新能源汽车课件第1章

参考教材[１]何洪文等编著．电动汽车原理与构造．北京：机械工业出版社，2012.[２]王文伟，毕荣华．电动汽车技术基础．北京：机械工业出版社，2010.[３]陈清泉，孙逢春，祝嘉光．现代电动汽车技术．北京：北京理工大学出版社，2002.[４]陈全世．先进电动汽车技术．北京：化学工业出版社，2007.[５]陈家瑞．汽车构造．北京：机械工业出版社，2005.新能源汽车第一章绪论•第一节概述•第二节汽车工业面临的能源与环境问题•第三节新能源汽车的发展•教学目的和要求：•了解新能源汽车定义、分类、发展趋势。•本章重点：•新能源汽车定义、发展趋势•本章难点：•教学内容要点：第一节概述•定义：•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。•非常规的车用燃料指除汽油、柴油以外的其他车用燃料，包括天然气(NG)、液化石油气(LPG)、生物燃料、氢燃料、乙醇汽油(EG)、甲醇、二甲醚、电能以及混合燃料等。•二、新能源汽车的分类•新能源汽车包括有：纯电动汽车(包括太阳能汽车)混合动力汽车、燃料电池汽车、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等。•1、电动汽车•电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。•纯电动汽车是由车载可充电蓄电池或其它能量储存装置提供电能、由电机驱动的汽车。•混合动力汽车是能够从至少两类车载储能装置（传统的汽、柴油机和电池与电动机）中获得动力的汽车。•燃料电池汽车是以车载燃料电池提供电能，由电动机驱动的电动汽车。•2、气体燃料汽车•气体燃料汽车是指用压缩天然气、液化石油气和液化天然气作为燃料的汽车。•3、生物燃料汽车•生物燃料汽车是燃用生物燃料或燃用掺有生物燃料的燃油的汽车。与传统汽车相比，生物燃料汽车结构上无大的改动，但排放性能较好，如乙醇燃料汽车、生物柴油汽车等。•4、氢气汽车•氢气汽车是以气体氢为发动机燃料的汽车。•5、醚燃料汽车•醚燃料汽车是以醚为燃料的汽车。具有高效率、低污染、无烟排放、冷启动和加速性能较好。如二甲醚汽车等。三、新能源汽车技术的管理方式••根据新能源汽车整车、系统及关键总成技术成熟程度、国家和行业标准完善程度以及产业化程度的不同，将其分为起步期、发展期、成熟期三个不同的技术阶段。•起步期产品•是指技术原理的实现路径尚处于前期研究阶段，缺乏国家和行业有关标准，尚未具备产业化条件的产品。起步期产品只能进行小批量生产，在批准的区域、范围和条件下进行示范运行，并以适当的方式对全部车辆的运行状态进行实时监控。•发展期产品•是指技术原理的实现路径基本明确，国家和行业标准尚未完善，初步具备产业化条件的产品。发展期产品允许进行批量生产，只能在批准的区域、期限、条件下销售、使用，并以适当的方式对销售车辆以不低于20%的比例进行运行状态实时监控。•成熟期产品•是指技术原理的实现路径清晰，产品技术和生产技术成熟，国家和行业标准基本完备，可以进入产业化阶段的产品。成熟期产品与常规汽车产品的公告管理方式相同，在销售、使用上与常规道路机动车辆相同。第二节汽车工业面临的能源与环境问题•新能源汽车是低碳发展的必然选择，是汽车产业的发展趋势。一、汽车与能源•目前世界汽车保有量约为8亿辆。•预计到2020年全球汽车保有量将超过12亿辆，主要增幅来自发展中国家。国际能源机构(IEA)的统计数据表明，2001全球57%的石油消费在交通领域(其中美国达到67%)。•预计到2020年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。美国能源部预测，2020年以后，全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口，2050年的供需缺口几乎相当于2000年世界石油总产量的两倍。•近10年，我国汽车工业一直保持高速增长态势。•我国汽车产销总量继续居全球第一位。