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现代电动汽车技术吴晓东汽车工程研究院上海交通大学2吴晓东工学博士(立命馆大学)机械与动力工程学院-汽车工程研究院研究方向：新能源汽车，车辆动力学Email:xiaodongwu@sjtu.edu.cn电动汽车历史与发展现状电动汽车分类组成与工作原理电驱动系统的种类、原理与基本特性电动车能源系统的组成与工作原理电动汽车实车平台演示参观车辆动力学基本原理，了解电机，电池的参数匹配与选型准则3参考书目：1、纯电动及混合动力汽车设计基础-(原书第2版)（ElectricandHybridVehicles:DesignFundamentals,secondedition），LqbalHusain著，林程译，机械工业出版社，2012。2、电动汽车（第三版），胡骅，宋慧主编，人民交通出版社，2012。《现代电动汽车技术》课程计划BrainStorm请想象一下未来社会的汽车、交通会是怎样？•便捷、快速•不用去排队加油、充电，可以有无限的行驶里程•安全，且能自动驾驶•没有污染，0排放•超级信息终端•停车再也不是难事•个性化定制成为现实•…4你知道吗？课时要点1人类社会的交通发展困扰与趋势环境与能源问题困扰着人类的发展7CO2排放世界地图资料来源：国际能源机构(IEA)统计数据8汽车保有量依然在上升全球范围内的汽车保有量依然在不断攀升据统计，2010年•世界汽车保有量超10亿辆，美国2.4亿辆•中国汽车保有量超7800万辆，世界第二位9全世界都在行动欧盟目标：到2015年，欧洲新车平均排放将逐步降至每公里130克CO2，到2020年为95克/公里。美国目标：到2016年在美国销售的平均CO2排放每公里155克，到2020年要与世界先进持平。日本目标：是2015年155克，2020年115克。低于限额的产品将得到鼓励。我国即将推出新的油耗法规并将于2015年实施，相应折算的二氧化碳排放为161克/公里。10汽车能源与驱动方案现阶段众多的能源解决方案–谁会是最后的胜出者？11ElectricVehicleEnergyResourcesEnergyCarriersPropulsionSystemsFuel-CellElectricHydrogenGaseousFuelsGaseousICEBiomassNaturalGasCoalNuclearOtherRenewables(Solar,Wind,Hydro)ElectricityElectricVehicleBatteryElectrificationPlug-InHybridICEConventionalICE:Gasoline/DieselOilLiquidFuelsICEHybridWELL-TO-WHEELS(WTW)EFFICIENCY“油井-车轮”WTW分析13“油井-车轮”WTW效率是指汽车从原油提取到驱动车轮的总效率，包括每个阶段的能量转换、运输、传送效率等。可分为两个阶段：“油井-油箱”WTT，“油箱-车轮”TTW“油井-车轮”WTW分析•油井-车轮WTW•油井-油箱WTT•油箱-车轮TTW我国清洁替代燃料汽车技术发展战略15醇醚类燃料及生物燃料等汽车混合(油电及油气、电电混合)动力汽车传统的基本依赖石油的汽车燃气(主要是天然气)汽车燃料电池(电动)汽车氢燃料汽车或者广义的电动汽车+(非粮)绿色生物燃料汽车(蓄电池式)纯电动汽车(近期及中期的战略性发展项目)(视为可代替一部分石油燃料的发展项目)(近期及中期内的战略性发展项目)(作为长远性的研究发展项目)节能环保性能不断提高的汽柴油传统汽车仍占有相当大的份额(充分挖掘汽柴油汽车的节能环保潜力仍是近期与中期的战略举措)?