新能源汽車技術及發(fā)展趨勢

1、新能源汽車技術及發(fā)展趨勢新能源汽車技術及發(fā)展趨勢合肥工業(yè)大學車輛工程系合肥工業(yè)大學車輛工程系張炳力張炳力 博士博士 教授教授E-mail：bingli_2015年年11月月06日日一、新能源汽車的發(fā)展背景一、新能源汽車的發(fā)展背景報告內(nèi)容報告內(nèi)容五、新能源汽車的發(fā)展趨勢五、新能源汽車的發(fā)展趨勢二、新能源汽車的分類二、新能源汽車的分類三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀四、整車及關鍵零部件技術四、整車及關鍵零部件技術一、新能源汽車的發(fā)展背景一、新能源汽車的發(fā)展背景1、能源緊缺 2、環(huán)境污染嚴重 3、國家油耗標準的變化1、能源緊缺、能源緊缺 全球石油資源儲量的稀缺性毋庸置疑 ，根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計

2、2010的統(tǒng)計，且?guī)讉€經(jīng)濟大國的石油儲產(chǎn)比則普遍低于20，如下圖所示。亞太地區(qū)非洲中東歐盟地區(qū)南美北美世界各地區(qū)石油消耗量逐年增高2010年世界天然氣的采儲比僅為58.6世界天然氣儲備量逐年減少年天然氣天然氣2、環(huán)境問題嚴峻、環(huán)境問題嚴峻 全球環(huán)境日益惡化，汽車尾氣為大氣主要污染源。21世紀初，汽車尾氣排放占了大氣污染的30%60%。而且隨著汽車保有量的逐年增加，比例將逐漸增大。城市街道上的車流量在每小時10002000輛時，CO、HC和NOx這三種有害氣體占全部有害氣體的80%90以上。3、國內(nèi)油耗標準的變化、國內(nèi)油耗標準的變化2000新認證車型新認證車型 在生產(chǎn)車型在生產(chǎn)車型+ OBD (

3、其他輕型車其他輕型車)+ OBD (M1類汽油車）類汽油車）國國1國國2國國3國國4國國1國國2國國3國國4+ OBD (其他輕型車其他輕型車)+ OBD (M1類汽油車）類汽油車）2013201220112010200920082007200620052004200320022001適用車型：M1類乘員不多于6人且總重不大于2.5噸的乘用車； M1, M2 及N1類，總車重不超過3.5噸的輕型車車載故障診斷系統(tǒng)（1）中國機動車排放法規(guī)的實施 全國范圍上海上海廣州廣州國國1國國2國國3國國4國國1國國2國國3國國42012201120102009200820072006200520042003

4、2002200120001999計劃計劃計劃計劃+ OBD09/2006深圳深圳國國1國國2國國3國國420122011201020092008200720062005200420032002200120001999計劃計劃（2）部分城市機動車排放法規(guī)的實施 2015年當年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量降至每百公里6.9升，到2020年降至5.0升；（3）國家百公里油耗要求 二、新能源汽車的分類二、新能源汽車的分類（1）純電動汽車（2）混合動力汽車（3）燃料電池汽車（4）代用燃料汽車 純電動汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動的汽車，大部分車輛直接采用電機驅(qū)動，有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內(nèi)，也有

5、一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉(zhuǎn)子，其難點在于電力儲存技術。 優(yōu)點優(yōu)點:技術相對簡單成熟，只要 有電力供應的地方都能夠充電。 缺點缺點:蓄電池的重量、體積、容量、充電速度、穩(wěn)定性、成本6個方面極難兼顧。 （1）純電動汽車）純電動汽車江淮同悅純電動安凱純電動客車比亞迪純電動北汽EV160上汽榮威E50 （2）混合動力汽車）混合動力汽車 混合動力：混合動力：混合動力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時配以電動機/發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力、柴油混合動力、天然氣混合動力。目前國內(nèi)市場上，混合動力車輛的主流都是汽油混合動力、柴油混合動力。 優(yōu)點優(yōu)

