新能源汽車三電系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)

摘要在從汽車尾氣說起我國50％以上的石油消耗在交通運(yùn)輸上,資源利用的效率甚低,機(jī)動(dòng)車每百長公里油耗比歐洲高25％,比日本高百分之20％,比美國高百分之10％;載貨汽車每百長公里/噸油耗比國外先進(jìn)水平高100％以上。全球能源短缺，提倡清潔能源的大背景下，汽車保有量的急劇增加造成了日益嚴(yán)重的城市污染,引發(fā)各種相應(yīng)疾病蔓延。在北京、廣州和上海等大城市中,燃油汽車直接排放的廢棄物對(duì)空氣污染已超過60％。有關(guān)部門預(yù)測,近幾年,汽車尾氣排放量。占空氣污染的64％甚至更大比例。目前,人們已從汽車尾氣中分離出80多種有害物質(zhì),其中以一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、鉛塵和苯并芘為主.新能源汽車是汽車行業(yè)發(fā)展的必然選擇。從新能源汽車興起的背景出發(fā)，提出我國新能源汽車發(fā)展的挑戰(zhàn)和促進(jìn)我國新能源汽車巔峰相關(guān)措施，對(duì)我國新能源汽車的發(fā)展有重要意義。關(guān)鍵詞：新能源汽車、發(fā)展趨勢、；汽車保有量、汽車尾氣、資源利用、城市污染第1章緒論1.1新能源汽車的概念新能源又稱非常規(guī)能源，是指傳統(tǒng)能源之外的的各種能源形式。新能源汽車是相對(duì)于傳統(tǒng)汽車提出來的，傳統(tǒng)的汽車是以汽油、柴油為燃料，而新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源，綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進(jìn)，具有新動(dòng)力系統(tǒng)的汽車。目前在工程上可實(shí)現(xiàn)的新能源汽車技術(shù)包括：混合動(dòng)力、天然氣車、純電動(dòng)車和燃料電池。同時(shí)新能源汽車被認(rèn)為是現(xiàn)階段減少空氣污染和減緩能源短缺的有效方式。1.2新能源汽車的研究背景按照《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2012～2020年）的通知》（國發(fā)[2012]22號(hào)）要求，為進(jìn)一步完善汽車節(jié)能管理制度，實(shí)施乘用車企業(yè)平均燃料消耗量管理，逐步降低我國乘用車產(chǎn)品平均燃料消耗量，實(shí)現(xiàn)2015年和2020年我國乘用車產(chǎn)品平均燃料消耗量降至6.9升/100公里和5.0升/100公里的目標(biāo)，特制定本辦法。如果沒有達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，車企就可能會(huì)被罰款、乃至被勒令停產(chǎn)，這必然導(dǎo)致它們?cè)谂c同行的競爭中落敗。可以預(yù)料，油耗低于5L/100km的車型，絕大多數(shù)車企會(huì)選擇新能源汽車的技術(shù)路線。而隨著技術(shù)的進(jìn)步，未來法規(guī)對(duì)油耗、排放的要求會(huì)越來越嚴(yán)。為了滿足越來越嚴(yán)的法規(guī)需求，車企會(huì)投入越來越多的新能源汽車。如此循環(huán)。近20年，新能源汽車會(huì)得到爆發(fā)式的發(fā)展；未來，新能源汽車將完全取代傳統(tǒng)燃油車。1.3國內(nèi)外探討評(píng)述1.國外相關(guān)技術(shù)及探討

國外在新能源汽車最重要的汽車電池的探討上走在最前沿的美國，英國都有各自的不同技術(shù)。美國國家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了名為“SmartChargerController(簡稱SCC”的電動(dòng)汽車充電制約裝置，主要用于插電式混合動(dòng)力車及電動(dòng)汽車。英國的一家公司發(fā)明了被稱為Elektrobay的路邊充電站，它不僅可以為微型電動(dòng)車充電，也可以為大功率的電動(dòng)車快速充電。

2.

