新能源汽车概论1.ppt
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1、规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院新能源汽车概论新能源汽车概论2011年年7月月 第 1 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院目录目录第第1章章 绪论绪论第第2章章 新能源汽类型新能源汽类型第第3章章 电动汽车储能装置电动汽车储能装置第第4章章 电动汽车电机驱动系统电动汽车电机驱动系统第第5章章 电动汽
2、车的能量管理与回收系统电动汽车的能量管理与回收系统第第6章章 电动汽车充电技术电动汽车充电技术第第7章章 新材料和新技术应用新材料和新技术应用 第 2 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院第第1章章 绪论绪论1.1 新能源汽车的定义和分类新能源汽车的定义和分类1.2 发展新能源汽车的必要性发展新能源汽车的必要性1.3 新能源汽车发展现状与趋势新能源汽车发展现状与趋势 第 3 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF
3、 TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.1.1 新能源汽车的定义新能源汽车的定义新能源汽车英文为新能源汽车英文为“New energy vehicles”,我国,我国2009年年7月月1日正式实施了日正式实施了新能源汽车生产企业及产品准入管理规新能源汽车生产企业及产品准入管理规则则,明确指出:新能源汽车是指采用非常规的车用燃料,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,力
4、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。形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。第 4 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.1.2 新能源汽车的分类新能源汽车的分类 新能源汽车包括的范围较广,一般可分为电动汽车、气体新能源汽车包括的范围较广,一般可分为电动汽车、气体燃料汽车、生物燃料汽车和氢燃料汽车等。燃料汽车、生物燃料汽车和氢燃料汽车等。1电动汽车电动汽车电动汽车包括纯电动汽车、混合
5、动力电动汽车和燃料电池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。电动汽车。纯电动汽车是以电池为储能单元,以电动机为驱动系统的纯电动汽车是以电池为储能单元,以电动机为驱动系统的车辆;混合动力电动汽车是指同时装备两种动力源车辆;混合动力电动汽车是指同时装备两种动力源热热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)与电动力源动力源(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;燃料电池电动汽车是采用燃料(电池与电动机)的汽车;燃料电池电动汽车是采用燃料电池作电源的电动汽车。电池作电源的电动汽车。第 5 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE
6、 OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.1.2 新能源汽车的分类新能源汽车的分类2气体燃料汽车气体燃料汽车气体燃料汽车是利用可燃气体作能源驱动的汽车。汽车的气气体燃料汽车是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,常见的有体代用燃料种类很多,常见的有天然气天然气和和液化石油气液化石油气。根据汽。根据汽车使用可燃气体的形态不同,燃料可分为三种:压缩天然气车使用可燃气体的形态不同,燃料可分为三种:压缩天然气CNG(Compressed Natural Gas),主要成分为),主要成分为甲烷甲烷;液液化天
