电动车的发展与展望

电驱动汽车的发展与展望王秉刚一、定义与术语二、发展电动汽车的重大意义三、国际电动汽车发展情况四、我国电动汽车产业发展现状五、我国发展电动汽车的战略目标措施内容关于节能与新能源汽车术语•来源于科技部863计划“节能与新能源汽车”重大项目，包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车。•混合动力汽车属于节能汽车。•应该区分原始能源与燃料的概念。•如果将汽车用非石油传统燃料，称为“新能源”，包括的范围不只是电和氢，况且电和氢都不是原始能源。•混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车都使用电机驱动（或机电混合驱动），有别于传统汽车，统称“电驱动汽车”更贴切。能源（原始形态）燃料（应用形态）动力系统汽车类型石油汽油汽油机及传动系统汽油车混合动力系统汽油HEV节能（电驱动）柴油柴油机及传动系统柴油车混合动力系统柴油HEV节能（电驱动）天然气CNG点燃式NG发动机点燃式CNGV新能源压燃式NG发动机压燃式CNGV新能源LNG点燃式NG发动机点燃式LNGV新能源压燃式NG发动机压燃式LNGV新能源煤M85甲醇汽油点燃式M85发动机M85甲醇车新能源M15甲醇汽油汽油机及传动系统汽油车部分新能源DME压燃式DME发动机DME车新能源煤制汽油汽油机及传动系统汽油车新能源煤制柴油柴油机及传动系统柴油车新能源生物质E10乙醇汽油机及传动系统汽油车部分新能源B5柴油柴油机及传动系统柴油车部分新能源煤、铀、水力、风力、太阳能电电池电机系统EV新能源（电驱动）???氢燃料电池蓄电池混合动力系统FCV新能源（电驱动）电驱动车辆的分类示意100%内燃机驱动100%电驱动微混合动力纯电动与混合动力双模式纯内燃机汽车纯电动汽车轻度混合动力重度混合动力中度混合动力增程式电动汽车从纯内燃机汽车到纯电动汽车氢燃料电池汽车串联式与并联式混合动力汽车串联式并联式燃油箱串联：与车轮直接机械连接的仅是电机：内燃机蓄电池电机车轮发电机燃油箱内燃机蓄电池电机车轮传动系传动系并联式：与车轮直接机械连接的有内燃机和电机：混合动力是一种节约燃料的先进驱动技术混合动力车辆是指驱动车辆运动的能量来自至少两种不同的能量转换装置和储能装置。典型的两种能量转换装置是内燃机和电机；两种储能装置是燃油箱和动力蓄电池组。混合动力汽车节能的主要原理停车停机：在交通拥堵的城市，停车怠速时间超过总行驶时间的30%以上；制动能量回收：在频繁加减速的城市行驶工况下，制动消耗的能量会占到车辆行驶能量消耗的50%；减小发动机排量：传统汽车为满足加速性和最大车速要求，内燃机的峰值功率约为车辆巡航所需功率的3-5倍；优化发动机：传统汽车内燃机必须满足很大的速度和负载范围的油耗与排放要求（如乘用车15工况标准）。混合动力汽车的主要类型(1)微混合，也称“启停（Start-Stop)”式;在交通拥堵的城市，可实现节油率5-10%;优点是汽车结构改变很小，成本增加很少，易于实现；有可能成为乘用车的标准设置；主要缺点是：当停车需要空调时，不起作用；推广“启停式”结构，需要提高公众的节能意识；学术界有人认为“启停式”算不上“混合动力系统”；奇瑞公司的“启停式”轿车已投放市场。混合动力汽车的主要类型(2)轻混合，平时主要使用内燃机动力，电池电机在汽车加速爬坡时提供辅助动力，同时具有制动能量回收和“启停”功能；发动机排量可减少10-20%，电机的功率约为内燃机的10%，节油率可达到10-15%；技术难度相对小，成本增加不很多；长安公司的ISG电机混合动力汽车将投放市场。混合动力汽车的主要类型(3)重混合，电机和内燃机可以独立或联合驱动车辆，低速起步、倒车和低速行驶时可以纯电动驱动，同时具有制动能量回收和“启停”功能；电机的功率约为内燃机的50%，节油率可达到30-50%；技术难度较大，成本增加多；典型的例子是丰田的Pruis，在中国销售情况不佳，分析由于价格原因；一汽和东风正在开发的混合动力轿车介于轻混合与重混合之间。