新能源汽车发展趋势

新能源汽车的发展趋势-暑期天津培训汇报讲座江苏汽车技师学院汽车科教师华磊新能源汽车的发展趋势2内容一、发展新能源汽车的必要性二、新能源汽车的种类和特点三、我国新能源汽车的前景分析新能源汽车的发展趋势3一、发展新能源汽车的必要性新能源汽车的发展趋势4数据来源：NYEMX矛盾一：汽车保有量的增加与石油资源的短缺图1：国际原油价格（美元/桶）石油价格长期上升趋势明显，油价日益高昂已成为经济不能承受之重。图2：世界和中国汽车保有量世界和中国汽车保有量迅速攀升，对石油消耗造成严重负担。新能源汽车的发展趋势5我国国产原油的数量增长缓慢，石油供给增长量主要依靠进口国内原油产量和进口量进口依存度7.6%33.8%43.9%48.2%50.5%51.3%1383115005163001813518477186321890075636739748171631945321139218531990199520002005200620072008进口量国内生产量新能源汽车的发展趋势6数据来源：EIA矛盾二：汽车保有量的增加与环境污染的加剧图3：世界主要国家CO2排放比例能源大量消耗带来温室气体排放问题，是造成气候变化主要原因。各国排放标准不断严格，以减少汽车对全球气候变暖影响。图4：各国汽车减排目标新能源汽车的发展趋势7排放污染和改善空气质量刻不容缓空气质量级别污染指数五级四级三级二级一级对健康的影响评语污染物浓度达到这样的危险水平时，所有人都应当呆在家里，减少体力活动。污染物浓度达到这种极不利于健康的水平时，任何人都应当避免户外活动，敏感的人，特别是有心脏病或肺病的人，应呆在室内污染物浓度达到这种极不利于健康的水平时，所有的，包括健康成人和儿童，都应该避免剧烈的户外运动，敏感的人，特别是有心脏病或肺病的人，应呆在室内污染物浓度达到这种极不利于健康的水平时，所有的，包括健康成人和儿童，都应该避免长时间剧烈的户外运动，敏感的人，特别是有心脏病或肺病的人，应避免户外活动达到这种不利于健康的水平时，敏感的人，如有心脏病或肺病的人，应减少户外活动。良优500200100050138数据：国家环保总局9%56%35%二级三级劣三级新能源汽车的发展趋势8二、新能源汽车的种类和特点新能源汽车的发展趋势9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。1、新能源汽车的定义新能源汽车的发展趋势102、汽车能源细类传统替代燃料汽车新能源汽油、柴油天然气、液化石油气、甲醇、乙醇、二甲醚、生物柴油混合动力、纯电动、燃料电池、氢动力新能源汽车的发展趋势111)、混合动力车的定义混合动力汽车（HybridElectricalVehicle,简称HEV)是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。3、各种新能源汽车并存3.1、新能源汽车——混合动力汽车新能源汽车的发展趋势122)HEV的主要技术组成(1)发动机采用四冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。(2)电动机采用直流电动机、交流感应电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。(3)电池采用不同的蓄电池、燃料电池、储能器和超级电容器等。新能源汽车的发展趋势13低油耗:工作原理电动机和发动机分担各自优势领域3)、混合动力车的工作原理(以TOYOTA为例)TOYOTA油电混合动力系统可完美地分别使用电动机和发动机来行驶，油耗与低一等级排量／车体尺寸的车辆相当，功率却与高一等级车辆相当。与同等排量的车辆相比，其低油耗性能居世界最高水平。新能源汽车的发展趋势14为了实现最高水准的低油耗，TOYOTA油电混合动力系统分别发挥电动机和发动机各自的特长来行驶。1．在启动及低速行驶时，TOYOTA油电混合动力系统仅利用电动机的动力来行驶，因为这时发动机的效率不高。