我國低碳新能源汽車市場探討動(dòng)態(tài)

我國在低碳新能源汽車的探討上不少專家學(xué)者做了重要論述，上海復(fù)旦大學(xué)的羅少文在《我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)展戰(zhàn)略

探討》中詳細(xì)闡述了我國在新能源汽車上進(jìn)展的必要性和重要量。催勝民所著的《新能源汽車技術(shù)》全面系統(tǒng)地論述了新能源汽車技術(shù)，闡述了新能源汽車的類型，進(jìn)展新能源汽車的必要性和新能源汽車進(jìn)展近況及走勢；重點(diǎn)介紹了電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池、電動(dòng)汽車用電動(dòng)機(jī)、純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和燃料電池電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)、原理及設(shè)計(jì)策略等；對(duì)天然氣汽車、液化石油氣汽車、甲醇燃料汽車、乙醇燃料汽車、二甲醚燃料汽車、氫燃料汽車和太陽能汽車的特點(diǎn)、進(jìn)展近況及走勢也進(jìn)行了介紹。書中內(nèi)容既有在新能源汽車上已經(jīng)廣泛運(yùn)用的成熟技術(shù)，也有最新進(jìn)展的一些高新技術(shù)。2009年6月，工信部發(fā)布《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》，主要對(duì)新能源汽車的三個(gè)技術(shù)階段的產(chǎn)品進(jìn)行了細(xì)化。到現(xiàn)在，我國新能源汽車已經(jīng)進(jìn)展了八九年，我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)情況進(jìn)展到何種程度？相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)展如何？在全球新能源汽車開始進(jìn)入蓬勃進(jìn)展階段的有利時(shí)機(jī)下，我國新能源轎車進(jìn)展呈現(xiàn)出何種走勢，我國新能源轎車消費(fèi)市場容量又有多大？本報(bào)告將以定量淺析和定性淺析相結(jié)合，捕捉市場最新消息，結(jié)合全球進(jìn)展情況，解答上述問題，為我國企業(yè)在低碳經(jīng)濟(jì)時(shí)代下新能源轎車消費(fèi)市場戰(zhàn)略規(guī)劃與預(yù)測提供強(qiáng)大的決策支持。

第2章新能源汽車研究的目的和意義2.1新能源汽車研究的目的隨著我國汽車行業(yè)不斷發(fā)展，不僅排氣污染嚴(yán)重，而且能源需求持續(xù)增長，能源供需矛盾也越來越突出，迫在眉睫的問題是：能源資源枯竭,環(huán)境污染嚴(yán)重。為了實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展，我國一方面必須“開源”，即開發(fā)核電、風(fēng)電等新能源和可再生能源，提倡鼓勵(lì)使用新能源汽車。另一方面還要“節(jié)流”，即調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力實(shí)施節(jié)能減排。2.2新能源汽車研究的意義2.2.1發(fā)展新能源是當(dāng)今世界的歷史潮流和必然選擇近年來，曾支撐20世紀(jì)人類文明高速發(fā)展的石化能源出現(xiàn)了前所未有的危機(jī)，除其儲(chǔ)藏量不斷減少外，更嚴(yán)重的是科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，汽車尾氣排放產(chǎn)生的氣體排放到大氣中后，加快了全球變暖現(xiàn)象。不少國家的能源戰(zhàn)略都有一個(gè)明顯的政策導(dǎo)向——鼓勵(lì)開發(fā)新能源汽車，這既是國際市場上石油等傳統(tǒng)能源產(chǎn)品價(jià)格高昂壓力所致，也是人類可持續(xù)發(fā)展的客觀需要。2.2.2、發(fā)展新能源可為經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展提供支撐從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整看，發(fā)展新能源汽車將對(duì)調(diào)整目前汽車的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)和發(fā)展戰(zhàn)略，帶動(dòng)相關(guān)的一系列產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高汽車行業(yè)運(yùn)行的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。把新能源產(chǎn)業(yè)培育成為一個(gè)特色產(chǎn)業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，必將有力地推動(dòng)汽車行業(yè)又好又快發(fā)展，成為有效應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、抓住發(fā)展機(jī)遇的重要途徑。尤其在受金融危機(jī)的影響汽車總體經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)不斷下滑嚴(yán)重局面的背景下，有專家認(rèn)為對(duì)新能源的開發(fā)與利用將是全球金融危機(jī)后世界經(jīng)濟(jì)的新一輪競爭熱點(diǎn),新能源產(chǎn)業(yè)必將成為世界各國培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)的一個(gè)重要突破口。因此，新能源汽車開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟(jì)增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財(cái)富能力的新經(jīng)濟(jì)支柱。

