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新能源汽车开发系统1引言1.1编写目的：汽车产业作为全球碳排放的第二大产业，面临严重的能源消费和环境污染问题，据预测，我国汽车保有量将从2009年的6280多万跃升到2020年的2亿辆，未来能源安全环境保护和交通压力等问题将进一步凸显。发展新能源汽车是汽车产业应对能源安全、气候变化和结构升级问题的重要突破口。而且这是低碳经济对新能源汽车产业的客观要求。因此，发展新能源汽车刻不容缓。虽然现在好多汽车厂商也开始尝试发展新能源汽车，但由于新能源汽车技术不足，整个新能源行业的发展不够以及初期新能源开发的难度、资金等问题新能源汽车的发展一直非常缓慢。本报告读者对象为汽车研发中心的领导和主管技术人员以及项目设计和开发人员。1.2项目背景1.3术语说明新能源：新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。英文名称：Newenergyvehicles汽车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。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。2可行性研究的前提2.1基本要求新能源汽车是指汽油、柴油发电机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废弃排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。中国市场上在售的新能源汽车都是混合动力汽车。2.2技术可行性：目前新能源汽车国家在给予很大的政策和资金支持；科技攻关点在：1、电池能力；2、发动机系统；3、电控系统;1.不更换电池，充电永远是难题。与不更换电池车型配套的充电方式有三种，一是充电站，二是可在城市小区和停车位普遍设立的刷卡式充电桩，三是任意民用电插座。民用电插座不仅涉及电费计费问题，而且充电时间长，不可能成为主流充电方式。而在停车位设立刷卡式充电桩，几乎所有的车辆都在下班后的同一时间充电，一旦电动汽车的拥有量达到一定规模，就会产生谐波，对城市电网构成破坏性影响，电网将不堪此负。而充电站对车辆的服务，必须能在短时间内完成，尽管各国都在研究快速充电的方法，也进行了快速充电的成功试验，但是，快速充电对电池的破坏作用是无法杜绝的，用牺牲电池寿命作为代价来完成快速充电是不划算的！2.不采用换电模式，电池寿命将大打折扣！锂离子电池生产厂家提供的数据表明：单体磷酸铁锂电池的循环寿命可以达到5000次以上，按照2000次来设定出厂标准是完全可以实现的。而超过100个单体成组后的电池模块，在人工维护的情况下，寿命只能达到1500次，如果每次充电可以行驶200公里，电池的里程寿命就可以达到30万公里。这对于电动汽车的用户来说，是完全能够接受的。但是，如果没有人工维护，采取盲充方式补给电能，电池组的循环寿命将急剧下降到200次左右，甚至会出现几十次充电就损坏的情况。这对电动汽车来说是要命的事情。因此，国内外的汽车制造厂家都试图从电池质量和电池管理入手，解决电池组的寿命问题。但是，提高电池的出厂质量和一致性并不能从根本上延长电池寿命，因为无论出厂质量和一致性再好的电池，都会在使用和充电过程中出现随机性个体差异，最终导致电池组提前损坏。而电池管理系统如果细化到对每一单体电池进行监测和控制，其造价将与电池相差无几，这就意味着本来就很昂贵的电池，又增加了一倍的成本，而且，高性能的电池管理系统本身要消耗15~20%的能量，这就意味着电池里程寿命已经损失了仅20%了，这还不算，就是安装了高性能的电池管理系统，也不可能将电池寿命提高到理想的千次以上，丰田普瑞斯不超过3年10万公里的电池寿命就是最好的例证。因此可以说，虽然通过提高电池质量和优化电池管理可以有限提高电池组的寿命，但想通过这个途径使电动汽车在综合成本上具有对燃油汽车的竞争优势，是根本不可能的，这条技术路线必将永远依赖政府补贴。3.由于采用不换电模式，电池寿命就无法实现理想的指标，国外汽车巨头就把主攻方向放在以电池为辅的混合动力和增程式电动汽车上，采用小电池承担辅助功能，弱化了电池的作用。但由于混合动力汽车二元切换的复杂结构，使其成本永远也降不到与燃油汽车相当的程度，而其节油性又非常有限，它绝对不可能成为电动汽车商业化的主流模式。美国通用公司推出的增程式电动汽车Volt,虽然比混合动力汽车前进了一步，由于结构较为简单，使制造成本明显低于混合动力汽车，节油效果也更好一些，其市场前景比混合动力汽车更光明一些。