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1、电动汽车研究,2013年4月,一、电动汽车定义及分类 二、电动汽车关键技术 三、电动汽车的节能环保效应 四、国外电动汽车发展趋势及现状 五、国内电动汽车发展趋势及现状 六、电动汽车充换电服务 七、总结与思考,一、电动汽车定义及分类,定义：电动汽车是至少有一种动力源为车载电源，全部或部分由电动机驱动，符合道路交通安全法规的汽车。根据车载动力系统分类：混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle,HEV）纯电动汽车（Electric Vehicle,EV）燃料电池汽车（Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV）,混合动力电动汽车，根据基本设计方向不同，可分为四
2、种：,混合动力汽车,混合动力汽车-微混合,1、微混合，控制发动机的启动和停止功能：车辆短暂停车时，关闭发动机，从而避免发动机在怠速工况下长时间运行；刹车板抬起就在0.4秒内启动发动机。启动过程是使用启动电机快速拖动发动机至预定点火转速，取消发动机启动时的加浓喷油过程，通过电机提供补偿转矩来保证发动机顺利启动，可以降低排放，改善发动机的启动性能。典型代表是通过皮带连接的启动电机（BSG），更换传统发动机上的启动电机，加装皮带，由可频繁启动的蓄电池驱动，使发动机具备冷启动功能。,2、中度混合，增加电动助推功能（也称轻混）电动机可以直接驱动发动机主轴，典型代表是通过曲轴连接的集成启动电机（ISG）。
3、增加高压蓄电池驱动电动机，不但可以实现发动机启动停止，还可以辅助发动机提供驱动力，但不能由电动机单独驱动汽车发动机。通常采用并联结构：,混合动力汽车-中度混合,电动助力的优势电机能够对内燃机缓慢的扭矩提升做出补偿，尤其是在低转速范围内，这样就能大幅提升起步速度，减少百米时间。同时在全部转速范围内额外增加一个恒定的输出功率。,混合动力汽车-中度混合,混合动力汽车-全混合,3、全混合，可实现纯电力驱动这种系统将功率更强的电机和内燃机相结合，可以实现蓄电池储能和纯电力驱动。低速行驶时，完全由电力驱动；达到规定条件后，内燃机启动，电动机即可辅助内燃机的运行。(纯电力驱动可使汽车更加清洁环保，能源转化效
4、率更高，是未来的发展趋势)从结构来看，串联式、并联式、混联式都可以实现这种混合动力。,4、插电式混合，实现可充电插电式混合动力系统通过接入电源为系统中配备的动力电池充电，只有当蓄电池内电能接近下限时，内燃机才启动运行，并且不直接带动驱动桥，而是带动发电机发电机发电，再带动驱动桥，因此一般为串联结构。（可在充电站充电或居民220V空调插座充电）与非插电式相比优势一是可以享受国家对电动汽车的补贴；二是内燃机用于带动发电机进行充电，可以在最优工况运行，从而提高运行效率。,混合动力汽车-插电式混合,纯电动汽车：清洁、节能的理想发展方向。,纯电动汽车,驾驶时：将蓄电池中储存的电势能经过逆变器转化为交流电
5、，驱动交流电机，带动驱动轴转动； 充电式：交流电源接入电机，此时作发电机使用，发出交流电经整流逆变器储入蓄电池。,燃料电池汽车,燃料电池汽车：普遍采用氢燃料电池，清洁、高效，但存在燃料安全性、压缩存储等技术难题，同时成本极高。奥运会期间曾有20辆氢燃料电池大众帕萨特车型进行试运行。2013年2月26日，现代汽车宣布全球首次量产独立研发的氢燃料电池版ix35，已向欧洲销售17辆，计划到2015年销量达到1000辆。 新颖研究方向：利用染料敏化太阳能电池板（不同于常用的硅太阳能电池）和铁锈，由太阳能电解水直接制成氢气，由此得到清洁廉价的氢气能源。,一、电动汽车定义及分类 二、电动汽车关键技术 三、
