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1、第 1 页,新 能 源 汽 车 2013年12月,车辆工程专业系列讲座,第 2 页,背景,能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车和能源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，以保持其汽车和能源产业的可持续发展，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。,第 3 页,世界能源资源状况,第 4 页,城市空气污染加剧,第 5 页,2013年12月18日下午16点30分，西安空气质量指数爆表，达到500！全国最差！ 网友说：祝贺西安大雁塔发射成功！,第 6 页,能源的过度使用带来温室气体排放问题,第 7 页,发展新能源汽车是实现汽车工业可持续发展的
2、必由之路,第 8 页,定义,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 9 页,三菱iMiEV sport纯电动车,第 11 页,分类,新能源汽车包括电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车等。 1电动汽车以电能为动力的汽车，一般采用高效率充电电池，或燃料电池为动力源。电能是二次能源，可以来源于风能、水能、热能、太阳能等多种方式。 电动汽车包括纯电动汽车、混合动力(
3、电动)汽车和燃料电池电动汽车 。,第 12 页,分类,2气体燃料汽车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。 气体燃料汽车专用气体燃料汽车、两用燃料汽车和双燃料汽车。 专用气体燃料汽车是以液化石油气、天然气或煤气等气体为发动机燃料的汽车；,第 13 页,分类,两用燃料汽车是指具有两套相对独立的供给统系，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给天然气或液化石油气之外的燃料的汽车。两套燃料供给系统可分别但不可共同向气缸供给燃料，如汽油/压缩天然气两用燃料汽车等； 双燃料汽车是指具有两套燃料供给系统，一套供给天然气或液化石油气，另一套供给天然气或液化石油
4、气之外的燃料的汽车。两套燃料供给系统按预定的配比向气缸供给燃料，在气缸混合燃烧，如柴油液化石油气双燃料汽车等。,第 14 页,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，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。,第 15 页,分类,4氢燃料汽车以氢为主要能量驱动的汽车。一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。 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。 另外，还有利用太阳能、原子能等其它能量形式驱动的汽车。,汽油机汽车能源转换效率WTT,石油,油箱,85%能量
5、转换为汽油,15%能量损耗,汽油机汽车能量转换效率TTW,注入油箱的汽油,热损耗65.3%,摩擦损耗 8.5%,燃料损耗4.2%,辅助机件损耗2.5%,传动系统损耗1.6%,17.9%能量推动汽车,车轮,电动汽车能源转换效率WTT,煤、核能等100%,电池,42%能量转换为电能,58%能量损耗,电动汽车能量转换效率TTW,充入汽车的电能100%,充电过程损耗17%,电机损耗 7%,机械传动损耗 1%,变流损耗 3 %,辅助机件损耗5 %,67%能量推动汽车,车轮,汽油机汽车与电动汽车能量利用效率比较,注：( )内为我国数据,1,4,铅酸电池,镍氢电池,锂离子电池,2,3,超级电容器,新能源汽车
6、核心动力电池,特点分析,新能源汽车产业发展趋势,混合动力汽车,混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油）和电能的混合 混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车 辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此汽车可以有强劲的起步、加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性 混合动力汽车节能原理，主要是降低发动机起动和加速的使用频率来降低发动机的能耗，这个原理主要根据发动机匀速工作时油耗较少的特性，车辆加速和起动时使用额外电池驱动电动机提供动力，此时的发动机仍按照最经济的油耗工作，因此综合提高车辆使用过程中能源效率 混合动力电动汽车的动力系统结构主要由控制系统、驱动系统
7、、辅助动力系统和电池组等部分构成。,并联式电动汽车 一种是以发动机为主动力，电动马达作为辅助动力的“并联方式”，也叫嵌入式电动汽车 这种方式主要以发动机驱动行驶，利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征，在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时，用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。这种方式的结构比较简单，只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。,串联式电动汽车 还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”。 发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种。,串联、并联式电动汽车 在低速时只靠电动马达驱动