6、點:不需要特別的燃料，續(xù)航里程長，技術最為成熟，解決單車成本問題后容易普及。 缺點缺點:長距離高速行駛基本不能省油。 目前，混合動力汽車技術比較成熟，隨著油價的節(jié)節(jié)攀升，銷量在大幅度增長。日本車企在全球混合動力市場占較大比重050100150200250300350400450豐田本田混合動力汽車能量控制（3）燃料電池汽車）燃料電池汽車 燃料電池汽車以燃料電池為能源轉(zhuǎn)換裝置，用電機驅(qū)動，能量轉(zhuǎn)換效率高、接近零污染，同時，可保持傳統(tǒng)汽車高速、長距離行駛、安全、舒適等性能。本田燃料電池燃料電池汽車結(jié)構(gòu)（4）代用燃料汽車汽車）代用燃料汽車汽車 代用燃料主要指CNG、LNG，燃燒生成水和 有害物質(zhì)含量

7、相比液態(tài)燃料較低。燃料與空氣易混合，燃燒完全，尾氣排放污染低。是目前世界公認的“清潔能源”汽車。 目前，我國主要城市均使用代用燃料公交車、出租車以減小對城市的污染。2COCNG客車三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀三、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 美國新能源汽車發(fā)展走勢美國新能源汽車發(fā)展走勢 日本新能源汽車發(fā)展走勢日本新能源汽車發(fā)展走勢 歐洲新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀歐洲新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀1、國外新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀、國外新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國新能源汽車發(fā)展走勢美國新能源汽車發(fā)展走勢日本新能源汽車發(fā)展走勢日本新能源汽車發(fā)展走勢歐洲新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀歐洲新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 立足原有的內(nèi)燃機優(yōu)勢，進一步優(yōu)化，提高效率

8、，發(fā)展清潔柴油轎車； 大力發(fā)展柴-電混合動力汽車； 能源多元化，發(fā)展生物燃料等替代燃料； 氫能源利用為遠期目標。主要廠商新能源汽車動態(tài)主要廠商新能源汽車動態(tài)美國美國通用2013款雪佛蘭Spark小型車將成為通用在美國市場上推出的最小型款，主要用于城市出行。 福特2010年1月，福特汽車公司宣布投資4.5億美元用于其積極的電動車計劃，并在2012年前推出五款電動車?？巳R斯勒克萊斯勒將于2012年在美國市場推出一款全電力型菲亞特500。特斯拉2014年主要發(fā)布的車型包含60D、85D和P85D，前兩個車型將在2015年2月推出，而最高端的Model S P85D將在2015年底推出。歐洲歐洲大眾2

9、011年試投運500輛Golfs電動汽車，從2013年開始，E-UP電動汽車投入生產(chǎn)，到當年年底生產(chǎn)E-Golf 和 E-Jetta電動汽車。戴姆勒戴姆勒公司在電動汽車制造方面與一系列公司展開了廣泛合作電動，即將推出Smart品牌轎車。寶馬2010年7月，寶馬公布“超大城市汽車”計劃，將于2013年上市。日本日本豐田2010年5月，豐田汽車和美國特斯拉宣布合作，后續(xù)雙方將在豐田NUMMI工廠合作生產(chǎn)電動車。本田本田將加大在EV和PHEV的投入，將于2012年投放日本和美國市場。日產(chǎn)日產(chǎn)計劃于2010年12月在全球推出Leaf，計劃到2015年建成年產(chǎn)50萬輛的生產(chǎn)體制。 純電動汽車部分生產(chǎn)廠商

10、動態(tài)純電動汽車部分生產(chǎn)廠商動態(tài)美國美國通用2010年底雪佛蘭VOLT電動車美國上市，2011年第四季度進入中國和歐洲市場。福特2012將推出九款車型，包括2012款?？怂闺妱榆嚭?013款插電式混合動力汽車Fusion Energi克萊斯勒計劃推出全新克萊斯勒300首款油電混合動力車型，并有望在2013年上市銷售德國德國大眾2013款柴油版插電式混合動力概念車Cross Coupe即將面世奧迪新A8L混合動力預計2012年內(nèi)在國內(nèi)上市日本日本豐田第三代Plug-in普銳斯混合動力汽車已在國外上市，新一代雷克薩斯ES300h預計在年內(nèi)在國內(nèi)上市本田2012年將推出3款配備IMA（integrat