第3章新能源汽車的技術(shù)3.1混合動(dòng)力3.1.1油電混動(dòng)派和插電混動(dòng)派。兩個(gè)流派是從歷史的先后關(guān)系發(fā)展到了如今的并行關(guān)系。豐田帶領(lǐng)油電混動(dòng)派一枝獨(dú)大于1997年推出了行星齒輪混動(dòng)構(gòu)型的Prius，豐田就已經(jīng)單獨(dú)為混動(dòng)車型確立了單獨(dú)的產(chǎn)品線，這個(gè)意義就堪比寶馬單獨(dú)推出的i系列。Prius頂著巨大的成本和銷售壓力，像一個(gè)獨(dú)行俠一般在混動(dòng)這條路上一走就走了快20年，如今Prius銷量已經(jīng)突破800萬量，遑論幾乎全線擁有混動(dòng)的雷克薩斯。在這20年的前10幾年里，其他廠商也都有很多混動(dòng)的嘗試，比如通用的凱雷德混動(dòng)，本田的Insight，以及在國內(nèi)市場，包括比亞迪在內(nèi)的諸多本土企業(yè)也都做了很多混動(dòng)的研究和嘗試。但彼時(shí)，由于構(gòu)型的限制，比如本田IMA構(gòu)型和國內(nèi)的ISG/BSG構(gòu)型，節(jié)油效果不甚理想，亦或是電動(dòng)化零部件成本過高以及可靠性不佳，讓那個(gè)油耗法規(guī)還未收緊的時(shí)代各個(gè)廠商都沒有太多動(dòng)力去發(fā)展混合動(dòng)力，更多是在做技術(shù)儲(chǔ)備。插電混動(dòng)派開始登上歷史舞臺(tái)分水嶺應(yīng)該說出現(xiàn)在2010年附近，也就是三階段油耗法規(guī)醞釀和發(fā)布的時(shí)間點(diǎn)。包括中國在內(nèi)的幾個(gè)重要汽車市場油耗法規(guī)收緊的趨勢已經(jīng)十分明顯，同時(shí)電池能量密度的提升以及成本的相對(duì)下降，汽車電動(dòng)化的時(shí)機(jī)逐步成熟。出現(xiàn)了通用的增程式電動(dòng)車Volt，日產(chǎn)的聆風(fēng)，以及，比亞迪的雙?；靹?dòng)F3DM和E6。也就是這個(gè)時(shí)候，插電混動(dòng)派開始登上歷史舞臺(tái)?；靹?dòng)百家爭鳴因?yàn)榻K于有大電池可以用了。圖3-1混動(dòng)電池組特別在中國和歐洲兩個(gè)市場，插電式混動(dòng)能夠做到十分理想的油耗結(jié)果。那么混動(dòng)的Costefficiency就凸顯出來了。在國內(nèi)，后來更是有了高額補(bǔ)貼和牌照優(yōu)惠這種逆天的推動(dòng)手段，插電混動(dòng)的價(jià)值被進(jìn)一步放大。兩派技術(shù)路線的差異其實(shí)就體現(xiàn)在動(dòng)力流的主體上。油電混動(dòng)的動(dòng)力流主體是發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)力輔助發(fā)動(dòng)機(jī)，優(yōu)化油耗。市面上真正意義上的油電混動(dòng)兩家：豐田的THS和本田的iMMD，它們的省油秘訣，除了混連型混動(dòng)構(gòu)型外，還在于它們的發(fā)動(dòng)機(jī)，豐田的2ZR-FXE熱效率40%，本田的2.0L阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率38.9%，在EPA公布的數(shù)據(jù)中，普銳斯混動(dòng)和本田雅閣混動(dòng)的MPG結(jié)果都是同級(jí)最高的。而插電混動(dòng)的動(dòng)力流主體是電機(jī)，通過盡量優(yōu)化三電系統(tǒng)的匹配，延長純電里程，同時(shí)兼顧優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)。把插混車盡量當(dāng)成純電車來用，偶爾碰到里程不夠用的時(shí)候開發(fā)動(dòng)機(jī)充充電，解決充電焦慮的問題。集兩派之風(fēng)的選手一位是二代的通用Voltec，另一位是上汽的插混系統(tǒng)。這兩位都發(fā)展了比較復(fù)雜而巧妙的混連構(gòu)型，再配合插混派的大電池包，于是就可以借鑒兩派的長處，既可以在純電里程上做文章，又可以讓電量用光的時(shí)候，更有效地保證油耗經(jīng)濟(jì)性。3.1.2插電式混合動(dòng)力汽車與雷克薩斯RX450h這種非插電的混合動(dòng)力汽車相比，插電混合動(dòng)力汽車電池容量更大，支持行駛的里程更長。如果每次都是短途行駛，有較好的充電條件，當(dāng)做純電動(dòng)車使用，具有電動(dòng)車的優(yōu)點(diǎn)。與特斯拉ModelS這種純電動(dòng)車相比，插電混合動(dòng)力汽車電池容量要小很多，但是帶有傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱，傳動(dòng)系統(tǒng)，油路、油箱。在無法充電的時(shí)候，只要有加油站就可以一直行駛下去，行駛里程不受充電條件的制約，又具有燃油車的優(yōu)勢。插電混合動(dòng)力汽車的成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。重量也比較大，相對(duì)于單純的燃油車和電動(dòng)車又有劣勢。不過，在充電站大面積普及，充電時(shí)間大幅提高之前，插電混合動(dòng)力汽車作為燃油車與電動(dòng)車之間的過渡產(chǎn)品將長期存在下去。增程型插電混合動(dòng)力嚴(yán)格來說仍然是電動(dòng)車。車內(nèi)只有一套電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括電機(jī)、控制電路、電池。增程型插電混合動(dòng)力車的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，發(fā)動(dòng)機(jī)則用來于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)給電池進(jìn)行充電。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)并不直接驅(qū)動(dòng)車輪，因此也不需要變速箱。這相當(dāng)于在普通的電動(dòng)車上裝載了一臺(tái)汽油/柴油發(fā)電機(jī)。圖3-2增程式插電混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)這種模式的優(yōu)點(diǎn)很明顯：1.