%以上。机动车排放污染已对城市大气污染构成了严重威胁。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第15页1.2.2环境污染最近，浓浓雾霾遮蔽中国中东部地区。环保部门的数据则显示，跟随大雾笼罩的范围，从华北到中部乃至黄淮、江南地区，都出现了不同程度的污染和严重污染。尤其是北京、天津、石家庄等城市由于低空近地面的空气污染物久积不散，主城地区连续出现空气质量重度污染和严重污染，包括PM2.5、PM10、硫酸或硝酸盐等主要污染物徘徊在较高、超标浓度水平，形成严重的雾霾天气，严重影响了人们的身心健康和日常出行，引起了全社会的广泛关注，机动车是雾霾形成的重要因素之一。因此，必须研究改善城市机动车排放污染的对策和措施。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第16页1.2.2环境污染降低和控制机动车排放污染物的主要措施有：(1)不断完善和升级汽车油耗标准通过制定和实施汽车油耗标准法规，逐步提高汽车油耗水平。近年来，我国汽车行业相关油耗标准不断升级，随着汽车油耗标准法规水平升级，到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下；商用车新车燃料消耗量将接近国际先进水平。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第17页1.2.2环境污染(2)不断完善和升级汽车排放标准通过制定和实施汽车排放标准法规，逐步提高汽车排放技术水平，降低汽车尾气排放。近年来，我国汽车行业排放标准不断升级。轻型汽油车单车碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）国IV排放限值较国I下降81%；重型柴油车单车碳氢化合物国IV排放限值较国I下降58%，氮氧化物下降56%，颗粒物（PM）下降94%。北京市制定严格的地方标准加强对机动车尾