2．在一般行驶时发动机效率很高，发动机产生的动力不仅是车轮的驱动力，同时也用来发电带动电动机，并给HV蓄电池充电。3．在减速或制动时，TOYOTA油电混合动力系统以车轮的旋转力驱动电动机发电，将能量回收到HV蓄电池中。新能源汽车的发展趋势15当汽车启动时，TOYOTA油电混合动力系统仅使用由HV蓄电池提供能量的电动机的动力启动，这时发动机并不运转。因为发动机不能在低旋转带输出大扭矩，而电动机可以灵敏、顺畅、高效地进行启动。*点火起动时，发动机将进行运转，直至充分预热启动时充分利用电动机启动时的低速扭矩新能源汽车的发展趋势16对于发动机而言，在低速－中速带的效率并不理想，而另一面，电动机在低速-中速带性能优越。因此，在用低速-中速行驶时，油电混合动力系统使用HV蓄电池的电力，驱动电动机行驶。*HV蓄电池的电量少时，利用发动机来带动发电机发电，为电动机提供动力。低速－中速行驶时由高效利用能量的电动机驱动行驶新能源汽车的发展趋势17TOYOTA油电混合动力系统采用发动机，使它在能产生最高效功率的速度带驱动。由发动机产生的动力直接驱动车轮，依照驾驶状况部分动力被分配给发电机。由发电机产生的动力用来驱动电动机和辅助发动机。利用发动机和电动机这一双重传动系统，发动机产生的动力以最小消耗被传向地面。*HV蓄电池的电量少时，发动机输出功率会被提高以加大发电量，来给HV蓄电池充电。一般行驶时低油耗的驾驶，使用发动机作为主要动力源新能源汽车的发展趋势18在需要强劲加速力（如爬陡坡及超车）时，HV蓄电池也提供电力，来加大电动机的驱动力。通过发动机和电动机双动力的结合使用，TOYOTA油电混合动力系统得以实现与高一级发动机同等水平的强劲而流畅的加速性能。全速开进（行驶）时利用双动力来获得更高一级的加速新能源汽车的发展趋势19用于再利用在踩制动器和松油门时，TOYOTA油电混合动力系统使车轮的旋转力带动电动机运转，将其作为发电机使用。*减速时通常作为摩擦热散失掉的能量，在此被转换成电能，回收到HV蓄电池中进行再利用。减速/能量再生时将减速时能量回收到HV蓄电池中新能源汽车的发展趋势20在停车时，发动机、电动机、发电机全部自动停止运转。不会因怠速而浪费能量。*当HV蓄电池的充电量较低时，发动机将继续运转，以给HV蓄电池充电。另外有时因与空调开关连动，发动机会仍保持运转。停车时动力系统全部停止新能源汽车的发展趋势21优点不需要特别的燃料，续航里程长，技术成熟。缺点“弱混”以及长距离高速行驶基本不能省油。难点成本降低需要时间。4)、混合动力车优、缺点虽然混合动力车在能源利用上具有环保、节约等优势，但其最大的障碍是难以降低的生产成本和由此导致的高昂售价。*国内混合动力汽车的发展瓶颈主要集中在消费理念、成本控制、价格定位、技术，以及相关的配套设施等。新能源汽车的发展趋势22电动汽车是至少以一种动力源为车载电源，全部或部分由电机驱动，符合道路交通安全法规的汽车。1)、电动汽车的定义3.2、新能源汽车——电动汽车2)、电动汽车的分类以车载燃料电池为动力的燃料电池电动汽车；以车载蓄电池为动力的蓄电池电动汽车,亦称之为纯电动汽车；以车载多能源为动力的混合动力电动汽车，其动力来自2个或2个以上能源，如蓄电池，超级电容，飞轮电池，太阳能，内燃机，燃气轮机，斯特林发动机等。新能源汽车的发展趋势233)、电动汽车的特点随着能源危机和环境污染的全球两大突出问题日益严重，特别是随电动汽车自身难点不断解决，使电动汽车具有更多突出特点。优点：(1)来源丰富(2)运行零污染而且噪声小(3)结构简单，维修方便(4)能源效率高缺点：(1)能源密度低(2)充电时间长(3)成本高新能源汽车的发展趋势24(1)纯电动汽车（EV）电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、控制器和辅助设施蓄电池六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此蓄电池汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。