7、然气化天然气LNG(Liquefied Natural Gas),甲烷经深度冷冻),甲烷经深度冷冻液化;液化石油气液化;液化石油气LPG(Liquefied Petroleum Gas),主要),主要成分是丙烷和成分是丙烷和丁烷丁烷的混合物。的混合物。第 6 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.1.2 新能源汽车的分类新能源汽车的分类3生物燃料汽车生物燃料汽车燃燃用用生生物物燃燃料料或或燃燃用用掺掺有有生生物物燃燃料料之之燃燃油油的的汽汽车车称
8、称为为生生物物燃燃料料汽汽车车,与与传传统统汽汽车车相相比比,结结构构上上无无重重大大改改动动,排排放放总总体体上上较较低,包括乙醇燃料汽车和生物柴油汽车等。低,包括乙醇燃料汽车和生物柴油汽车等。4氢燃料汽车氢燃料汽车氢燃料汽车是以氢为主要能量驱动的汽车。一般汽车是使用氢燃料汽车是以氢为主要能量驱动的汽车。一般汽车是使用汽油或柴油作为内燃机的燃料,而氢燃料汽车则是使用气体氢汽油或柴油作为内燃机的燃料,而氢燃料汽车则是使用气体氢作为内燃机的燃料。作为内燃机的燃料。氢内燃机在汽车上的应用方式又有氢内燃机在汽车上的应用方式又有3种:种:纯氢内燃机、氢纯氢内燃机、氢/汽汽油双燃料内燃机、氢油双燃料内燃
9、机、氢-汽油混合燃料内燃机。汽油混合燃料内燃机。第 7 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.2 发展新能源汽车的必要性发展新能源汽车的必要性 1.2.1 石油短缺石油短缺1.2.2 环境污染环境污染1.2.3 气候变暖气候变暖 第 8 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.2.1 石油短缺石油短缺
10、在在上上海海首首发发的的2010年年BP世世界界能能源源统统计计显显示示,截截至至2009年年底底,全全球球已已探探明明石石油油储储量量为为13331亿亿桶桶,以以2009年年的的开开采采速速度度,可可开开采采45.7年年。以以同同样样的的方方式式计计算算,现现有有天天然气储量能满足然气储量能满足62.8年的开采,而煤炭储量可开采年的开采,而煤炭储量可开采119年。年。世界汽车保有量增长预测 第 9 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.2.2
11、环境污染环境污染燃燃油油汽汽车车在在行行驶驶过过程程中中会会产产生生大大量量的的有有害害气气体体,不不但但污污染染环环境境,还还大大大大地地影影响响人人类类健健康康。汽汽车车尾尾气气排排放放的的主主要要污污染染物物为为一一氧氧化化碳碳(CO)、碳碳氢氢化化合合物物(HC)、氮氮氧氧化化物物(NOX)、铅铅(Pb)、细细微微颗颗粒粒物物及及硫硫化化物物等等。这这些些一一次次污污染染物物还还会会通通过过大大气气化化学学反反应应生生成成光光化化学学烟烟雾雾、酸酸沉沉降降等等二二次次污污染染物物。全全球球大大气气污污染染42%源源于于交交通通车车辆辆产产生生的的污污染染。随随着着城城市市机机动动车车数
12、数量量的的快快速速增增长长,机机动动车车排排气气污污染染已已成成为为城城市市大大气气污污染染的的主主要要贡贡献献者者。一一些些城城市市机机动动车车排排放放的的污污染染物物对对多多项项大大气气污污染染指指标标的的贡贡献献率率已已达达到到70%。机机动动车车排排放放污污染染已已对对城城市市大大气气污污染染构构成成了了严严重重威威胁胁。因因此此,必必须须研研究究改改善善城城市市机机动动车车排排放放污污染染的对策和措施。的对策和措施。第 10 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING
13、汽车工程学院汽车工程学院1.2.3 气候变暖气候变暖能源的大量消耗带来温室气体排放问题。二氧化碳是全球最能源的大量消耗带来温室气体排放问题。二氧化碳是全球最重要的温室气体,是造成气候变化的主要原因,而它主要来重要的温室气体,是造成气候变化的主要原因,而它主要来自化石燃料的燃烧。自化石燃料的燃烧。据世界上许多科学家预测,未来据世界上许多科学家预测,未来50100年人类将完全进入一年人类将完全进入一个变暖的世界。由于人类活动的影响,温室气体和硫化物气个变暖的世界。由于人类活动的影响,温室气体和硫化物气溶胶的浓度增加过快,未来溶胶的浓度增加过快,未来100年全球平均地表温度将上升年全球平均地表温度将