•有资料显示我国汽油消耗主要是汽车约占87%，汽车柴油消耗占38%。•2007年底，全球可采石油探明储量为1838.82亿吨，其中中东占56%，前苏联占7%，北美占15.6%，亚洲占8.7%，欧洲占不足4%；••我国煤炭剩余可采储量为900亿吨，我国化石能源资源在世界已探明储量中，石油仅占4.1%，天然气2.1%，煤炭10.1%，呈现“缺油、少气、多煤”的状况，但其产量占世界总产量的比例却分别高达4.2%、1.5%和33.5%。高速发展的经济导致石油大幅进口，自1993年起我国成为石油净进口国，对外依存度高达40%，严重威胁着我国的能源安全。•我国所面临的石油安全与汽车能源问题将来势更猛，影响更大，挑战更加严峻。按传统汽车能源动力系统发展下去，不可持续，实现我国汽车能源动力系统转型是大势所趋。二、汽车与环境•通常，汽车排放的污染物以及与交通源相关的主要污染物有：•一氧化碳（CO）、•氮氧化合物（NOX）、•碳氢化合物（包括苯、苯并[a]芘）•微粒等。•全球因燃烧矿物燃料而产生的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOX）的排放量，•几乎50%来自于汽油机和柴油机。•与汽油机相比，柴油机颗粒物排放水平远高于汽油机，约为汽油机的30-80倍。柴油发动机颗粒物的排放会对大气环境产生巨大的负面影响。•世界上污染最严重的10大城市有7个在中国，汽车的污染成为中国大城市的主要空气污染源。•研究结果表明，柴油发动机排放颗粒物可能对人体肺部和脑部造成重大伤害,还可能发生遗传性基因突变。所以各国都严格法规限制颗粒物排放浓度。•随着城市环境保护的进展，能源结构会发生重大改变，即使每一辆车排放都合格，也不能保证城市的交通污染就一定能达到环境保护标准的要求。汽车排放污染将成为城市环境污染的主要污染源。•从排放强度来看，由于技术和设备相对陈旧、落后，能源消费强度大，我国单位国内生产总值的温室气体排放量也比较高。这些都要求汽车必须采取对应的技术革新。而治理汽车排放主要最根本和最终的途径，就是改变汽车的动力，即开发新能源汽车。•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。•全球已达成共识：能源短缺和环境污染最终的解决之道不是限制汽车工业发展，而是寻找石油的替代品，开发新能源汽车。第三节新能源汽车的发展•新能源汽车发展自19世纪末电动汽车诞生以来，在世界范围内经历过多次起落。•1881年，法国工程师GustaveTrouve装配了一辆以铅酸电池为动力的电动三轮车。•19世纪末和20世纪初，电动汽车、内燃机汽车和蒸汽机汽车并行发展，电动汽车一度处于市场领先地位。•1915年以后，随着美国、欧洲公路建设的大发展和内燃机汽车技术的不断进步，传统汽车逐步占据了主导地位。充分利用了传统内燃机领域节能减碳减排的发展空间。•1973年石油危机爆发，电动汽车再次受到高度关注，（1973-1989）整车性能和成本无法满足消费者的需求，电动汽车发展缓慢，各国制定的发展目标大都没能实现。•环保压力促进混合动力汽车技术取得突破，1990-2004年电动汽车逐步实现局部产业化。•石油短缺和全球变暖，促进新能源技术快速发展，2005年起新能源汽车进入全面产业化初期推进阶段。一、国外新能源汽车的发展•日本从70年代开始开发纯电动汽车，1971年三菱汽车推出MinicabEV电动汽车。1997年后推出了装载镍氢、锂离子电池的第二代纯电动汽车。90年代末，丰田公司研制出RAV-4EV型纯电动轿车，2009年日产在北京发布了纯电动轿车。•纯电动汽车的产品开发向小型化发展，日本汽车企业选择了混合动力汽车作为重点发展方向，1997年，丰田率先在日本推出了混合动力电动汽车Prius。1999年，本田率先在美国推出了混合动力电动汽车Insight。•2002年，本田在美国推出混合动力电动汽车Civic。2005年，丰田雷克萨斯RX型越野型混合动力汽车也投放市场。混合动力汽车最先实现了产业化，其总销量已经达到100万辆以上，并开始赢利。