第1章新能源汽车概述

新能源汽车2011年7月第1页目录第1章新能源汽车概述第2章新能源汽类型第3章电动汽车储能装置第4章电动汽车电机驱动系统第5章电动汽车的能量管理与回收系统第6章电动汽车充电技术第7章新材料和新技术应用第2页第1章新能源汽车概述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与趋势第3页1.1.1新能源汽车的定义新能源汽车英文为“Newenergyvehicles”，我国2009年7月1日正式实施了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，明确指出：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。第4页1.1.2新能源汽车的分类新能源汽车包括的范围较广，一般可分为电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车和氢燃料汽车等。1．电动汽车电动汽车包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆；混合动力电动汽车是指同时装备两种动力源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车；燃料电池电动汽车是采用燃料电池作电源的电动汽车。第5页1.1.2新能源汽车的分类2．气体燃料汽车气体燃料汽车是利用可燃气体作能源驱动的汽车。汽车的气体代用燃料种类很多，常见的有天然气和液化石油气。根据汽车使用可燃气体的形态不同，燃料可分为三种：压缩天然气CNG（CompressedNaturalGas），主要成分为甲烷；液化天然气LNG（LiquefiedNaturalGas），甲烷经深度冷冻液化；液化石油气LPG（LiquefiedPetroleumGas），主要成分是丙烷和丁烷的混合物。第6页1.1.2新能源汽车的分类3．生物燃料汽车燃用生物燃料或燃用掺有生物燃料之燃油的汽车称为生物燃料汽车，与传统汽车相比，结构上无重大改动，排放总体上较低，包括乙醇燃料汽车和生物柴油汽车等。4．氢燃料汽车氢燃料汽车是以氢为主要能量驱动的汽车。一般汽车是使用汽油或柴油作为内燃机的燃料，而氢燃料汽车则是使用气体氢作为内燃机的燃料。氢内燃机在汽车上的应用方式又有3种：纯氢内燃机、氢/汽油双燃料内燃机、氢-汽油混合燃料内燃机。第7页1.2发展新能源汽车的必要性1.2.1石油短缺1.2.2环境污染1.2.3气候变暖第8页1.2.1石油短缺在上海首发的2010年《BP世界能源统计》显示，截至2009年底，全球已探明石油储量为13331亿桶，以2009年的开采速度，可开采45.7年。以同样的方式计算，现有天然气储量能满足62.8年的开采，而煤炭储量可开采119年。第9页世界汽车保有量增长预测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。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%。机动车排放污染已对城市大气污染构成了严重威胁。因此，必须研究改善城市机动车排放污染的对策和措施。第10页1.2.3气候变暖能源的大量消耗带来温室气体排放问题。二氧化碳是全球最重要的温室气体，是造成气候变化的主要原因，而它主要来自化石燃料的燃烧。据世界上许多科学家预测，未来50~100年人类将完全进入一个变暖的世界。由于人类活动的影响，温室气体和硫化物气溶胶的浓度增加过快，未来100年全球平均地表温度将上升1.4℃~5.8℃，到2050年我国平均气温将上升2.2℃。气候变化风险加剧。交通领域二氧化碳排放成为关注重点。据IEA估计，汽车二氧化碳总排放量将从1990年的29亿吨增加到2020年的60亿吨。汽车对地球环境造成了巨大影响。