14、上升1.45.8,到,到2050年我国平均气温将上升年我国平均气温将上升2.2。气候变化风险加剧。交通领域二氧化碳排放成为关注重点。气候变化风险加剧。交通领域二氧化碳排放成为关注重点。据据IEA估计,汽车二氧化碳总排放量将从估计,汽车二氧化碳总排放量将从1990年的年的29亿吨增亿吨增加到加到2020年的年的60亿吨。汽车对地球环境造成了巨大影响。亿吨。汽车对地球环境造成了巨大影响。第 11 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.3 新能源汽车发
15、展现状及趋势新能源汽车发展现状及趋势 在汽车一百多年的发展历史中,为能源危机所迫,人类另在汽车一百多年的发展历史中,为能源危机所迫,人类另寻出路开始研发新能源汽车,新能源汽车量产的历史只有寻出路开始研发新能源汽车,新能源汽车量产的历史只有十余年。面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力,十余年。面对全球范围日益严峻的能源形势和环保压力,近年来,世界主要汽车生产国都把发展新能源汽车作为提近年来,世界主要汽车生产国都把发展新能源汽车作为提高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大战略举高产业竞争能力、保持经济社会可持续发展的重大战略举措,新能源汽车成为市场新的增长点。措,新能源汽车成为市场新的增
16、长点。目前,新一轮的新能源汽车研发、示范和产业化已经开始,目前,新一轮的新能源汽车研发、示范和产业化已经开始,而且得到各国政府和企业的高度重视。而且得到各国政府和企业的高度重视。第 12 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.3.1 国外新能源汽车发展现状国外新能源汽车发展现状1美国美国发展电动汽车等各种新能源车,对于汽车大国美国来说,发展电动汽车等各种新能源车,对于汽车大国美国来说,早在早在150年前就不是新话题。美国人托马斯年前就不是新话题。
17、美国人托马斯达文波特达文波特1834年就制造出第一辆直流电机驱动的电动汽车并获专利。在年就制造出第一辆直流电机驱动的电动汽车并获专利。在早期的美国汽车消费市场上,电动汽车还曾与蒸汽车和内早期的美国汽车消费市场上,电动汽车还曾与蒸汽车和内燃机车三分天下。但随着美国得克萨斯州石油的开发和内燃机车三分天下。但随着美国得克萨斯州石油的开发和内燃机技术大大提高,电动汽车渐失优势,从此停滞大半个燃机技术大大提高,电动汽车渐失优势,从此停滞大半个世纪。如今石油资源紧缺、大气污染严重,以电动汽车为世纪。如今石油资源紧缺、大气污染严重,以电动汽车为中心的新能源汽车才重受关注。中心的新能源汽车才重受关注。第 13
18、 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.3.1 国外新能源汽车发展现状国外新能源汽车发展现状通用、福特和克莱斯勒三大品牌曾是美国汽车市场的领导通用、福特和克莱斯勒三大品牌曾是美国汽车市场的领导者,近年来,尤其是国际金融危机发生以来,此格局发生者,近年来,尤其是国际金融危机发生以来,此格局发生了很大变化,日系、欧系、甚至是韩系车在美国市场步步了很大变化,日系、欧系、甚至是韩系车在美国市场步步为营,再加上石油资源压力和日益盛行环保要求,美国开为营,再
19、加上石油资源压力和日益盛行环保要求,美国开始在新能源汽车领域发力。始在新能源汽车领域发力。当前国际上车用替代燃料发展主要是乙醇和生物柴油等非当前国际上车用替代燃料发展主要是乙醇和生物柴油等非化石类燃料,美国一直致力于提高乙醇以及生物柴油等可化石类燃料,美国一直致力于提高乙醇以及生物柴油等可再生资源的使用量。再生资源的使用量。第 14 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.3.1 国外新能源汽车发展现状国外新能源汽车发展现状2007年年1月月24日