混合动力汽车的主要类型(4)可充电混合动力（Plug-in），可以利用电网的电力进行充电，实现较长距离的纯电动行驶，同时具有制动能量回收功能；电机的功率接近内燃机，电池容量考虑纯电动行驶里程来选定，节油率（不计电能）最大可达到100%；成本增加，与增加的动力电池容量相关；普遍认为是未来混合动力汽车的主要方向；比亚迪公司开发的“双模式”混合动力轿车已经少量下线。混合动力汽车是节油的有效途径混合动力公交车节油途径举例：怠速时停机，可节油5％以上回收制动时能量，可节油约10％减少发动机排量，可节油10％以上重新优化发动机的设计，可节油5％以上以上共计30％以上燃料电池示意图一、定义与术语二、发展电动汽车的重大意义三、国际电动汽车发展情况四、我国电动汽车产业发展现状五、我国发展电动汽车的战略目标措施内容千人汽车保有量依赖石油，中国人将不可能实现普及汽车的梦想。十几二十年之后，我国汽车的普及率完全可能接近发达国家的水平。如果按欧洲的一半，即每千人300辆计算，总保有量就是4.5亿辆。按每辆汽车年消耗燃油1吨计（目前欧洲的水平1.5吨，日本1吨，中国2.2吨），4.5亿辆车需要4.5吨燃油。有关专家预测，2020年国内的石油年产量可达到1.8亿吨，如进口2.7亿吨，共计4.5亿吨。如其中2/3给汽车用，炼成燃油约2亿吨。汽车燃油存在2亿吨以上巨大缺口。Reference:世界石油发现与生产形势发展电动汽车是降低石油依赖、保障国家能源安全的战略措施我国汽车保有量将快速增长车用汽柴油需求不断增大,石油供应安全面临严峻挑战0500010000150002000025000300002010年2015年2020年2025年2030年货车客车轿车年份汽油消耗量柴油消耗量燃油总消耗量2010784481331597720129087933418421201510801112772207920201539215146305381.422.253.24.5570.0%61.5%54.9%44.4%20052010F2015F2020F进口依存度我国未来车用燃油消耗量预测（单位：万吨）我国未来石油进口依存度预测（单位：亿吨）我国未来汽车保有量预测（单位：万辆）机动车与大气污染我国城市环境污染治理仍然严峻。环保总局副局长张力军介绍，２００６年全国监测的５５９个城市中，空气质量达到三级标准的城市占２８．５％、劣于三级标准的城市占９．１％。全国共有39个城市的空气质量低于三级。有数据表明，机动车排放越来越成为城市的主要大气污染源。2007年国际能源机构的一项调查结果表明，美国、中国、俄罗斯和日本的二氧化碳排放量几乎占全球总量的一半。调查表明，美国二氧化碳排放量居世界首位，年人均二氧化碳排放量约20吨，总量占全球的23.7%。中国年人均二氧化碳排放量为2.51吨，总量约占全球的13.6%。中国面临越来越大的CO2减排压力。汽世界石油平均价格（FOB）欧美日汽车二氧化碳排放限值•2009年9月胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上承诺，中国5年减排15亿吨CO2。•发达国家汽车行业CO2排放量约占总排放量25%左右。•我国在售轿车百公里油耗平均8.06升，相当汽车每公里二氧化碳排放量为161.2g。