具有電動(dòng)車的安靜、起步扭矩大的優(yōu)點(diǎn)，可以當(dāng)純電動(dòng)車使用，在充電方便的條件下只充電、不加油，使用成本較低；2.相比其他插電混合動(dòng)力模式，增程型插電混合動(dòng)力可以不用變速箱，成本略有降低。由于帶有發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，只要有加油站就可以一直跑下去，在不方便充電的地方不會(huì)被迫拖車，解決基礎(chǔ)設(shè)施不足的問題；3.因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)不直接驅(qū)動(dòng)車輪，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速、汽車速度沒有直接關(guān)系，通過控制系統(tǒng)優(yōu)化，可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作在最佳轉(zhuǎn)速，即使在充電不便時(shí)，市內(nèi)堵車路況下油耗也比較低，發(fā)動(dòng)機(jī)噪音也可以控制的非常小。當(dāng)然，這種模式也有缺點(diǎn)：1.由于發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)并不直接驅(qū)動(dòng)車輪，造成了這部分功率的浪費(fèi)，而發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)帶來的重量并不減少。譬如：一輛增程式插電混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率50KW，發(fā)電機(jī)功率50KW，電動(dòng)機(jī)功率100KW，整車攜帶了總功率200KW發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，但是能驅(qū)動(dòng)車輪的功率只有100KW。2.在高速路況下，油耗反而偏高。這是因?yàn)楦咚俾窙r下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，可以一直工作在最佳工作模式，而增程式插電混合動(dòng)力多了一個(gè)轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換本身要消耗能量，造成油耗反而偏高。這一類的代表車型有寶馬i3，雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)，F(xiàn)isker卡瑪和奧迪A1e-tron。并聯(lián)式插電混合動(dòng)力汽車這一類插電混合動(dòng)力車內(nèi)有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，大多是在傳統(tǒng)燃油車的基礎(chǔ)上增加電動(dòng)機(jī)、電池、電控而成，電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輪。車內(nèi)只有一臺(tái)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)車輪的時(shí)候充當(dāng)電動(dòng)機(jī)，不驅(qū)動(dòng)車輪給電池充電的時(shí)候充當(dāng)發(fā)電機(jī)。并聯(lián)式插電混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)：圖3-3并聯(lián)式插電混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)并聯(lián)式插電混合動(dòng)力的優(yōu)勢在于：1.電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輪，沒有功率浪費(fèi)的問題，譬如電動(dòng)機(jī)50KW，發(fā)動(dòng)機(jī)100KW，只要傳動(dòng)系統(tǒng)能承受，整車功率就是150KW；2.在純電模式下，同樣有電動(dòng)車安靜、使用成本低的優(yōu)點(diǎn)。而在混合動(dòng)力模式下，有非常好的起步扭矩，加速性能出色；3.因?yàn)橹皇窃谧兯傧渖显黾恿艘慌_(tái)電動(dòng)機(jī)，在傳統(tǒng)燃油車基礎(chǔ)上改動(dòng)較小，成本也比較低。這種模式的缺點(diǎn)是：1.在混合動(dòng)力模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)不能保證一直在最佳轉(zhuǎn)速下工作，油耗比較高。只有在堵車時(shí)因?yàn)榭梢宰詭Оl(fā)動(dòng)機(jī)啟停功能油耗才會(huì)低；2.因?yàn)橹挥幸慌_(tái)電機(jī)，不能同時(shí)發(fā)電和驅(qū)動(dòng)車輪，所以發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輪的工況不能持久。持續(xù)加速時(shí)，電池的能量會(huì)很快耗盡，轉(zhuǎn)成發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式。這一類的代表車型包括：奔馳S500插電版、比亞迪秦?；炻?lián)式插電混合動(dòng)力這種模式也有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，混聯(lián)式有兩個(gè)電機(jī)。一個(gè)電動(dòng)機(jī)僅用于直接驅(qū)動(dòng)車輪，還有一個(gè)電機(jī)具有雙重角色：當(dāng)需要極限性能的時(shí)候，充當(dāng)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，整車功率就是發(fā)動(dòng)機(jī)、兩個(gè)電機(jī)的功率之和；當(dāng)電力不足的時(shí)候，就充當(dāng)發(fā)電機(jī)，給電池充電。混聯(lián)式同時(shí)具有增程式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)：在純電模式下具有電動(dòng)車安靜、使用成本低的優(yōu)點(diǎn)；在增程模式下，沒有“里程焦慮”，而且發(fā)動(dòng)機(jī)可以一直控制在最佳轉(zhuǎn)速，油耗低，噪音小，振動(dòng)??