6、电动汽车的节能环保效应 四、国外电动汽车发展趋势及现状 五、国内电动汽车发展趋势及现状 六、电动汽车充换电服务 七、总结与思考,二、电动汽车关键技术,电动汽车关键技术包括： 动力电池 能量管理系统 驱动电动机 电动机调速控制装置 制动装置等,动力电池,电动汽车产业的瓶颈在于动力电池技术。动力电池主要包括 铅酸电池：电极为铅及其氧化物，电解液为硫酸，常用于传统汽车的蓄电池，电动自行车电池； 镍镉电池：有记忆效应，已基本被替代； 镍氢电池：常用作5号、7号充电电池，手机电池等 锂离子电池：电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池，手机电池、插电式混合动力汽车和纯电动汽车电池
7、。,动力电池,电动汽车产业的瓶颈在于动力电池技术。 动力电池主要包括铅酸电池、镍氢/镍镉电池、锂离子电池等。,能量密度指电池平均单位质量所释放的电能，因此在电池容量相等的情况下，锂电池比镍镉、镍氢电池重量更轻，在汽车有限的空间和质量限制下，续航能力更强。 功率密度指电池平均单位质量所释放的最大功率，可以使纯电动汽车使用更大功率的电动机，提高动力性能。,动力电池-锂电池,锂电池 分为锂金属电池和锂离子电池（Li-ion），电动汽车目前多采用锂离子电池，正极采用锂铁磷酸盐，负极采用石墨。例如日产聆风 所用的动力电池单体能量密度已达到160Wh/kg。 下一代锂离子电池组的目标是能量密度和功率密度提
8、高到目前水平的2倍，成本降低60%。,锂离子电池中，锂-硫电池和锂-空气电池仍然是目前研究的热点，被公认为是未来锂电池的发展方向，理论能量密度可达3000Wh/kg。,动力电池-锂电池,能量管理系统,功能：维持电动汽车所有蓄电池组件的工作，并使其处于最佳状态，采集车辆各个子系统的运行数据，进行监控和诊断，控制充电方式和提供剩余能量的显示功能。 与电动机控制技术相比，能量管理技术还不是很成熟。如何监控电池的充放电状态，如何实现无损充电，避免电池过充，如何进行电池定期自动检测，如何提高剩余能量估算的精度都需要更加深入的研究。,驱动电动机,一般使用交流电动机：异步电动机、永磁电动机或开关磁阻尼电动机
9、。 直接影响整车的动力性和经济性，要求调速范围宽、转速高、扭矩大、体积小。 还需要使用非线性智能控制技术的控制系统，满足牵引动力的要求，实现低速恒扭矩、高速恒功率，提高综合性能。,一、电动汽车定义及分类 二、电动汽车关键技术 三、电动汽车的节能环保效应 四、国外电动汽车发展趋势及现状 五、国内电动汽车发展趋势及现状 六、电动汽车充换电服务 七、总结与思考,三、 电动汽车的节能环保效应,能量转换效率 普通汽油车：10L汽油/百公里10.88kg标煤/百公里 普通柴油车：6L柴油/百公里8.106kg标煤/百公里 混合动力车：5L汽油/百公里5.44kg标煤/百公里 纯电动汽车：16kwh电能/百
10、公里5.44kg标煤/百公里（已考虑煤炭发电效率、电池充放电效率） 燃料电池汽车：0.79kg氢/百公里3.9kg标煤/百公里（以奔驰F125欧翼概念车为例）,能量转换率高只是相对节能，并不是绝对节能 例如燃料电池看似最节能，但如果是采用电解水的方法制造氢，那么就还要算上发电效率、电解水制造效率，能耗就会上升，汽油柴油也是一样，还应当计算提炼能耗。因此上表中除纯电动汽车外，都还需额外计算二次能源的制造消耗，可见纯电动汽车的节能优势十分明显。,能量转换率,减排效果 根据清华大学全生命周期模型（WTW），可分为两个阶段，即从矿井到加油机和从加油机到车轮。 在煤电占75%的情况下,随着我国能源结构调
11、整，到2050年，煤电占比下降至50%，上表中纯电动汽车的排放还可再下降1/3。 氮氧化物、含硫氧化物是PM2.5的来源之一。,减排效果,一、电动汽车定义及分类 二、电动汽车关键技术 三、电动汽车的节能环保效应 四、国外电动汽车发展趋势及现状 五、国内电动汽车发展趋势及现状 六、电动汽车充换电服务 七、总结与思考,四、国外电动汽车发展现状及趋势,全球石油储量日益明朗，国际油价高位震荡，促进新能源发展成为共识。由新能源产生的电能将逐渐代替传统能源，电动汽车由于其节能、环保的特性，成为汽车产业发展的必然趋势。 全球来看，电动汽车产业，尤其是纯电动汽车和插电式混合动力汽车，仍处在起步阶段，预计最快能
