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1、电子信息新技术系列讲座报告班级学号 3110503姓名：2014年12月新能源汽车摘要：在不断加剧的“人、车、自然”的矛盾之下，人们开始从把目光 从传统的燃油汽车转向新能源汽车。文章主要介绍与新能源汽车相关 的一些情况。首先，介绍了新能源汽车的基本概念，与传统的汽车划清界限。在认清它的概念之后，根据新能源汽车现有的技术及发展情况对它做 出分类，并对每种类型作出详尽的描述，以便更清楚了解每种类型的 汽车的特点。然后，分析新能源汽车发展的战略背景及现状介绍，列 出福克斯电动车及雷诺电动概念车 DeZir两个实例，对现阶段情况下 新能源汽车所面对的难题作出分析，并且针对现状对未来进行展望， 提出发展
2、方向。最后，文章指出新能源汽车是实现汽车工业可持续发 展的必由之路，但是现在依旧面临重重困难，未来任重而道远。 关键词：新能源汽车电池可持续发展难题正文：一. 新能源汽车概述随着车辆增加，导致石油供不应求，目前世界上2/3的石油被汽车用掉【1】。 石油价格与日俱增，环境污染日趋严重，“人、车、自然”之间的矛盾愈加突出， 人们不得不把目光重新放在节能与新能源汽车上。 新能源汽车是指除汽油、柴油 发动机之外所有其它能源汽车。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
3、），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。新能源汽车包括电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车、氢燃料汽车。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（电动）汽车和燃料电池电动汽车。（1）纯电动汽车（PEV【2】纯电动汽车是指完全由动力蓄电池提供电力驱动的电动汽车，虽然它有134年的悠久历史，但一直仅限于某些特定范围内应用， 市场较小。主要原因是由于 各种类别的蓄电池，普遍存在价格高、寿命短、外形尺寸和重量大、充电时
4、间长 等严重缺点。铅酸电池有一定价格优势，但是由于它太过笨重，充电时间又长，因此在低 端产品市场上有较强的竞争力和实用性，只被广泛用于车速小于 50km/h的各种 场地车、高尔夫球车、垃圾车、叉车以及电动自行车上。镍氢电池的主要优点是技术比较成熟， 安全性较好，相对寿命较长，但是由 于镍金属占其成本的60%，导致镍氢电池价格居高不下。锂离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池，其独特的物理 和电化学性能，具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是：重量轻、 储能大、无污染、无记忆效应、使用寿命长。同时它是一种真正的绿色环保电池， 不会对环境造成污染，是目前最佳的能应用到电动车上的
5、电池。（2）混合动力电动汽车（HEV由于完全由动力蓄电池驱动的纯电动汽车，其性能 /价格比长期以来都远远 低于传统的内燃机汽车，难于与传统汽车相竞争，上个世纪 90年代以来着手开 发混合动力汽车。混合动力电动汽车是指具备两个以上动力源、而其中有一个可 以释放电能的汽车。混合动力汽车按混合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种；按混 合度（电机功率与内燃机功率之比）的不同，又可分为微混合、轻度混合和全混 合三种。根据研究表明，混合动力汽车的节油率几乎与汽车功率的混合度和汽车 的生产成正比上升。因此，从长远来看，研制全混合电动汽车是一种必然趋势。（3）燃料电池电动汽车（FCEV）20世纪60年
6、代，研发出了液氢和液氧发电的燃料电池。由于石油危机和大 气污染日趋严重，以质子交换膜式为代表的燃料电池技术， 受到世界各国普遍重 视。质子交换膜燃料电池（PEMFC主要优点：其排放生成物是水及水蒸汽，为 零污染；能量转换效率可高达 6070%;无机械振动、低噪声、低热辐射；宇宙 质量中有75%是氢，地球上氢也几乎是无处不在。氢还是化学元素中质量最轻、 导热性和燃烧性最好的元素；氢的热值很。但燃料电池电动汽车存在发动机使用 寿命短、制造成本高、环境适应很差和燃料使用成本大等的技术、经济问题。2 气体燃料汽车一一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。
7、气体燃料汽车一一专用气体燃料汽车、两用燃料汽车和双燃料汽车。（1）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；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，两套燃料供给系统可 分别但不可共同向气缸供给燃料的汽车，如汽油 /压缩天然气两用燃料汽车等；(2) 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气之外的燃料，两套燃料供给系统按预定的配 比向气缸供给燃料，在气缸混合燃烧的汽车，如柴油一液化石油气双燃料汽车等。3 生物燃料汽车一一燃用生物燃料或燃用掺有
8、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。4 氢燃料汽车一一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。二. 新能源汽车发展背景和现状能源短缺、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