；在并聯(lián)模式下，兩臺(tái)電機(jī)，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)可以一起工作，三者功率加起來具有非常好的起步和加速性能，是一種比較完美的組合。說缺點(diǎn)的話：就是兩臺(tái)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱一個(gè)都不能少，配套的控制電路、電池、傳動(dòng)系統(tǒng)、油路也不能少，總體成本要高于其他類型的插電混合動(dòng)力，車的總重量也會(huì)大一些。而因?yàn)橐刂苾蓚€(gè)電機(jī)和一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，還有不同的工作模式，控制系統(tǒng)也要相對(duì)復(fù)雜，這也會(huì)提高成本?；炻?lián)式插電混合動(dòng)力，其實(shí)往下細(xì)分還可以再分兩類：一類是前置，代表車型是豐田全系插電和比亞迪F3DM。這類車的兩臺(tái)電機(jī)和一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都在汽車前部，通過動(dòng)力分配，離合器，控制不同的工作狀態(tài)。豐田采用的是ECVT行星齒輪做動(dòng)力分配，很好的兼顧了性能與節(jié)能。還有一種模式是前后置，簡單說，就是把兼職的電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)放到一起，另外的純電動(dòng)機(jī)單獨(dú)放置。這種模式的代表是保時(shí)捷918，寶馬i8，規(guī)劃中的比亞迪唐也是這種模式。這種模式的優(yōu)點(diǎn)除了混聯(lián)式插電混合動(dòng)力都有的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)以外，還有一個(gè)好處是可以在前輪驅(qū)動(dòng)，后輪驅(qū)動(dòng)，四輪驅(qū)動(dòng)三種模式下切換。保時(shí)捷918能在紐柏林跑進(jìn)7分鐘，傲視各路超跑，靠的就是這種前后置混聯(lián)式插電混合動(dòng)力帶來的高性能。3.1.3插電混合動(dòng)力的未來插電混合動(dòng)力汽車在加速性，降噪，使用成本上都有很多優(yōu)點(diǎn)。但影響其普及的原因主要在于成本。以比亞迪為例，本來原型車速銳只要7-8萬，僅僅是13度動(dòng)力電池，就要4萬左右的成本。整車成本則要增加10萬左右，再加上各種稅費(fèi)利潤，20萬的價(jià)格就出來了。而國外勞動(dòng)力更貴，研發(fā)成本攤上，插電混合動(dòng)力汽車的價(jià)格比原型車貴幾十萬也就理所當(dāng)然了。其實(shí),長期來看，動(dòng)力電池、電機(jī)、電控的價(jià)格一直是在下降的。電控產(chǎn)品符合摩爾定律，下降的速度比較快。而電機(jī)和動(dòng)力電池受到材料的限制，下降的速度比較慢，動(dòng)力電池大約每年降價(jià)5%左右。未來，隨著動(dòng)力電池，電機(jī)，電控價(jià)格進(jìn)一步下降，當(dāng)兩者價(jià)格差距不大的時(shí)候，插電混合動(dòng)力汽車的優(yōu)勢就會(huì)顯現(xiàn)出來。這一過程會(huì)自上而下的進(jìn)行。首先是保時(shí)捷918這樣的超跑，然后是奔馳S，寶馬i8這樣的高檔豪車，然后是中級(jí)車，最后到普及車型。當(dāng)插電混合動(dòng)力汽車在多個(gè)領(lǐng)域淘汰純?nèi)加蛙囍?，就?huì)帶動(dòng)充電設(shè)施的普及，也會(huì)帶動(dòng)電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，而充電基礎(chǔ)設(shè)施和電池問題解決以后插電混合動(dòng)力汽車歷史使命就完成了，人類將迎來電動(dòng)車時(shí)代。3.2天然氣車3.2.1天然氣車的發(fā)展前景天然氣汽車以天然氣為燃料，提供動(dòng)力。天然氣的甲烷含量90%以上，是很好的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。我國天然氣消費(fèi)增速從2014年開始大幅放緩。根據(jù)中國石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院的計(jì)算，2015年我國天然氣消費(fèi)量大約為1873億立方米，同比增長3.9%，遠(yuǎn)低于天然氣“十二五”規(guī)劃中提出的目標(biāo)，增速達(dá)到歷史低點(diǎn)。今年以來，這一增速放緩的趨勢仍在繼續(xù)。隨著天然氣經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢大幅削減，部分地區(qū)甚至出現(xiàn)氣改油、氣改煤的“逆替代”現(xiàn)象。趙忠勛認(rèn)為，對(duì)于中國來說，天然氣這種清潔能源依然有著較好的市場潛力?！跋乱徊饺绾伟l(fā)展，取決于政府能否出臺(tái)天然氣利用的支持政策?！彼跃湍壳暗母鞣矫媲闆r來看天然氣車的潛力還是比較大的。3.2.2天然氣車的類型壓縮天然氣汽車（CNG）壓縮天然氣是指壓縮到20.7—24.8MPa的天然氣，儲(chǔ)存在車載高壓氣瓶中。主要成分是甲烷，由于組分簡單，易于完全燃燒，加上燃料含碳少，抗爆性好，不稀釋潤滑油，能夠延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。加工成本相對(duì)較低，極難液化，CNG汽車最大的缺點(diǎn)是：高壓鋼瓶過重，體積大且儲(chǔ)氣量小，占去了汽車較多的有效重量，限制了汽車攜帶燃料的體積，導(dǎo)致汽車連續(xù)行駛里程短，另外因鋼瓶的存儲(chǔ)壓力高，也具有一定的危險(xiǎn)性。液化天然氣汽車。（LNG）天然氣在常壓下冷卻至-162℃后液化形成LNG，其燃點(diǎn)為650℃，爆炸極限為5%~15%，安全性較高。LNG汽車可以明顯的壓縮天然氣體積，一次充氣，可以行駛500km甚至1000km以上，非常適合長途運(yùn)輸使用。與CNG汽車相比，LNG汽車在安全、環(huán)保、整車輕量化、整車?yán)m(xù)駛里程方面都具有優(yōu)勢。世界上使用較多的是壓縮天然氣汽車。