蓄电池向电动机提供电能来驱动汽车。在制动或减速时，电机作为发电机来回收能量。4).电动汽车分类新能源汽车的发展趋势25新能源汽车的发展趋势26新能源汽车的发展趋势27电驱动结构形式新能源汽车的发展趋势28电驱动结构形式新能源汽车的发展趋势29采用燃料电池作电源的电动汽车称为燃料电池电动汽车即FuelCellElectricVehicle(FCEV)。其动力源是用燃料电池发动机-电动机系统。燃料电池驱动系统是FCEV的核心部分，不同燃料作为动力源，发电机系统组成是有差别的。目前，多以压缩氢气或液化氢气及作为基本燃料。(2)燃料电池电动汽车（FCEV）新能源汽车的发展趋势30a.燃料电池(FuelCell)的基本原理燃料电池通过氧与氢结合成水的简单电化学反应而发电。燃料电池的基本组成有：电极、电解质、燃料和催化剂。二个电极被一个位于这它们之间的、携带有充电电荷的固态或液态电解质分开。在电极上，催化剂，例如白金，常用来加速电化学反应。下图为燃料电池基本原理示意图。新能源汽车的发展趋势31燃料可以是H2、CH4、CH3OH、CO等，氧化剂一般是氧气或空气，电解质可为水溶液（H2SO4、H3PO4、NaOH等）、熔融盐（NaCO3、K2CO3）、固体聚合物、固体氧化物等。发电时，燃料和氧化剂由电池外部分别供给电池的阳极和阴极，阳极发生燃料的氧化反应，阴极发生氧化剂的还原反应，电解质将两电极隔开，导电离子在电解质内移动，电子通过外电路做功并构成电的回路。与普通电池不同的是，只要能保证燃料和氧化剂的供给，燃料电池就可以连续不断地产生电能。它的燃料和氧化剂不是储存在电池内，而是储存在电池外的储罐中。当电池发电时，要连续不断地向电池内送入燃料和氧化剂，排出反应产物，同时也要排除一定的废热，以维持电池工作温度的恒定。FC本身只决定输出功率的大小，其储存能量则由储存在储罐内的燃料与氧化剂的量决定。新能源汽车的发展趋势32b.燃料电池系统组成单独的燃料电池堆是不能发电并用于汽车的，它必需和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统和一个能使上述各系统协调工作的控制系统组成燃料电池发电系统，简称燃料电池系统。燃料电池组辅助装置和关键设备：(1)燃料和燃料储存器（包括碳氢化合物转化的重整器）(2)氧化剂和氧化剂存储器(3)供给管道系统和调节系统(4)水和热管理系统新能源汽车的发展趋势33c.燃料电池的分类燃料电池依据其电解质的性质而分为不同的类型，每类燃料电池需要特殊的材料和燃料，且使用于其特殊的应用。按电解质划分，燃料电池大致上可分为五类：1)质子交换膜燃料电池（protonexchangemembranefuelcell--PEMFC）2)碱性燃料电池（alkalinefuelcell--AFC）3)磷酸燃料电池（phosphoricacidfuelcell--PAFC）4)溶化的碳酸盐燃料电池(moltencarbonatefuelcell--MCFC)5)固态氧化物燃料电池（solidoxidefuelcell--SOFC）下面我们分别介绍以氢为燃料和以甲醇为燃料的燃料电池发动机系统。并介绍通用的一款用氢气作为燃料的燃料电池电动汽车。新能源汽车的发展趋势34以氢为燃料的燃料电池发动机系统氢气储存罐氢气压力调节器热交换器氢气循环泵5冷凝器、汽水分离器水箱水泵空气压缩机空气加湿、去离子过滤器燃料电池组11电源开关12DC/DC转换器13逆变器驱动电机新能源汽车的发展趋势35以甲醇为燃料的燃料电池发动机系统甲醇储存罐重整器带燃烧气H净化器氢气净化泵新能源汽车的发展趋势36*通用Hy-wire氢动三号由200块相互串联在一起的燃料电池块组成的电池组产生电力，通过68升的氢气储存罐向燃料电池组提供氢气。电池组所产生的电