电动汽车概论--第一章 绪论——电动汽车技术发展现状与趋势

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1、1第一章第一章 绪论绪论电动汽车技术发展现状与趋势电动汽车技术发展现状与趋势1 1、2121 世纪汽车工业发展面临的挑战与机遇世纪汽车工业发展面临的挑战与机遇( (第一节课内容第一节课内容) )内燃机汽车经过 120 多年的发展壮大，逐步实现机电一体化和全面应用现代高科技，在安全、节能、环保、安全、节能、环保、可靠、舒适、成本等性能方面取得了重大进展，但是由于内燃机车以石油为燃料，石油燃烧后会产生大量有害气体污染环境污染环境，因此传统内燃机车辆正面临者石油短缺和环境污染问题带来的严峻挑战。1.11.1 石油危机石油危机汽车发展遇到石油风险石油是一种总量有限、不可再生的石化资源，是当前人类经济社

2、会的重要能源，交通运输(航空、航海、铁路、公路)长期以来都以石油制品作为主要原料。目前世界汽车保有量已超过超过 6 6 亿辆亿辆，每年新生产汽车超过超过 35003500 万辆万辆，每年消耗石油 70 亿桶以上，约占世约占世界石油产量的一半以上界石油产量的一半以上。按科学家预测，地球上的石油资源按照目前的消耗水平，仅仅维持几十年（维持几十年（40-6040-60 年左右，年左右，说法不太一致），石油资源日渐枯竭。石油资源日渐枯竭。21 世纪人类面临更加严峻的石油资源挑战，石油资源是亟待解决的重要问题之一，也是当前世界不稳定的因素之一。我国目前的能源结构为缺油、少气、富煤。缺油、少气、富煤。当前

3、中国石油消费量近 4 亿吨，产量和进口量各占一半，对外依存度达对外依存度达 50%50%，远远超，远远超过过 30%30%的安全线。的安全线。因此，大量进口高价石油，势必影响本国经济发展和能源安全，加剧国际石油危机和抬高石油价格，损害我国和全球人民利益。一旦出现国际风波，更会危及国家安全。2预测到预测到 20202020 年，年，中国的石油需求量为 5 亿6 亿吨，而中国只能生产 2 亿吨，其余的 3 亿4 亿吨要靠进口，对外依存度将达对外依存度将达60%60%67%67%。中国目前的进口量是当前世界石油总消费量的。中国目前的进口量是当前世界石油总消费量的 1/101/10，相当于德、法、英、

4、意 4 个国家当前石油消费量总和。进口如此大量的石油，极具风险。内燃机汽车所需要的石油资源逐渐枯竭是必然趋势石油资源逐渐枯竭是必然趋势，不依人们的不依人们的意志为转移。而人工合成燃料、液化天然气、氢气等能源来源有限，意志为转移。而人工合成燃料、液化天然气、氢气等能源来源有限，还不能完全取代石油燃料还不能完全取代石油燃料，电能来源广泛，电能来源广泛，人们对电力的使用已经积累了丰富的经验，21 世纪电能必然会成为各种地面在运工具的主要能源，发展电动汽车是交通运输工业发展的必然趋势，也是汽车发展电动汽车是交通运输工业发展的必然趋势，也是汽车工业发展的总趋势。工业发展的总趋势。燃料电池直接将燃料的化学

5、能转变为电能，使燃料的发电效率燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，使燃料的发电效率提高到提高到 50%-55%50%-55%，而且不会对大气造成污染。，而且不会对大气造成污染。1.21.2 环境污染环境污染内燃机汽车的快速发展与广泛应用，使汽车排气污染日益严重，已成为城市最重要的污染源。HC, CO, NOX, CO2,SO2，颗粒物（铅微粒、碳微粒）以及光化学烟雾（氮氧化物和碳氢化合物在适当的条件和阳光作用下，会产生光化学烟雾。 ） 、噪声（发动机噪声）1.41.4 电动汽车分类：电动汽车分类：纯电动汽车：纯电动汽车：(EV,(EV, ElectricElectric Vehicle)Ve