日本在混合动力电动汽车技术领域，领先世界。•2003年起对燃料电池汽车实施免税制度以鼓励其发展。日本丰田、本田、日产和马自达汽车制造商已先后试制出燃料电池汽车。在日本燃料电池系统发展中丰田公司处于领先地位。•美国人莫里森1891年成功研制了第一辆四轮电动车，使得美国电动车向实用化迈出重要一步。•1967年美国通用汽车公司与福特汽车公司分别研发了新型电动汽车。•美国通用汽车在兰辛市建成EV-1电动轿车总装厂；雪铁龙(Citroen)、标致(Peugeot)则将现有车型改装成小型电动汽车。以此为契机，全球掀起了电动车热潮。•通用汽车公司于1990年在洛杉矾展出“冲击（Impact）”牌电动轿车。•通用汽车公司的EV-1、S-1、Impact，福特汽车公司的ETX-1、ETX-2、Rcostar、Ranger等纯电动汽车纷纷推出。•2005年，福特推出混合动力Escape小型越野汽车。通用推出混合动力SaturnVUE小型越野汽车。•2006年，通用推出混合动力ChevroletEquinox越野车。2007年，通用推出混合动力ChevroletMalibu中型轿车。通用推出混合动力卡车GMCSierra和ChevroletSilverado。•燃料电池汽车的开发时间最早的要追溯到1968年，通用汽车公司生产出了世界第一辆可使用的燃料电池汽车。•德国：20世纪70年代末期，德国戴姆勒-奔驰汽车公司生产了一批LE306电动汽车。•20世纪80年代初，德国奔驰汽车公司生产了电动大客车和商用电动汽车。•戴姆勒-奔驰汽车公司于1994~2000年之间，研发了Necar-1~Necar-5燃料电池汽车和Nebus-l~Nebus-4燃料电池大客车。二、我国新能源汽车发展•20世纪80年代伊始，我国就已经对新能源车开展了研究工作，主要是对压缩天然气、液化石油气、甲醇等方面开展部分研究，并成功研制利用菜籽油、大豆油、废煎炸油等为原料生产生物柴油的工艺。•1999年，国家政府有关部门组织成立“清洁汽车行动”，从此开始了较大规模的替代燃料发展计划。•2010年全国已有30个省80多个城市推广天然气汽车。•天然气汽车和加气站主要集中在气源地附近和西气东输管网到达地，如四川、山东、重庆、乌鲁木齐、西安和兰州等。燃气汽车示范城市的CNG、LNG和LPG燃气汽车保有量为607984辆。其中出租车196676辆，占在用燃气汽车总保有量的32.3%，公交车有93881辆，占在用燃气汽车总保有量的15.4%。四川保有量最大占在用燃气汽车总保有量的41%。生产企业超过60家，我国天然气汽车年产量（含底盘）15万辆，整车超过6万辆。到2015年中国天然气汽车将达到150万辆，到2020年中国天然气汽车将达到300万辆，成为重要的天然气汽车市场。•LNG公交客车和重型货车已在新疆、内蒙古、贵州、广东、福建、海南、江苏等地推广应用。目前LNG保有量为3000辆加气站超过100座。•新能源汽车产业化发展的直接推动力是国家的相关扶植政策。••2001年，中国启动了“863计划”电动汽车重大专项，涉及的电动汽车包括三类：纯电动、混合动力和燃料电池汽车，并以这三类电动汽车为“三纵”，多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池为“三横”，建立“三纵三横”的开发布局。基本跟上了全球的步伐，大体站到了世界同一“起跑线”。•2004年国家发改委发布了《汽车产业发展政策》•2005年2月2日，发改委发布《产业结构调整目录》。•2005年12月25日《关于鼓励发展节能环保型小排量汽车的意见》。•在“十五”期间我国将纯电动汽车列入“863”计划，将混合动力汽车研发列入“863”计划进行技术攻关，以一汽、东风、长安和奇瑞公司等单位牵头进行研究，完成了中、轻和微度混合动力乘用车，以及中度混合动力客车等多种车型的样车开发。•2006年2月，国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》将“低能耗与新能源汽车”和“