汽车工业发展也面临二氧化碳排放的巨大压力能源效率与排放的全寿命周期评价原料开采燃料生产燃料输送燃料加注车辆使用车辆处置从矿井到油箱WellToTank从油箱到车轮TankToWheel从矿井到车轮WellToWheel各种车用燃料与相应技术的全寿命周期总能量消耗对比（KJ/km)0100020003000400050006000点燃式驱动-汽油点燃式驱动-E10-玉米点燃式驱动-M10直喷点燃式驱动-汽油强混合驱动-汽油直喷压燃式驱动-CD强混合驱动-柴油点燃式驱动-CNG单一燃料点燃式驱动-LNG单一燃料直喷压燃式-天然气合成油燃料电池-气体氢-天然气点燃式驱动-甲醇M85点燃式驱动-纯甲醇混合驱动-M100直喷压燃式驱动-二甲醚直喷压燃式驱动-煤间接液化油直喷压燃式驱动-煤直接液化油混合驱动-煤间接液化油混合驱动-煤直接液化油燃料电池-气氢-煤燃料电池-液氢-煤燃料电池混合驱动-气氢-煤燃料电池混合驱动-液氢-煤点燃式驱动-乙醇E85-玉米点燃式驱动-乙醇E85-木薯点燃式驱动-乙醇E100-玉米直喷压燃式驱动-生物柴油BD20-小油桐直喷压燃式驱动-生物柴油BD20-油料下脚直喷压燃式驱动-生物柴油BD20-餐饮废油压燃直喷式驱动-生物质合成油燃料电池-气氢-太阳能燃料电池-液氢-太阳能TTWWTT石油基天然气基煤基生物质基太阳能来源：中国汽车研究中心研究报告各种车用燃料与相应技术的全寿命周期温室气体排放对比（g/km)-200-1000100200300400500600700点燃式驱动-汽油点燃式驱动-E10-玉米点燃式驱动-M10直喷点燃式驱动-汽油强混合驱动-汽油直喷压燃式驱动-CD强混合驱动-柴油点燃式驱动-CNG单一燃料点燃式驱动-LNG单一燃料直喷压燃式-天然气合成油燃料电池-气体氢-天然气点燃式驱动-甲醇M85点燃式驱动-纯甲醇混合驱动-M100直喷压燃式驱动-二甲醚直喷压燃式驱动-煤间接液化油直喷压燃式驱动-煤直接液化油混合驱动-煤间接液化油混合驱动-煤直接液化油燃料电池-气氢-煤燃料电池-液氢-煤燃料电池混合驱动-气氢-煤燃料电池混合驱动-液氢-煤点燃式驱动-乙醇E85-玉米点燃式驱动-乙醇E85-木薯点燃式驱动-乙醇E100-玉米直喷压燃式驱动-生物柴油BD20-小油桐直喷压燃式驱动-生物柴油BD20-油料下脚直喷压燃式驱动-生物柴油BD20-餐饮废油压燃直喷式驱动-生物质合成油燃料电池-气氢-太阳能燃料电池-液氢-太阳能TTWNetGHGS-BTLWTT石油基天然气基煤基生物质基太阳能来源：中国汽车研究中心研究报告16种主要驱动技术的总效率和CO2排放燃料驱动技术能力转化效率%温室气体排放g/kmWTTTTWWTWWTTTTWWTW汽油点燃式7518.914.263.3159222.3柴油压燃式7622.817.362.993.1165CNG点燃式8622.219.133108.7141.7LPG点燃式7418.91462142204E10点燃式72.518.913.762.8158221E85点燃式53.818.91060160220M100点燃式39.8218.4375.3138.7514DME压燃式37.722.88.6376.3123.7500CTL压燃式45.622.810.4270135405电锂电池38.16022.91430143氢（压缩）燃料电池33.646.115.51400140氢（液化）燃料电池26.546.112.23560356汽油混合动力7525.919.452134186柴油混合动力7630.42345112157氢（压缩）燃料电池混合动力33.657.919.51145119氢（液化）燃料电池混合动力26.557.915.32965301总效率19%以上的：柴油混合动力、纯电动、燃料电池混合动力、汽油混合动力和压缩天然气；总效率低于11%：M100,DME,E85,CTL总排放低于200g/km的：燃料电池混合动力、纯电动、压缩天然气、柴油混合动力、汽油混合动力；总排放高于400g/km的：3种煤制燃料。几点启示从整个寿命周期评价汽车能源及驱动技术更加全面和科学；一般来说，能量转换效率高的，CO2排放也低；混合动力技术是提高能源利用效率的有效措施；压燃式较点燃式总效率高约20%；利用煤生产燃料有四种方式，其中，煤转化成电，驱动纯