按照燃料使用狀況的不同，天然氣汽車可分為：專用燃料天然氣汽車。發(fā)動(dòng)機(jī)只使用天然氣作為燃料。兩用燃料天然氣汽車。既可以使用天然氣也可以使用汽油作為燃料。雙燃料天然氣汽車?？梢酝瑫r(shí)使用液體燃料和天然氣。3.2.3天然氣車的發(fā)展優(yōu)勢1、燃燒穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生爆震，并且冷熱起動(dòng)方便。2、壓縮天然氣儲(chǔ)運(yùn)，減壓，燃燒都在嚴(yán)格的密封狀態(tài)下進(jìn)行，不易發(fā)生泄露。另外其儲(chǔ)氣瓶經(jīng)過各種特殊的破壞性試驗(yàn)，安全可靠。3、壓縮天然氣燃燒安全，積碳少，減少氣阻和爆震，有利于延長發(fā)動(dòng)機(jī)各部件的使用壽命，減少維修保養(yǎng)次數(shù)，大幅度降低維修保養(yǎng)成本。4、可減少發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)油消耗量。5、使用壓縮天然氣與汽油相比，可大幅度降低，一氧化碳，二氧化硫，二氧化碳等的排放。并且沒有苯，鉛等致癌和有毒物質(zhì)危害人體健康。6.盡管一般認(rèn)為由于天然氣積碳少，機(jī)油更換的次數(shù)可以少一些，甚至例行的維護(hù)也可以少作一些，但我們認(rèn)為汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)和改裝系統(tǒng)的定期維護(hù)可以保障天然氣汽車與汽油車和柴油車相比具有更好的性能。3.3純電動(dòng)車3.3.1時(shí)間憑什么選擇電動(dòng)汽車而不是內(nèi)燃車1.因?yàn)閺某潆?-電池--電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)的過程中能量損失極少。大型火電廠將化石燃料轉(zhuǎn)化成電力的效率遠(yuǎn)高于汽車內(nèi)燃機(jī)化石燃料燃燒驅(qū)動(dòng)齒輪的效率，所以即使發(fā)電來源都為火電，理論上僅考慮能源轉(zhuǎn)化流程，驅(qū)動(dòng)車輛的成本和排放都更低2.因?yàn)殡娏Φ膩碓词嵌喾N多樣的?？稍偕茉慈缢?、核電等，相比火電污染小，成本低，且沒有化石燃料耗光的危險(xiǎn)。甚至可以利用分布式的家用太陽能發(fā)電設(shè)備實(shí)現(xiàn)家庭汽車能源的自給自足。3.因?yàn)樯鐣?huì)用電存在波峰和波谷。在凌晨時(shí)段，用電量很低，很多多余電量被浪費(fèi)，而此時(shí)正合適用多余的電量給汽車充電。4.因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車完全沒有內(nèi)燃機(jī)的高噪音和振動(dòng)，也沒有燃?xì)馊紵臅r(shí)滯，極為安靜，平順，且動(dòng)力響應(yīng)極為迅猛。加之電動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速扭矩很大，性能也很強(qiáng)。5.因?yàn)榧冸妱?dòng)汽車的主要成本是電池，而電機(jī)成本較低，所以在汽車驅(qū)動(dòng)方式上有更多的選擇。比如，增加一個(gè)電機(jī)就能夠很容易在沒有傳動(dòng)軸和中央差速鎖（鎖定前后軸的轉(zhuǎn)速差）的情況下低成本的實(shí)現(xiàn)四驅(qū)，而且前后軸動(dòng)力分配可以很容易從0：100到100：0之間任意切換且沒有時(shí)滯。在傳動(dòng)方面大大降低成本，同時(shí)顛覆性的提升性能。同時(shí)電池全布置在車底，可以大幅改善操控，也可以增加儲(chǔ)物空間（如models前后均有行李廂）。電動(dòng)機(jī)本身維護(hù)成本也較內(nèi)燃機(jī)為低6.因?yàn)槟壳叭祟惿鐣?huì)已經(jīng)是一個(gè)電力社會(huì)，電力設(shè)施分布密度極高，成本極低，很容易發(fā)展成為充電設(shè)施。在一些發(fā)展中國家（如中國）的鄉(xiāng)村，加油站可能還沒有普及，但充電條件卻可能已經(jīng)普及，只要少量改造，即可以為汽車充電。即使在發(fā)達(dá)的城市地區(qū)，充電設(shè)備也比加油設(shè)備容易達(dá)到高的多的密度，比如每個(gè)停車計(jì)時(shí)器上都可以附帶一個(gè)。7.因?yàn)榧冸婒?qū)動(dòng)，使得全自動(dòng)電控變得更容易，車聯(lián)網(wǎng)，自動(dòng)駕駛技術(shù)等等更容易實(shí)現(xiàn)8.雖然電池本身有污染，但相對(duì)容易集中處理。而內(nèi)燃機(jī)尾氣排放很難集中處理，而且因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)尾氣，及其形成的霧霾集中在人口密集的城市，影響到的人口更多，綜合危害可能更大。3.3.2純電動(dòng)車目前發(fā)展的困難和突破點(diǎn)能源再次充滿的速度太低。燃油和混合動(dòng)力汽車只要花幾分鐘的時(shí)間，就可以達(dá)到上千公里的續(xù)航里程。而目前電動(dòng)車充電技術(shù)最快的特斯拉超級(jí)充電站，20分鐘充電達(dá)到240公里的續(xù)航，速度只有加油的十分之一，但這種充電站目前成本比加油站還要高很多。而對(duì)于成本較低的220V家用充電，選用雙充電器（需要80安培的適配器）以后，充電速度也只有每小時(shí)100公里，標(biāo)配的40安培適配器的單相充電器則只有每小時(shí)50公里，而一般隨處可見的電源可能是10安培或20安培的適配器。如果是110伏電壓的地區(qū)，比如美國，日本，臺(tái)灣，充電的速度則會(huì)更低（在美國家用110v充電被稱為level1，需要專門以較高成本建設(shè)240V的level2充電樁）,models的110v，15A的充電時(shí)間是每小時(shí)6.5公里左右。也就是說，雖然農(nóng)村充電設(shè)施比加油站多，但到了農(nóng)村以后，可能充一整晚的電，都不一定能攢夠回程的里程。如果采用換電池的方法，則一來各家電池標(biāo)準(zhǔn)很不統(tǒng)一，二來重量很大，而且如果設(shè)計(jì)的整體性好，會(huì)較難拆卸，三來成本較高，金融結(jié)構(gòu)上難于實(shí)現(xiàn)，四來一個(gè)換電站，很難有效的覆蓋一輛純電動(dòng)車的活動(dòng)范圍。續(xù)航里程。