第11页1.3新能源汽车发展现状及趋势在汽车一百多年的发展历史中，为能源危机所迫，人类另寻出路开始研发新能源汽车，新能源汽车量产的历史只有十余年。面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力，近年来，世界主要汽车生产国都把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大战略举措，新能源汽车成为市场新的增长点。目前，新一轮的新能源汽车研发、示范和产业化已经开始，而且得到各国政府和企业的高度重视。第12页1.3.1国外新能源汽车发展现状1．美国发展电动汽车等各种新能源车，对于汽车大国美国来说，早在150年前就不是新话题。美国人托马斯·达文波特1834年就制造出第一辆直流电机驱动的电动汽车并获专利。在早期的美国汽车消费市场上，电动汽车还曾与蒸汽车和内燃机车三分天下。但随着美国得克萨斯州石油的开发和内燃机技术大大提高，电动汽车渐失优势，从此停滞大半个世纪。如今石油资源紧缺、大气污染严重，以电动汽车为中心的新能源汽车才重受关注。第13页1.3.1国外新能源汽车发展现状通用、福特和克莱斯勒三大品牌曾是美国汽车市场的领导者，近年来，尤其是国际金融危机发生以来，此格局发生了很大变化，日系、欧系、甚至是韩系车在美国市场步步为营，再加上石油资源压力和日益盛行环保要求，美国开始在新能源汽车领域发力。当前国际上车用替代燃料发展主要是乙醇和生物柴油等非化石类燃料，美国一直致力于提高乙醇以及生物柴油等可再生资源的使用量。第14页1.3.1国外新能源汽车发展现状2007年1月24日，时任美国总统布什发表国情咨文，宣布了替代能源和节能政策，提出美国努力在未来10年之内将汽油使用量降低20％。为此，政府也对生产燃料乙醇制定了优惠政策。同时，美国政府也鼓励以混合动力电动汽车为代表的其它新能源汽车的使用。美国的混合动力电动汽车在2004年前后进入商业化推广阶段，2007年5月初，美国国内收入局(IRS)调整针对环保车辆的税收优惠措施，规定消费者购买通用汽车、福特、丰田、日产等公司生产的符合条件的混合动力车，可以享受到250～2600美元不等的税款抵免优惠。第15页1.3.1国外新能源汽车发展现状推动新能源汽车发展是奥巴马政府能源政策的组成部分。希望通过发展和利用新能源，使美国摆脱对海外石油的过度依赖。通过进一步制定严格的汽车燃油排放标准和新能源汽车政策，以及通过政府采购节能汽车，消费者购买节能汽车减税，设立新能源汽车的政府资助项目，投资促进新能源汽车基础设施建设等策略，美国政府进一步推动汽车产品朝着“小型化”和“低能耗”的方向发展。第16页1.3.1国外新能源汽车发展现状在奥巴马签署生效的经济刺激计划中，把充电式混合动力电动汽车，作为刺激经济和拯救汽车业的一张王牌。在他的倡导下，联邦政府为推进充电式混合动力电动汽车计划，在短短几个月内紧锣密鼓地出台了一系列强力措施，斥资140亿美元支持动力电池、关键零部件的研发和生产，支持充电基础设施建设，消费者购车补贴和政府采购。美国还设立了一个总量为250亿美元的基金，以低息贷款方式支持厂商对节能和新能源汽车的研发和生产，目标是每年汽车燃油经济性提高一倍。日产和福特公司分别获得59亿和16亿美元的贷款，成为该基金的第一批受益者。第17页1.3.1国外新能源汽车发展现状驱动混合动力电动汽车行驶的电池组技术是需要突破的关键。美国能源部将设立20亿美元的政府资助项目，用以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。为此，道氏化学、韩国LG等四家电池制造商宣布了在密歇根州的投资计划，总额达17亿美元，它们也相应得到了总额5.4亿美元的税收优惠。这一揽子计划形成了美国新能源汽车产业化和市场化的第一推动力。所有新能源政策，更加明确了研发汽车新产品的方向和目标。