开发设计、制造(产业化)、商业化(应用普及)难易(复杂)程度(或者说技术、经济、社会成本的高低)迄今为止的时期(世界汽车已有百余年历史),(基本)单一能源(的)汽车时代从现在起至21世纪中叶节能环保与新型清洁能源汽车的过渡和转型时期,即汽车能源的多元化时代(多元化能源或动力的汽车时代)21世纪中叶之后新(型)的(基本单一或比较单纯)能源汽车时代(或者说摆脱依赖石油的汽车时代)中国清洁代替燃料(新型能源)汽车技术发展战略(技术路线)示意图混合动力汽车16课时要点2电动汽车发展历史与社会背景从汽车诞生至今，已有110多年的历史。目前，全世界共有7亿辆汽车在各地行驶，汽车已经成为人类最重要的交通工具。汽车百年回顾汽车百年回顾汽车启蒙时代1770年法国人尼古拉斯古诺将蒸汽机装在板车上，制造出第一辆蒸汽汽车，并成为世界上第一辆利用机器为动力的车辆；1838年，RobertDavidson制造了一辆用干电池驱动的电动汽车；1881年在法国巴黎出现了世界上第一辆以可充电电池为动力的电动汽车(古斯塔夫.特鲁夫)；1886年，FrankSprague设计生产了有轨电车。汽车百年回顾铅酸蓄电池20V；0.5马力直流电机；电机的一端是12个齿的小齿轮，与一个240个齿的大轮啮合，电机的旋转速度通过串联的蓄电池数来决定，并由操作人员通过电压转换技术控制。左轮圈摩擦垫块用于刹车，右边手柄操纵方向；左灯照亮电压表，右灯照亮安培表，灯光由两节动力蓄电池供电。车速9miles/h(14.85km/h)电动汽车时代阿顿和培里的电动三轮车(1882年)汽车百年回顾内燃发动机汽车时代1860年，法国人艾蒂安·勒努瓦发明了汽油发动机。1898年，法国人狄塞尔(Deisel)首次在慕尼黑展览会上展出了他研制的柴油内燃机.1885年，德国工程师卡尔·奔驰在曼海姆制造成一辆装有0.85马力汽油机的三轮车。德国另一位工程师戈特利布·戴姆勒也同时造出了一辆用1.1马力汽油发动机作动力的四轮汽车，这便是现代意义上的汽车。他们俩被公认为以内燃机为动力的现代汽车的发明者，1886年1月29日也被公认为汽车的诞生日。1896年，美国亨利福特在底特律完成了他的第一部四轮汽车，并于深夜试车成功。在19世纪末，20世纪初的美国，每年销售的4200辆汽车中有38%是电动汽车，22%是燃油汽车，40%是蒸汽机汽车。在当时，电动汽车是金融巨头的代步工具及财富的象征，到1912年，美国有34000辆电动汽车注册。22汽车百年回顾电动汽车时代177018381886电动汽车发展的三次浪潮23第一次浪潮：19世纪•1830年之前---蒸汽驱动交通•1831年---法拉第定律，不久发明直流电动机•1834年---搭载不可再充电电池的短途电动汽车•1859年---铅蓄电池发明成功•1874年---蓄电池驱动车辆研发成功•1885年---燃油三轮汽车发明•1900年---售出的4200辆汽车，其中40%蒸汽驱动，38%电驱动，22%燃油驱动世界能源危机和1973年阿拉伯国家石油禁运使得电动汽车再次受到大众的青睐，美国通用汽车公司电动汽车的参数情况：•电机：他励直流电机•电池：Ni-Zn120V•最高车速：60mile/h•加速性能：0-55mile/h27sVictorWoukwith1972BuickSkylarkHybrid第二次浪潮：20世纪70年代电动汽车发展的三次浪潮全球变暖，环境排放的法规越发严格，加上高功率半导体开关元件以及微处理器技术的迅速发展，使得电动汽车的发展迎来新的机遇：•1996年，GeneralMotors推出了SaturnEV1•1997年，Toyota推出了Prius，世界第一辆大规模生产的混合动力•2003年，GeneralMotors宣布不再更新出租EV1•2007年，GeneralMotors发布ChevroletVolt概念车•2008年，TeslaMotors开始生产TeslaRoadster251996SaturnEV1ChevroletVoltConceptCar第三次浪潮：20世纪90年代至今电动汽车发展的三次浪潮1998年，SaturnEV1Horsepower–137TopSpeed–128km/hRange–75to130milesWeight–1350kgFullchargein6hours