11、ed motor assist）系統(tǒng)的混合動力車型，包括CR-Z、Insight和A curaILX日產(chǎn)已有多款混合動力汽車上市，如天籟、驪威、英菲尼迪等，英菲尼迪M35hL混合動力預計2012年內(nèi)在國內(nèi)上市法國法國標致雪鐵龍DS5柴電混合動力汽車即將面世主要廠商新能源汽車動態(tài)主要廠商新能源汽車動態(tài)(續(xù)續(xù))混合動力電動汽車部分生產(chǎn)廠商動態(tài)混合動力電動汽車部分生產(chǎn)廠商動態(tài)美國美國燃料電池的研發(fā)已轉(zhuǎn)向基礎性研究。福特公司在2008年下半年宣布發(fā)展清潔動力技術，以氫燃料電池作為最終目標；通用氫燃料電池汽車將于2015年有望商業(yè)化生產(chǎn)。日本日本到2020年，日本使用的燃料電池汽車達到500萬輛；到 2

12、030年，要全面普及燃料電池汽車。近期，日本又計劃在 5 年內(nèi)斥資 2090 億日元開發(fā)以天然氣為原料的液體合成燃料技術、車用電池，以及氫燃料電池科技。歐盟歐盟把燃料電池和氫能源技術發(fā)展成為能源領域的一項戰(zhàn)略高新技術，力爭在2020年前建立一個燃料電池和氫能源的龐大市場。德國德國Daimler（戴姆勒公司）于2009年初推出了其最新版的燃料電池概念車BlueZERO F-Cell；推出的奔馳B級燃料電池車，是奔馳目前最完善、基本上完全達到量產(chǎn)狀態(tài)的燃料電池車型。主要廠商新能源汽車動態(tài)主要廠商新能源汽車動態(tài)(續(xù)續(xù))燃料電池電動汽車部分生產(chǎn)廠商動態(tài)燃料電池電動汽車部分生產(chǎn)廠商動態(tài)2、國內(nèi)新能源汽車

13、的發(fā)展現(xiàn)狀、國內(nèi)新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀混合動力汽車混合動力汽車 已完成中、輕和微度混合動力乘用車，以及中度混合動力客車等多種車型樣車開發(fā)，其中混合動力客車在國內(nèi)多個城市進行了示范運行； 關鍵零部件產(chǎn)業(yè)化全面跟進，生產(chǎn)配套能力顯著增強。榮威榮威750東風東風s30長安杰勛長安杰勛奇瑞奇瑞A5上汽上汽五洲龍五洲龍東風東風安凱安凱Plug-in混合動力汽車混合動力汽車 Plug-in混合動力汽車這個新概念剛引入我國不久，許多整車廠家正處于項目研發(fā)階段。 比亞迪率先推出的F3DM雙模電動車屬于Plug-in混合動力汽車汽車。 各企業(yè)聯(lián)合高校成立了研究小組開展對PHEV的研究。北京北汽EV160蕪湖奇瑞S

14、18純電動轎車長春一汽奔騰B50EV武漢二汽東風風神Icar合肥安凱HF6110電動客車江淮同悅純電動轎車上海上汽榮威E50純電動汽車大眾朗逸純電動轎車申沃申沃純電動大客車重慶力帆力帆320中國長安奔奔MINIEV深圳比亞迪E6純電動汽車純電動汽車純電動汽車國內(nèi)純電動汽車部分生產(chǎn)廠商國內(nèi)純電動汽車部分生產(chǎn)廠商燃料電池汽車燃料電池汽車 我國基本建立了燃料電池汽車的研發(fā)體系，部分樣車進行了示范運行。 示范運行的規(guī)模較小，儲氫和氫能源基礎設施等問題尚未解決，產(chǎn)品的可靠性和成本離實用化還有相當大的差距。燃料電池轎車燃料電池轎車燃料電池客車燃料電池客車新能源汽車技術評價指標新能源汽車技術評價指標評價指標