12、在2015年至2020年初步形成规模化产业，逐步部分取代传统动力汽车。,美国,2012年3月7日，美国总统奥巴马宣布了一项名为“电动汽车无处不在”（EV-Everywhere）的新项目，这是能源部“清洁能源大挑战”（Clean Energy Grand Challenges）系列的第二部分，旨在解决最紧迫的能源挑战。 Big Hairy Audacious Goal:Enable U.S. companies to priduce plug-in electric vehicles that are as affordable and convenient for the average Am
13、erican family as todays gas powered vehicles by 2022.,战略层面： 一是将发展插电式电动汽车（包括插电式混合动力和纯电动汽车）确定为主要技术路线； 二是提出到2015年实现美国道路上行驶的插电式汽车达到100万辆的目标。政策层面： 一是激励政策，对厂商、需求侧、研发领域提供税收减免、财政补贴、金融支持； 二是保障政策：支持技术设施建设、加大研发和教育投入； 三是限制政策：提高燃油经济性标准，拉动市场需求。,美国,美国,“电动汽车无处不在”项目选定了三种类型的电动车作为研发目标： PHEV40（插电式混合电动车，纯电动行驶距离40英里，即64公
14、里） AEV100（纯电动车，单次充电行驶距离100英里，即161公里） AEV300（纯电动车，单次充电行驶距离300英里，即483公里）,其他国家,其他国家均有类似支持政策，以下仅介绍特色亮点： 德国：为保护本国市场和企业，推迟原定计划，将在2013年其国内车企产品上市后再出台直接购车补贴及公务车强制购买政策。大众、宝马、博世等公司都在研究开发相关技术。 法国：巴黎是世界上最早鼓励使用纯电动汽车的城市之一，已拥有约100座充电站，基本形成充电站服务网络。 日本：自2009年4月起对低排放车辆给予税收优惠，每年减税规模约2100亿日元。,全球市场,2012年，全球电动汽车（包括纯电动和插电式
15、混合动力）销售接近12万辆，同比增长超过100%，美国市场占46%，日本和欧洲都为23%左右，中国是唯一比例缩水的市场。销售前三名为通用雪佛兰沃蓝德、丰田普锐斯、日产聆风。预计2013年全球电动汽车将同比增长89%至22.5万辆，但该数字只有此前部分车企预期值的三分之一。,全球市场-美国,美国或许是最早开始，也是最大投入电动车产业的国家，尽管提出了远景规划和财政补贴政策，但市场仍不太接受这个昂贵又不太安全的产品。 从产品的角度，美国特斯拉公司召回了439辆电动跑车，原因在于它的辅助电源线可能导致火灾，电动汽车产品类似事件已不止一起。 事实上，2012年美国纯电动和插电式混合动力车在美销量只有大
16、约5.8万辆。,一、电动汽车定义及分类 二、电动汽车关键技术 三、电动汽车的节能环保效应 四、国外电动汽车发展趋势及现状 五、国内电动汽车发展趋势及现状 六、电动汽车充换电服务 七、总结与思考,自2009年8月工信部开始公布节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录，至今已有43批，682个型号的汽车进行公示。,五、国内电动汽车发展现状及趋势,国内电动汽车发展现状,最新两批节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录,国内电动汽车发展现状,2012年下半年开始，中国企业竞相争购美国电动车相关企业。美国电池企业A123已被中国万向收购，万向、北汽、东风和吉利汽车四家车企浮出水面。 2012年中国电动汽车共售出12791辆（其中私人购车约占16%），约占全年全部汽车销售量的0.7%。,国内电动汽车发展现状-北京,北京市电动出租车试点 北汽在平谷、密云、大兴有E150EV电动车投入出租车运营，北汽福田在昌平、延庆、怀柔有迷迪电动车投入出租车运营，长安汽车在房山有E30电动车投入出租车运营。 这三种出租车的续航里程为100-160公里，意味着每天只能运行三、四个小时，之后就必须返回充电站，充电时间在六个小时以上。事实上都是在高额补贴的情况下运营。,