9、业的发展热点。发展新能源汽车是实现汽车工业可持续发展的必由之路。在世界范围内，大部分国家都开始在新能源汽车领域增大投入。 在密集的扶 持政策出台背景下，我国新能源汽车驶入快速发展轨道，虽然新能源汽车在中国 市场的比例微乎其微，但他在商用车市场上的潜能一开始释放。 但相比国外，我 国发展刚刚起步。三、新能源汽车的技术原理1、技术问题。电动汽车分为插电式混合动力汽车和纯电动汽车， 而动力电池是新能源汽车 的重中之重，它不但是技术核心，也是技术门槛最高、利润最集中的部分。因此 电池就成了需要解决的首要问题。 我国拥有生产电池的丰富的材料资源， 但是像 磷酸铁锂，碳酸锂等材料还是需要从国外进口， 因为
10、由于我国的技术问题，无法 提炼出质量很高的能够用于电池生产的产品。 还有就是电池中起着防止正、负极 短路的作用的隔膜，它是技术含量最高的部件，但是我国在生产技术方面缺乏自 主知识产权，在生产隔膜的关键技术方面特别是产业化技术方面较为欠缺，再加上我国的精密加工设备基础又比较薄弱。2、配套设施。电动汽车顾名思义就是需要用电，因此它的运作就必须依托于整个供应链和 应用体系完善的配套工作。而就目前新能源汽车研发最热门的纯电动汽车来说， 在供应链方面的最大障碍就是电池/电池组、电控等技术瓶颈，电池的安全性、 可靠性、使用寿命等还不能满足整车要求； 应用体系方面，充电网络基础设施的 不完善是最大的障碍，配
11、套设施建设如果不能达到同步， 那么新能源汽车市场就 很难顺利发展。3、人们的消费观念的约束。虽然新能源汽车对环保的贡献巨大，但是作为购车者来说，新能源汽车的价 格、性能、使用成本、是否便捷，这些才是消费者最关心的问题。也许新能源汽 车的购买价格比一般的车价要高， 但是能降低油耗，从经济的角度来说，它的使 用成本会降低，但是如果消费者没有考虑这个问题， 那么他就不会购买新能源汽 车，这就影响了新能源汽车的销售。另外，大部分消费者对新能源的认识不够深， 因此在购买车的时候，他们不会考虑购买新能源汽车。4、环保问题电动车的电车回收成为环保最关心的问题。目前很多人都会使用电动自行 车，但是在使用几年过
12、后，电池不能用了，这时，电池的回收就成了问题。电动 汽车也一样，当电池不能使用过后，那么电池的处理就成了一个非常严重的问题， 因为电池对环境的污染巨大，它的污染可以持续几十年甚至上百年， 这对我们的 环境是一个巨大的威胁。四. 新能源汽车发展主要障碍及其解决方案新能源汽车虽然可以有效减少市区有害气体的排放和烟雾浓度，同时也减少 CO的排放。许多国家和厂商都积极开发纯电动汽车 (PEV)、混合动力电动汽 车(HEV)(包括插电式混合动力电动汽车PHEV和燃料电池汽车(FCV)。但是诸 多障碍和困难限制了新能源汽车的发展和普及 ，从全球范围来看，一场打破约 束、冲出困境的行动已经开展。(1充电基础
13、设施推广PE和PHE的主要困难就是缺少全面的电池充电基础设施。 然而,目前全 球许多厂商和政府已经启动了电动汽车基础设施项目，来评估建立充电基础设施的方法,并正着手进行实际应用。(2) 氢燃料补给基础设施开发氢燃料补给设施是一个巨大工程。目前，为汽车研究提供支持的汽车用 氢燃料补给站已基本建立。在补给站内储存氢燃料仍然是一个难题。(3) 氢燃料的生产氢的生产是一项重要的全球性业务。目前绝大多数氢的生产是采用蒸气甲烷 重整法,这意味着该方法产生CQ其他生产方法包括煤(产生CO)或生物质气化、 高温水裂解和一些新兴技术，如利用阳光从水中分出氢的光解方法。用化石燃料 发电，再用电使水分解的方法也产生
14、 CO,水解的效率只有大约70%，氢气压缩的 效率大约为90% ,在电动机输出阶段，燃料电池将燃料能量转化为直流电的效率 最大为65%,因此，电能输出到电动机输出的效率大约为41%相比之下，直接向纯 电动汽车的锂离子电池充电时，AC - DC 蓄电池的充电效率大约为89% ,电池效 率为94% , DC - AC 转化效率为95% ,因此，最终效率为79%(4) 续驶里程充电电池的续航能力有限和充电时间较长一直是阻滞纯电动汽车普及的主要障碍，对许多消费者来说,在电动模式时,PEV和PHE行驶距离有限仍是个问 题。尤其是PEV,它没有装载续驶里程较大的内燃机(ICE),再充电时也需要很长 时间。
15、尽管如此，戴姆勒克莱斯勒的研究指出大多数欧洲人每天行驶距离约50 km,而PEV勺续驶里程是其2倍为97 km,对于这些消费者来说已足够。类似的雪佛兰 Volt车每次再充电的续驶里程目标约为64 km,对于美国大约78%勺上班族来说已 足够。目前所选用制造商的23辆PEV勺续驶里程，平均值为185 km,行驶里程范围 64402 km仅使用电动模式的10辆PHEV平均续驶里程为68 km,行驶里程范围 26 97 km。五. 新能源汽车的发展前景由工业和信息化部牵头制订的节能与新能源汽车发展规划(2011 - 2020年)已经完成，目前正在向各相关部委征求意见，它将成为引领我国新能源汽 车产业
16、发展的重要政策。规划草案显示，中央财政将在未来10年中，投入巨资支持节能与新能源汽车核心技术的研发和推广，资金数额达到上千亿元。中国汽车业“十二五”规划初稿已定，新能源汽车被列为中国汽车行业今后 五年发展的重中之重，将提出到 2015年，中国国内新能源汽车的年销量达到百 万辆的目标。新能源汽车的发展重点将以汽车电动化和动力混合化两大技术结合 为标志，进行产品换代与产业升级。(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