受限于電池成本，重量，和電池管理技術(shù)，電動(dòng)車普遍續(xù)航里程較低。目前家用燃油車普遍高速續(xù)航能力在一千公里左右，最大的特斯拉按EPA測試是426公里，比亞迪E6和騰勢是200公里，其他車型最高的也只有100公里左右。電池壽命。因?yàn)殇囯姵氐奶匦?，完全充放電?huì)對(duì)電池壽命有較大影響，而純電動(dòng)車因?yàn)殡姵爻掷m(xù)輸出電力，無法像傳統(tǒng)混合動(dòng)力一樣淺充淺放，壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于傳統(tǒng)混合動(dòng)力的電池組。日產(chǎn)宣稱5年平均每天一次快充一次慢充的情況下，都是只充到85%，只用到15%，大概5年后還能有80%的電量。總體上按不影響使用的電池容量衰減計(jì)算（日產(chǎn)在美國的保修標(biāo)準(zhǔn)是5年10萬公里，電池還剩70%以上），大概壽命只有prius的1/3。這還是理想狀況。實(shí)際差距有可能更大。更換電池在美國在日產(chǎn)虧本銷售而且必須提供舊電池的情況下，依然要6000美元。電池成本。因?yàn)槟壳半姵氐哪芰棵芏冗€較低，所以目前純電動(dòng)汽車的價(jià)格都較高。比如銷量最大的日產(chǎn)leaf（國內(nèi)的啟辰晨風(fēng)）在虧本銷售的情況下，售價(jià)約是27000美元，比同類型的緊湊型家用車高了10000美元左右。相比混合動(dòng)力車型比同類車型只高出4000美元左右的售價(jià)，而且還是盈利的。加上電池壽命有限，這使得通過省油回收成本變得幾乎不可能。所以基本上目前純電動(dòng)車只有在政府高額補(bǔ)貼的情況下，才可以有一定銷量。電池污染。因?yàn)殡姵貕勖膯栴}，同樣使用15年30萬公里左右（差不多是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車和常規(guī)混合動(dòng)力車的壽命），純電動(dòng)車要使用三組巨量的電池，這會(huì)產(chǎn)生巨大的污染，就現(xiàn)階段的技術(shù)而言，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過內(nèi)燃機(jī)排放的污染。欠缺充電設(shè)施。因?yàn)榧矣贸潆娝俣容^慢，且無法在旅行外出時(shí)使用，需要有充電樁建設(shè)才能更方便純電動(dòng)車的普及。所以需要先有充電設(shè)施，才有純電車普及。從相對(duì)集中的快速傳統(tǒng)加油站，到相對(duì)分散的慢速充電樁的轉(zhuǎn)變，需要廢棄大量已有的基礎(chǔ)設(shè)施，建設(shè)大量新的基礎(chǔ)設(shè)施，城市規(guī)劃需要改變，人們的生活方式也需要改變，中間也造成大量浪費(fèi)，且存在大量來自傳統(tǒng)能源巨頭，基于加油站的小商戶的阻力。但如果早期建設(shè)充電基礎(chǔ)設(shè)施，用戶很少，又肯定是賠本的，此處又需要政府的高額補(bǔ)貼。傳統(tǒng)汽車帶來的發(fā)展壓力純電動(dòng)汽車若能壟斷市場，將使得傳統(tǒng)汽車巨頭在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和資本全部打水漂，所以傳統(tǒng)汽車巨頭可能不會(huì)太積極得推動(dòng)推動(dòng)市場的轉(zhuǎn)變，而會(huì)更傾向于發(fā)展兩種混合動(dòng)力車型。純電動(dòng)汽車實(shí)際在汽車普及的早期，曾經(jīng)跟內(nèi)燃機(jī)汽車，蒸汽機(jī)三足鼎立。開始內(nèi)燃機(jī)汽車?yán)m(xù)航里程優(yōu)勢較小，且加油站還沒有建設(shè)起來，而噪音，尾氣，振動(dòng)都很嚴(yán)重，發(fā)動(dòng)汽車還需要像拖拉機(jī)一樣手搖，所以直到20年代，美國的上層女性都還是普遍選擇電動(dòng)車為多。但是因?yàn)橐陨系倪@些缺點(diǎn)，特別是前四點(diǎn)——充電速度，續(xù)航，壽命，成本——這四大硬傷，電動(dòng)車最終被內(nèi)燃機(jī)取代。而今日很多地區(qū)的城市已經(jīng)普遍郊區(qū)化，加上城際高速公路網(wǎng)的建設(shè)，對(duì)續(xù)航的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于20世紀(jì)早期，而內(nèi)燃機(jī)又不再存在建設(shè)加油設(shè)施成本更高的問題，純電動(dòng)汽車可能存在更大的比較劣勢。3.3.2純電動(dòng)車的未來變數(shù)可能利好1.盡管電池污染較大，但中國政府出于鼓勵(lì)本國企業(yè)發(fā)展的原因（國內(nèi)車企跟國際車企在純電動(dòng)車上競爭，沒有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)積累時(shí)間短的劣勢），以及農(nóng)村沒有既有加油設(shè)施投資的情況，特別進(jìn)行了優(yōu)惠。因?yàn)槟壳凹冸妱?dòng)汽車存在的問題，目前優(yōu)惠的效果很有限。未來如果中國政府優(yōu)惠力度，還是有可能強(qiáng)推成功。2.中國政府意識(shí)到強(qiáng)推純電動(dòng)不可行，決定先強(qiáng)推插電混動(dòng)作為過渡，插電混動(dòng)普及后，純電動(dòng)鋪墊已做好，再改變政策轉(zhuǎn)推純電。此種方式將大大加快純電普及。3.核電等技術(shù)的發(fā)展，未來可能會(huì)進(jìn)一步降低電力成本。4.雖然有四大硬傷，但只要充電技術(shù)，電池容量密度兩者之中只要有一個(gè)取得重大突破，就可以解決續(xù)航焦慮和電池更換成本的問題。1）就充電技術(shù)來說，充電站如果變得通用、便宜而非常普及，可以解決充電的問題。如果變得速度比現(xiàn)在特斯拉超級(jí)充電站更快，也就不用太高的普及率就能大大方便出行。而如果無線充電技術(shù)變得效率更高而且成本很低，使得高速公路上可以有一條車道安裝這種設(shè)備，純電動(dòng)車一邊行駛一邊充電，也能解決這個(gè)問題。三種重大突破無論哪一種發(fā)生，都會(huì)大大減少每輛車電池組的體積和更換成本并且進(jìn)一步大大提高電動(dòng)車銷量，并通過增加規(guī)模而降低電池的生產(chǎn)成本。