预计到2012年，美国联邦政府购车中一半是充电式混合动力电动汽车或纯电动汽车，到2015年，美国本土将有100万辆混合动力电动汽车投入使用。第18页1.3.1国外新能源汽车发展现状2010年4月1日在纽约举行的国际汽车展上，新一代的新能源汽车如电动汽车、油电混合动力电动汽车和体积小的节能车毫无悬念地占据了中心舞台。在同一天，美国奥巴马政府公布新规定，首次为新轿车和轻型卡车订立温室效应气体排放标准，从目前的每加仑汽油平均跑25英里，提高到2016年前跑35.5英里，鼓励发展新一代省油的油电混合动力电动汽车、效率更高的引擎和电动汽车，从而终结了美国联邦管理官员与汽车制造商长达30年的激烈争执，这个目标比现行美国法律所作规定提早了四年。第19页1.3.1国外新能源汽车发展现状美国总统奥巴马提出在2015年以前推广100万辆这种环保汽车。为鼓励美国消费者购买，他还宣布将给予购买插电式电动汽车的人每辆车7500美元抵税额。美国政府提高气体排放新标准就是一个有划时代意义的措施。美国政府估计这一标准将耗费汽车制造业520亿美元，但政府提供的补助新能源汽车买主每人7500美元抵税的办法，可为汽车制造业带来2400亿美元生意。据统计，美国有超过24家制造商开始制造或计划推出电动汽车。第20页1.3.1国外新能源汽车发展现状在国外，成立联盟已成为国外发展新能源产业的重要途径之一，2009年，美国电动汽车汽车产业链上的各方发起成立了美国电动汽车联盟(TheElectrificationCoalition，即EC)，成员涵盖雷诺汽车、江森自控、太平洋燃气和电力公司、A123电池系统公司、联邦快递公司等企业国。美国电动汽车联盟主要致力于从政策和行动上推动大规模实施电动汽车计划，最终改变美国经济、环境和对化石能源严重依赖的现状，实现美国电动汽车运输的革命性变化。第21页1.3.1国外新能源汽车发展现状美国电动汽车联盟提出的电动汽车发展目标和行动计划，主要内容有：1）到2040年美国将拥有2.5亿辆电动车，其中3/4的轻型车需求由电动汽车提供，美国基本上摆脱进口石油依赖；2）争取到2020年，全美拥有电动汽车1400万辆，近1/4的轻型汽车需求由纯电动汽车或插入式电动汽车提供；3）呼吁联邦政府拨款1300亿美元，资助电动车电池开发生产和传统汽车厂商的转型；呼吁出台有吸引力的鼓励民众使用电动车和建设电动汽车基础设施的税收激励或财务补助政策措施，先行在美国33个重点城市展开，以期到2013年，全美有75万辆电动汽车上路，到2018年全美初步形成良好的电动汽车生态系统。第22页1.3.1国外新能源汽车发展现状2．日本日本新能源汽车的产业化成果在全球范围内是最好的。在新能源汽车方面，日本主要走混合动力电动汽车的技术路线。日本在混合动力电动汽车技术领域，领先世界。以丰田普锐斯为代表的日本混合动力电动汽车，在世界低污染汽车开发销售领域已经占据了领头地位。欧美市场上已上市的混合动力电动轿车，一半以上是由日本汽车公司生产销售，丰田普锐斯混合动力车截至2010年7月底销量已经超过了268万辆，预计到2015年累计销量将达到500万辆，成为目前最成功的混合动力车型。与此同时，日本还快速发展燃料电池汽车技术，丰田和本田汽车公司已成为当今世界燃料电池汽车市场上的重要企业。第23页1.3.1国外新能源汽车发展现状丰田的第四代充电式油电混合动力电动汽车普锐斯将于2014年左右面市。丰田还将未来的汽车动力划分为三大类：第一类是用于近距离移动的小型家庭车辆，为纯电动汽车；第二类是一般家庭用乘用车，为混合动力和插入式混合动力电动汽车，包括用汽油、轻型燃油、生物燃料、天然气以及合成燃料等；第三类是用于长途运输的商用车，为燃料电池汽车。在这些动力中，丰田汽车所认为的终极燃料将是利用电力和水取得的。除丰田外，其它几家日本汽车企业也在开发新一代的新能源动力汽车，如本田的InsightIMG混合动力汽车、日产Leaf和三菱i-MiEV纯电动汽车等。第24页1.3.1国外新能源汽车发展