但是，不进行维护的电池，仍然是致命的软肋，只有配套电池的定期检测、保养、维护和电池寿命质量的保险，才有可能实现商业化。而这一切仍然需要在车辆结构上解决电池组的快速装卸问题、仍然需要保证电池寿命的租赁式运营模式与之配套。这是2009年关于新能源研究领域的最新方向，原名称叫做“热磁振荡发电技术”，当应用于汽车等可移动的动力设备领域时，因可能会成为氢燃料电池的替代方案，又叫做“物理燃料电池”。目前已处于前期开发研究阶段。工作原理通过对处于磁路中的一段软磁体迅速加热并冷却，使其温度在其居里点上下周期性地振荡，引起磁路线圈中的磁通量周期性地增减，从而感应出连续的交流电。能量是通过燃烧产生热能，再直接转化为电能的。它的技术原理是物理原理，而通常概念中的电池，均属化学原理，两者不是一回事。优点采用外燃方式，发电过程高效平稳，对燃料性质要求不高，甚至可以用固体燃料作能源。能使热能直接高效地转化为电能，少了一个机械传动的中间环节，计算值在40%以上；运动部件只有一个活塞，省去了机械传动系统，因此使用寿命长，维护少，实现成本低，技术难度小。2.3经济可行性考虑经济可行性就是考虑实现这个方案有没有经济效益。其中新能源汽车发展的主要资金用处就是开始研发新能源阶段，此阶段需要耗费大量的人力、资金、设备等，而且研发周期比较长，短期效应不明显，但是长久肯定是有利于公司发展，有利于社会的可再生可循环这个大环境。先期投入大，电动汽车的价格比内燃机汽车高，决定了电动汽车的初期投入大、费用支出多，但是电动汽车的维修保养费用低，随着使用年限的延长，其使用费用支出会逐渐降低，甚至会低于内燃机汽车使用成本。另外就是电站的建设，未来电动车在路上需要不断有各种基站提供系能源汽车来加足能源以燃气替代燃油将是中国乃至世界汽车发展的必然趋势。我国应尽快组织力量，制定出国家级燃气汽车政策。考虑到我国能源安全主要是石油的状况，发展包括燃气汽车在内的各种代用燃料汽车，已是刻不容缓的事，根据国情应该做到：首先要限制燃气价格，使油、气价格之间保持合理的差价，如四川省、重庆市的油、气差价，即可保证燃气汽车适度发展；鉴于加气站投资大，回收期长，政府适当给予一定补贴，在加气站售出的气价和汽车用户因用气节省的燃料费用之间，调节好利益分配；对加气站的所得税，应参照高新技术发展政策，采取免二减三的税收政将加气站用电按照特殊工业用电对待，电价从优；另外，对加气站用地，能按重大项目和环保产业对待，特事特办，不要互相推诿、扯皮，积极采用国外先进建站标准，科学确定消防安全距离，节省土地资源。2.3操作可行性在前面技术和经济可行性分析中，下面便是具体实施阶段电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。缺点是动力电源使用成本高，续驶里程短，目前电动汽车尚不如内燃机汽车技术完善，尤其是动力电源（电池）的寿命短，使用成本高。电池的储能量小，一次充电后行驶里程不理想，电动车的价格较贵。但从发展的角度看，随着科技的进步，投入相应的人力物力，电动汽车的问题会逐步得到解决。扬长避短，电动汽车会逐渐普及，其价格和使用成本必然会降低。而在电站建设中，广州无疑走在了国内的前面，作为南方电网节能和新能源汽车应用的示范试点，广州市首个公共电动汽车充电站2010年11月8号在亚运城投入运行，该充电站位于南沙港快速和京珠高速公路之间，集充电服务设施和营业厅于一身，充电桩24小时提供服务，建起现场购电现场充的快捷通道，也是亚运城的“专属”营业网点。充电站执行南方电网开发的充电技术标准，为电动汽车提供三相充电电源，相比另外一种技术标准采用的单相电源，三相电源单位时间内输出电量是其三倍，充电效率高，花费的时间更短。以额定功率为21千瓦的单台交流充电桩为例，充满一辆电动轿车只需要3个小时，减少了使用电动车的时间成本。该充电站不仅充电便捷，还将在二期建设中引入便利店等便民设施。广州供电局计划到2015年，建成公交充电站61座、公共充电站54座、慢充充电桩80110个，涵盖该市12区县。电网企业将率先试水，引领节能绿色新潮流。更关注的是国家政策对新能源汽车的扶持，由于国家有关部门对节能减排上的支持力度一直比较大，尤其对新能源汽车的扶持规模全球最大。在新能源汽车叫好不叫座的现实下，如果这些补贴能够继续加大力度，或许中国的新能源汽车在2011年能够实现实质性的跨越。去年6月1日，财政部、科技部、工信部、发改委等联合发布了《关于开展私人购买新能源汽车补贴试点的通知》，并圈定上海、长春、深圳、杭州、合肥等5个城市启动私人购买新能源汽车补贴试点工作，对于满足条件的新能源汽车将进行3000元～6万元的补贴。