8、行驶，速度提高时发动机和电动马达相配合驱动的“串联、并联方式”。 启动和低速时是只靠电动马达驱动行驶，当速度提高时，由发动机和电动马达共同高效地分担动力，这种方式需要动力分担装置和发电机等，因此结构复杂。丰田“普锐斯”就是这样的构型,技术路线,各种技术路线对比,中国新能源汽车市场发展：从公交领域率先启动,借助于在国家重大活动期间示范运行，新能源汽车开启商业化运营序幕,重大活动期间新能源汽车运行数量,第 36 页,奥运会-新能源汽车正式交付使用,2008年7月11日上午，奥运节能与新能源汽车示范运行交车仪式在北京举行。奥运科技(2008)行动计划领导小组组长万钢出席交车仪式并作为奥运节能与新能源
9、汽车首发车乘客乘坐了纯电动客车,第 37 页,纯电动大客车示范运行,50辆纯电动客车累计运行13.1万公里，为超过14.5万人次的各国运动员和媒体代表提供了服务。,第 38 页,东风纯电动场地车共计415 辆。,运行里程（截至8月24日奥运闭幕）共计26.65万公里；载客人数累计592200人次；35个场馆(24个竞赛场馆、11个非竞赛场馆)运行线路38条。,普京驾驶东风电动车,奥运冠军何可欣乘坐东风电动车,纯电动场地车示范运行,第 39 页,奥运会、残奥会期间到2012年，3辆清华大学燃料电池客车在公交801路上载客运行，运行线路：北宫门至永丰。,累计行驶2.1万公里 ,燃料电池客车燃料经济
10、性为10.9kg/100km；戴克公司2006-2007年平均百公里氢气消耗18.4kg/100km。,燃料电池客车示范运行,第 40 页,一汽混合动力客车,10辆一汽混合动力电动客车运送乘客累计约66万人次。累计行驶里程达15.5万公里。 油耗为39.83L/100km,相对燃油车节油17.38%。,第 41 页,东风混合动力客车,15辆东风混合动力电动客车累计行驶14.5万公里,运送乘客75万人次。 油耗为38.50L/100km,相对燃油车分别节油20.14%。,第 42 页,奇瑞混合动力轿车,截至9月16日， 奇瑞50辆混合动力轿车累计总里程：173.5万公里 A5 BSG(皮带传动启
11、动/发电一体化电机)节油率在5.7%至10.3%，ISG(集成启动/发电一体化电机)节油率达到13%至20.4%。,第 43 页,长安杰勋混合动力轿车,22辆杰勋混合动力轿车，运行87天期间共载客7.08万人次，累计行驶里程42.9万公里。 长安杰勋混合动力轿车的节油率达到20%至30%。,第 44 页,总结,在北京2008奥运会和残奥会期间，共有近600辆电动汽车示范应用在奥运中心区和36个比赛场馆、中心区外围公交环线、奥运交通保障公务、出租保点、马拉松等赛事服务等。累计行驶371.4万公里，载客441.7万人次。 在奥运史上第一次实现了以“中心区零排放、周边地区交通低排放”为特点的节能与新
12、能源汽车大规模示范应用。全面彰显“绿色、科技、人文”三大理念，对我国节能与新能源汽车产业的发展具有巨大的推动作用。,45,国家开始对私人用新能汽车实施补贴政策，各种车型积极面市,国家政策,国家鼓励新能源汽车的发展，在整车和零部件方面提出明确发展目标,国内主要厂商发展现状和规划,主要汽车厂商都已开发出新能源汽车产品，并制定了新能源汽车长期发展规划,福田新能源客车发展,2008年1月，30辆福田欧V混合动力客车正式交付广州一汽巴士使用，拉开了福田新能源客车商品化的序幕。 2008年底，北京公交与福田欧V正式签署800台新能源客车和底盘的订单，这是迄今为止国内最大的新能源汽车订单。 2009年6月，
13、福田欧V获得台湾成运集团75辆混合动力采购大单，成为登录宝岛台湾的首批新能源客车。 2009年，福田汽车向中国北京、广州、浙江、天津、昆明、济南、潍坊市场及英国、美国、泰国、波兰等国投放混合动力客车，累计投放国内及海外混合动力、纯电动汽车近2000台，其中北京近1000台。2010年年底完成500台迷迪纯电动出租车的生产及示范运营的整车项目。又与北京市签订了300辆混合动力公交车订单。 2010年4月底完成16吨纯电动环卫车首轮样车试制。,Midi迷迪纯电动车,改善燃油耗并降低排放,燃料电池汽车,蒙派克 ISG混合动力,欧V客车混合动力,汽柴油+电混合动力,纯电能,氢能,先进汽、柴油,蒙派克,
14、重卡,轻卡,欧V客车,纯电动市政工程车,中重卡ISG混动,乘用车,产业化部分成果,2009年全国实现2200台新能源汽车销售，福田汽车实现1200台，占50%以上。,领先的新能源整车及核心技术能力，产业化走在行业前列,地方新能源汽车规划,北、上、广等一线城市和部分二线城市都制定了新能源汽车制造和推广应用规划,（一）目前新能源汽车的专项技术来源于国外，要注重引导企业加大对于新能源汽车的关键技术和关键零部件的投入，建立国有化知识技术产权的零部件研发基地。 （二）为了促进新能源汽车的市场化进程，政府可推出促进新能源起汽车市场化的政策。例如：可以开展零首付的购车金融政策。 （三）推动新能源汽车市场化的
15、有关政策制定时，不仅可以从政府提供财政补贴角度考虑，也可以从税收减免角度考虑。 （四）无论从节能、环保、市场需求、中国汽车工业的发展方向，都给新能源客车的发展提供广阔的空间。,中国新能源汽车发展期望,第 51 页,技术发展趋势,(1) 突破电池技术是关键。作为动力源，现在还没有任何一种电池能与石油相提并论，动力电池已成为限制电动汽车发展的瓶颈。因此，研究和开发环境友好、成本低廉、性能优良的动力电池，是大量推广使用电动汽车的前提。 (2) 驱动电机呈多样化发展。美国倾向于采用交流感应电机，其主要优点是结构简单、可靠，质量较小，但控制技术较复杂。日本多采用永磁无刷直流电机，优点是效率高，起动转矩大
16、，质量较小，但成本高，且有高温退磁、抗振性较差等缺点。德国、英国等大力开发开关磁阻电机，优点是结构简单、可靠，成本低，缺点是质量较大，易于产生噪声。,第 52 页,技术发展趋势,(3)由于受续驶里程的影响，纯电动汽车向超微型发展。这种汽车降低了对动力性和续驶里程的要求，充电过程比较简单，车速不高，较适合于市内或社区小范围内使用。 (4) 混合动力汽车是内燃机汽车和电动汽车之间的过渡产品，发展混合动力汽车有两条技术路线值得重视：一是轿车混合动力的模块化。二是城市客车混合动力系统的平台化。混合动力汽车可以大幅度降低油耗，减少污染物排放，且技术成熟。,第 53 页,技术发展趋势,(5) 燃料电池汽车成为竞争的焦点。燃料电池汽车在续驶里程和补充燃料时间上明显优于其它电池的电动汽车，并且燃料电池所用的燃料来源广泛，又可再生，并可实现无污染、零排放等环保标准。燃料电池及氢动力发动机车型被看作是新能源汽车最终的解决方案。 (6) 开发新一代车用能源动力系统。重点发展各种代用燃料发动机及其混合动力汽