6、hicle)3结构简单、成本低，控制简单；节能效果好，零排放。但续驶里结构简单、成本低，控制简单；节能效果好，零排放。但续驶里程短，应用场合受限。程短，应用场合受限。混合动力汽车：混合动力汽车：(HEV,(HEV, HybridHybrid ElectricElectric VehicleVehicle ) )结构复杂、成本较高，控制较复杂，节能排放效果较好，但续驶结构复杂、成本较高，控制较复杂，节能排放效果较好，但续驶里程长，应用场合不受限。里程长，应用场合不受限。燃料电池汽车：燃料电池汽车：(FCEV,(FCEV, FuelFuel CellCell ElectricElectric Ve

7、hicle)Vehicle)技术难度大，成本高，控制复杂，节能效果好，零排放。续驶里程技术难度大，成本高，控制复杂，节能效果好，零排放。续驶里程长，应用场合不受限。短期内难以产业化。长，应用场合不受限。短期内难以产业化。2 2、电动汽车发展历程、电动汽车发展历程 电动车发展的三次浪潮电动车发展的三次浪潮世界上第一辆机动车就是 1834 年诞生的第一辆电动汽车，他比1886 年问世的世界上第一辆内燃汽车要早半个世纪。一百多年来，电动汽车在汽车发展史中经历了三次重大机遇。第一次发生在一百余年前第一次发生在一百余年前,19,19 世纪末期到世纪末期到 19201920 年是电动车发展年是电动车发展的

8、一个高峰。的一个高峰。由于当时电池和电机的发展较内燃机成熟，而且石油4的运用还没有普及，使电动汽车在早期的汽车领域中占有举足轻重的位置。电动汽车在当时的汽车发展中占据着重要位置。据统计，到18901890 年在全世界年在全世界 42004200 辆汽车中辆汽车中，有有 3838为电动汽车，为电动汽车，4040为蒸汽为蒸汽车，车，2222为内燃机汽车。为内燃机汽车。到了 1911 年，就已经有电动出租汽车在巴黎和伦敦的街头上运营，到了 1912 年在美国更有至少 3.4 万辆电动汽车运行。随着美国德州石油的开发和内燃机技术大大提高，电动车在随着美国德州石油的开发和内燃机技术大大提高，电动车在19

9、201920 年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步给内燃机驱动的汽车年之后渐渐地失去了优势。汽车市场逐步给内燃机驱动的汽车所取代。所取代。第二次发生在第二次发生在 2020 世纪世纪 7070 年代，年代，第一、第二次石油危机促使发第一、第二次石油危机促使发达国家启动电动汽车研发，达国家启动电动汽车研发，日美德英政府规划并资助电动汽车研发，当时出现了少量具有实用价值的产品，政府组织这些电动车在区域试运行。第三次发生在第三次发生在 19901990 年第三次石油危机爆发，多国政府推出电年第三次石油危机爆发，多国政府推出电动汽车推广计划，动汽车推广计划，消费方面，税费减免等鼓励措施出现，欧洲部分城

10、市加快电动汽车配套设施的建设。多数世界级汽车企业启动新能源汽车项目，具有实用价值的二代产品出现。5美国：政府持续投资电动车项目美国：政府持续投资电动车项目1976 年 7 月，美国国会通过电动汽车和复合汽车的研究开发和样车试用法令 ，以立法、政府资助和财政补贴等手段加速发展电动汽车。1991 年，美国通用汽车公司、福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司共同协议，成立了“先进电池联合体” （USABC） ，共同研究开发新一代电动汽车所需要的高能电池，并且与美国能源部签订协议在19911995 年间投资 2.26 亿美元来资助电动汽车用高能电池的研究。20022002 年，美国能源部批准经费年，美国能源部

11、批准经费 l500l500 万美元，万美元，用于“工业研究、开发和演示使用电池的电动汽车”的费用共担项目，包括使用效率和动力储存、供电质量等。小型、低速、特种用途的纯电动汽车不断发展。20092009 年奥巴马上台后明确表示，到年奥巴马上台后明确表示，到 20152015 年美国要有年美国要有 100100 万辆万辆充电式混合动力车上路。充电式混合动力车上路。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车所需的电池组及其部件的研发。欧洲：政府企业联动电动汽车普及良好欧洲：政府企业联动电动汽车普及良好6相对于国内市场而言，西欧有着一个非常成熟的电动汽车市场及商业推广电动汽车产