15、混合動混合動力汽車力汽車純電動汽純電動汽車車燃料電池燃料電池汽車汽車燃氣汽車燃氣汽車生物燃料汽車生物燃料汽車能量來源能量來源石油/電力電力氫/電力石油/天然氣糧食/非糧食作物/動物油脂車輛性能車輛性能好中中差中排放質(zhì)量排放質(zhì)量較好好好中中購車成本購車成本較高高高較低較低能量密度能量密度較好差差差中能量易儲存性能量易儲存性中好差差中能量轉(zhuǎn)換效率能量轉(zhuǎn)換效率好較好較好差差燃料成本燃料成本較低低高中中資源豐富性資源豐富性較好較好好中差加油加油/電便利性電便利性差差差中中技術成熟度技術成熟度好較好差好好四、整車及關鍵零部件技術四、整車及關鍵零部件技術純電動汽車純電動汽車技術技術電動汽車除傳統(tǒng)的底盤、車

16、身外，還包括電機、電池、電控“三大電”，電動轉(zhuǎn)向、電動空調(diào)、電制動、電氣儀表、能量回收、遠程監(jiān)控“六小電”。電動汽車電機電動汽車鋰電池電動汽車整車控制器混合動力汽車技術混合動力汽車技術 國外技術已經(jīng)相當完備，充放電技術相對成熟，安全性和技術穩(wěn)定性較高； 日本豐田重新設計開發(fā)整套傳動系統(tǒng)(THS，Toyota Hybrid System )； 歐洲開發(fā)的混合動力技術主要是在不改變傳動系統(tǒng)的情況下，在變速器與傳動系統(tǒng)之間加裝電機，實現(xiàn)內(nèi)燃機和電驅(qū)動的混合，該種動力模式設計產(chǎn)業(yè)化成本更低，但節(jié)油效果不如全新設計混合動力車型。 我國已基本形成具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的動力系統(tǒng)技術平臺，建立了混合動力汽車技

17、術開發(fā)體系，包括：發(fā)動機控制技術、電機控制技術、整車控制技術等。燃料電池汽車技術燃料電池汽車技術項 目HondaToyodaNissanGM戴姆勒戴姆勒型 號FCX ClarityFCHV-advX-TRAIL FCVEquinox fuel cell SUVBlueZero F-Cell最大車速160155150160150氫瓶壓力350700700700700續(xù)駛里程/km435830500320400冷起動溫度/-30-30-30-24-30驅(qū)動電機/kW10090(max)9073/94100電機扭矩(Nm/lb.ft)250260280318/236320燃料電池系統(tǒng)/ kW1009

18、0909380電池鋰離子電池鎳氫電池鋰離子電池鎳氫電池鋰離子電池國外燃料電池電動汽車技術參數(shù)國外燃料電池電動汽車技術參數(shù)燃料電池汽車技術燃料電池汽車技術(續(xù)續(xù)) 我國燃料電池汽車技術：在系統(tǒng)集成技術、燃料電池系統(tǒng)技術、車載高壓儲氫技術、氫安全技術等方面都有較大進展。新能源汽車關鍵技術國內(nèi)外比較新能源汽車關鍵技術國內(nèi)外比較新能源汽車關鍵技術關鍵技術與國外相比與國外相比混合動力汽車混合動力汽車電機技術電驅(qū)動技術系統(tǒng)系統(tǒng)集成技術在發(fā)電機技術和系統(tǒng)集成技術上存在較大差距純電動汽車純電動汽車電驅(qū)動技術系統(tǒng)與國外差距相對較小燃料電池汽車燃料電池汽車制氫、儲氫技術燃料電池技術電驅(qū)動技術系統(tǒng)制氫、儲氫和燃料電池技術仍是世界范圍內(nèi)的難題我國在純電動汽車技術上與國外的差距相對較小。純電動汽車可以繞過傳統(tǒng)的發(fā)動機技術，避開我們的弱項。關鍵零部件關鍵零部件電池電