$33,995($349permonthlease)26美国GM公司第一辆量产纯电动汽车如今的SaturnEV127TeslaRoadsterHorsepower–248TopSpeed–200km/h2SpeedTransmissionRange–220milesBattery–53kWhWeight–1238kg$109,000(2009)28第一辆使用锂电池技术并续航里程超过300km的纯电动汽车课时要点3国内外电动汽车市场现状电动汽车产品现状2013年全球电动汽车销量共计22.55万辆左右，较2012年的12.96万辆增长了73.95%。全球的电动汽车市场基本上集中在美国、欧盟、日本和中国。全球电动汽车发展现状欧洲电动汽车市场现状31384063421154326127780789841130011574050001000015000SmartEV特斯拉Model-S雷诺Twizy普锐斯PHEV雷诺KangooZ.E.沃尔沃V60三菱欧蓝德PHEV雷诺ZOE日产Leaf2013欧洲电动乘用车市场车型销量数据来源：真锂研究日产Leaf雷诺ZOE欧蓝德美国电动汽车市场现状92310291096173860897154120881865022610230940500010000150002000025000SmartEV三菱i-MiEV丰田RAV4电动车福特福克斯EV福特FusionEnergi福特C-MaxEnergi普锐斯PHEV特斯拉Model-S日产Leaf雪佛兰沃蓝达2013美国电动乘用车市场车型销量沃蓝达日产Leaf特斯拉Model-S中国电动汽车市场现状•2013年，我国汽车销量已达2198万辆，同比增长14%，成为全球最大汽车产销国。•2013年我国新能源汽车产量和销量同比增幅分别是39.7%和37.9%。•2013年美国新能源汽车销量共实现9.6万辆，是中国的五倍多☆中国新能源汽车产销现状：政府产业政策-节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020）-纯电动汽车和插电式混合动力汽车-2015年目标50万辆-2020年目标200万辆0500001000001500002011年2012年2013年山东省微型电动车销量整车厂电动汽车销量中国电动汽车发展现状国家标准限制-准入管理制度和产品公告制度-国标GB/T28382-2012纯电动乘用车技术条件-最高车速要求80公里/小时-续驶里程要求80公里☆中国新能源汽车产销现状：120300辆68203辆86709辆8159辆12791辆17642辆☆2013年国内在售电动汽车情况•进入工信部新能源车目录的国产车共约十几款，品牌涉及到奇瑞、比亚迪、北汽、上汽、启辰、雪佛兰等等。•各品牌电动汽车去年销量均不超2000辆，其中，比亚迪EE6、F3DM销量分别为1544辆和1005辆。中国电动汽车发展现状中国电动汽车发展现状2013年销量梯度主要品牌代表产品代表车型价格（元）二万辆以上山东时风D-10137400山东御捷Mini23000蒙德金马城市传奇H533800六千辆以上山东宝雅雅贝40000四千辆以上比德文BD326J7000唐骏欧铃LJ-EV0145000东方曼Cross20000昊宇昊睿38000梅亿邦赛EM1023000中融乐途10000二千辆以上富路FLE511000泰汽丰驰T01EV50000维动GD0533800哲人BEV-A19000褔兴启明星20000☆2013年山东在售低速电动汽车情况•2013年山东省低速电动汽车销量达到12万辆，预计2014年销量有望达到20万辆。•加上河南、河北、安徽等地销售的低速电动汽车，2014年全国低速电动汽车销量可达30万辆规模。2013年12月，财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委组织专家对各地申报的新能源汽车推广应用方案进行了审核评估，确认28个城市或区域为第一批新能源汽车推广应