12、品的市场环境。与美国相比，欧洲更崇尚追求完美零污染的纯电动汽车。成立于 1990 年的欧洲“城市电动车”协会至今在欧共体组织内已有 60 座城市参与，帮助各城市进行电动汽车可行性的研究和安装必要的设备，并指导城市的电动汽车运营。德国政府十分重视环境保护，投入大量资金用于电动汽车的研制。1971 年，成立了城市电动车交通公司(GES)，积极组织电动车的研究与开发。1991 年，在拜尔州投入了 300 辆电动汽车进行运行。拜尔州还拨 400 万马克，购买电动汽车的消费者可以得到车价 30%的资助。另外，汉堡市也采取了资助用户车价的 25%，用来鼓励用户购买电动汽车的措施。 英国是当今世界生产电动汽

13、车较先进和使用最广泛的国家，英国是当今世界生产电动汽车较先进和使用最广泛的国家，使用历史已有 50 年之久，上个世纪上个世纪 8080 年代中期英国就有年代中期英国就有 1212 万辆电动万辆电动汽车在运行。汽车在运行。英国政府投资二千多万英镑支持电动汽车的开发，实行多项优惠政策给使用者，例如免收牌照税、养路费，夜间充电只收 12 的电费等。英国国际汽车设计公司从 1979 年开始研制电动汽车。19911991 年克罗德里蓄电池公司投资建立电动汽车生产集团，研制年克罗德里蓄电池公司投资建立电动汽车生产集团，研制7成成 MOLMOLC3C3 型混合瓶动电动汽车，行程型混合瓶动电动汽车，行程 13

14、0km130km。 目前，在欧洲还有一些机构继续在做纯电动汽车的研究开发.法国电力公司与达索集团签约了纯电动汽车的合作开发项目。追随法国进行理论研究和产品开发的是比利时，主要集中在高等院校之中，例如布鲁塞尔和列日（Liege）大学。此外还有意大利着重两轮纯电动车的研发和运营.瑞士则侧重研究超级电容器，尤其是电动城市轻轨方面的研究。瑞士则侧重研究超级电容器，尤其是电动城市轻轨方面的研究。日本：政府规划持续推进日本：政府规划持续推进日本通产省日本通产省 19651965 年正式把电动车列入国家项目年正式把电动车列入国家项目，开始进行电动汽车的研制。1967 年，日本成立了日本电动汽车协会，促进了电

15、动汽车事业的发展。19711971 年，日本通产省制定了年，日本通产省制定了电动汽车的开发计电动汽车的开发计划划 。19911991 年，日本通产省又制定了年，日本通产省又制定了第三届电动汽车普及计划第三届电动汽车普及计划 ，提出到 2000 年日本电动汽车的年产量要达到 10 万辆，保有量达到20 万辆的目标。在新能源汽车研发战略中，更多的日本汽车企业选择了混合动力汽车作为重点发展方向，坚持纯电动汽车蓄电池技术研发的重点落在三菱重工、富士重工等动力装备类企业。纯电动汽车的产品开8发向小型化发展，单人和 2 人车型成为主力车型，车辆技术、零部件技术、充电设施技术都已相对成熟。截止到 2002

16、年，日本纯电动汽车的保有量为 2696 台。20072007 年，日本贸易部表示在未来的五年之间，会耗资年，日本贸易部表示在未来的五年之间，会耗资 1717 亿美亿美元，元，日本政府希望能在 2010 年将一台电动车的价格压至 24660 美元，而 2020 年则可以降低至 16440 美元，开发便宜的混合动力车型。日本政府计划要减少燃料电池车的研究发展，而把重点放在电动车的开发上。 第二节课内容我国电动车研发进程我国电动车研发进程我国电动汽车发展始于上世纪九十年代。上世纪九十年代。 1 1、十五期间研究情况、十五期间研究情况2001 年，确立“十五”国家高新技术研究发展计划（863 计划）电动汽车重大专项项目，明确了我国的电动汽车战略发展基本原则，即提出“三横三纵”研发布局，并招标确定纯电动轿车由上汽奇瑞、天津汽车来牵头研制。制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制制 制 制