2）如果在先有的體積重量和成本上上能夠承載更高的能量，就能夠或者電池體積重量不變，增加續(xù)航能力，從而推動(dòng)銷量上漲并進(jìn)一步壓低電池成本；或者續(xù)航不變，體積重量下降，節(jié)省驅(qū)動(dòng)需要的能量，在成本大幅降低的同時(shí)小幅增加續(xù)航并降低能耗，也能夠推動(dòng)電動(dòng)車銷量上漲并進(jìn)一步降低成本。而只要電池更換成本和電池壽命之中有一個(gè)問題解決了，對(duì)于消費(fèi)者也就不再是個(gè)嚴(yán)重的問題?？赡懿焕?.在日本福島核電站泄露事故以后，核裂變發(fā)電站的建設(shè)在很多地區(qū)，特別是人口稠密區(qū)可能會(huì)陷入停滯，使得電價(jià)無法進(jìn)一步得到下降。2.燃料電池汽車先于純電動(dòng)汽車大規(guī)模普及，并普遍建設(shè)了加氫設(shè)施，解決了能耗和污染問題，同時(shí)大大提高了汽車的行駛品質(zhì)和性能，又不需要改變?nèi)藗兊挠密嚪绞?，使得研發(fā)純電動(dòng)汽車的動(dòng)力下降。3.電池污染沒有得到有效改善，社會(huì)意識(shí)到純電動(dòng)車更不環(huán)保，不再青睞純電動(dòng)車。3.4燃料電池3.4.1燃料電池概述燃料電池汽車也可以算作電動(dòng)汽車，但你可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個(gè)小時(shí)來充滿電。只不過“電池”是氫氧混合燃料電池。和普通化學(xué)電池相比，燃料電池可以補(bǔ)充燃料，通常是補(bǔ)充氫氣。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。3.4.2燃料電池技術(shù)電池技術(shù)電池是一直制約電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。要使電動(dòng)汽車能與燃油汽車相競爭，關(guān)鍵就是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池。電動(dòng)汽車用電池經(jīng)過了3代的發(fā)展，已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。第1代是鉛酸電池，由于其比能量較高、價(jià)格低和能高倍率放電，因此是目前惟一能大批量生產(chǎn)的電動(dòng)汽車用電池。第2代是堿性電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程，但其價(jià)格卻比鉛酸電池高。第3代是以燃料電池為主的電池，能量轉(zhuǎn)變效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反應(yīng)過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進(jìn)行，因此是理想的汽車用電池還處于研制階段。電機(jī)技術(shù)直流有刷電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，具有交流電機(jī)所不可比擬的優(yōu)良電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，由于直流電機(jī)價(jià)格高，體積和質(zhì)量大，因此在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用受到了限制。永磁無刷電機(jī)，具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應(yīng)快，非常適應(yīng)于電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但價(jià)格較貴，永磁材料一般僅耐熱12c=0I以下。目前，由日本研制的電動(dòng)汽車主要采用這種電機(jī)。交流感應(yīng)電機(jī)，調(diào)速控制技術(shù)比較成熟，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量小、成本低、運(yùn)行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、噪聲低、轉(zhuǎn)速極限高和不用位置傳感器等優(yōu)點(diǎn)，但因轉(zhuǎn)速控制范圍小、轉(zhuǎn)矩特性不理想，因此不適合頻繁啟動(dòng)、頻繁加減速的電動(dòng)汽車。美國以及歐洲研制的電動(dòng)汽車多采用這種電機(jī)。開關(guān)磁阻電機(jī)(SRM)，具有簡單可靠、可在較寬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)高效運(yùn)行，控制靈活、4象限運(yùn)行、響應(yīng)速度快和成本較低等優(yōu)點(diǎn)。但實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，SRM存在著轉(zhuǎn)矩波動(dòng)大、噪聲大、需要位置檢測器等缺點(diǎn)，所以應(yīng)用受到了限制。4種電機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是對(duì)于電動(dòng)汽車而言，由于電能是由各類電池提供的，所以使用相對(duì)效率最高的永磁無刷電機(jī)是較為合理的，它已被廣泛應(yīng)用于功率小于100kW的現(xiàn)代電動(dòng)汽車上。控制器技術(shù)控制器技術(shù)的變速和方向變換是靠電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置來完成的，其原理是通過控制電動(dòng)機(jī)的電壓和電流來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋向變換控制中，直流電機(jī)依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的旋向變換，這使得控制電路復(fù)雜、可靠性降低。當(dāng)采用交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。此外，采用交流電機(jī)及其變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收控制更加方便，控制電路更加簡單。3.4.3燃料