20、日,时时任任美美国国总总统统布布什什发发表表国国情情咨咨文文,宣宣布布了了替替代代能能源源和和节节能能政政策策,提提出出美美国国努努力力在在未未来来10年年之之内内将将汽汽油油使使用用量量降降低低20。为为此此,政政府府也也对对生生产产燃燃料料乙乙醇醇制制定定了了优优惠惠政政策策。同同时时,美美国国政政府府也也鼓鼓励励以以混混合合动动力力电电动动汽汽车车为为代代表表的的其其它它新新能能源源汽汽车车的的使使用用。美美国国的的混混合合动动力力电电动动汽汽车车在在2004年年前前后后进进入入商商业业化化推推广广阶阶段段,2007年年5月月初初,美美国国国国内内收收入入局局(IRS)调调整整针针对对环
21、环保保车车辆辆的的税税收收优优惠惠措措施施,规规定定消消费费者者购购买买通通用用汽汽车车、福福特特、丰丰田田、日日产产等等公公司司生生产产的的符符合合条条件件的的混混合合动动力力车车,可可以以享享受受到到2502600美美元元不不等等的的税税款抵免优惠。款抵免优惠。第 15 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.3.1 国外新能源汽车发展现状国外新能源汽车发展现状推动新能源汽车发展是奥巴马政府能源政策的组成部分。推动新能源汽车发展是奥巴马政府能源
22、政策的组成部分。希望通过发展和利用新能源,使美国摆脱对海外石油的过希望通过发展和利用新能源,使美国摆脱对海外石油的过度依赖。通过进一步制定严格的汽车燃油排放标准和新能度依赖。通过进一步制定严格的汽车燃油排放标准和新能源汽车政策,以及通过政府采购节能汽车,消费者购买节源汽车政策,以及通过政府采购节能汽车,消费者购买节能汽车减税,设立新能源汽车的政府资助项目,投资促进能汽车减税,设立新能源汽车的政府资助项目,投资促进新能源汽车基础设施建设等策略,美国政府进一步推动汽新能源汽车基础设施建设等策略,美国政府进一步推动汽车产品朝着车产品朝着“小型化小型化”和和“低能耗低能耗”的方向发展。的方向发展。第
23、16 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.3.1 国外新能源汽车发展现状国外新能源汽车发展现状在奥巴马签署生效的经济刺激计划中,把充电式混合动力在奥巴马签署生效的经济刺激计划中,把充电式混合动力电动汽车,作为刺激经济和拯救汽车业的一张王牌。在他电动汽车,作为刺激经济和拯救汽车业的一张王牌。在他的倡导下,联邦政府为推进充电式混合动力电动汽车计划,的倡导下,联邦政府为推进充电式混合动力电动汽车计划,在短短几个月内紧锣密鼓地出台了一系列强力措施,斥资
24、在短短几个月内紧锣密鼓地出台了一系列强力措施,斥资140亿美元支持动力电池、关键零部件的研发和生产,支持亿美元支持动力电池、关键零部件的研发和生产,支持充电基础设施建设,消费者购车补贴和政府采购。美国还充电基础设施建设,消费者购车补贴和政府采购。美国还设立了一个总量为设立了一个总量为250亿美元的基金,以低息贷款方式支持亿美元的基金,以低息贷款方式支持厂商对节能和新能源汽车的研发和生产,目标是每年汽车厂商对节能和新能源汽车的研发和生产,目标是每年汽车燃油经济性提高一倍。日产和福特公司分别获得燃油经济性提高一倍。日产和福特公司分别获得59亿和亿和16亿美元的贷款,成为该基金的第一批受益者。亿美元
25、的贷款,成为该基金的第一批受益者。第 17 页规格严格 功夫到家(威海)(威海)HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院1.3.1 国外新能源汽车发展现状国外新能源汽车发展现状驱动混合动力电动汽车行驶的电池组技术是需要突破的关驱动混合动力电动汽车行驶的电池组技术是需要突破的关键。美国能源部将设立键。美国能源部将设立20亿美元的政府资助项目,用以扶亿美元的政府资助项目,用以扶持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。为此,持新一代电动汽车所需的电池组及其部件的研发。为此,道氏化学、韩国道
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