新能源汽车产业简介课件.ppt
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1、新能源汽车产业简介目录n1 新能源汽车定义及种类 n2 混合动力汽车n3 纯电动汽车n4 新能源汽车发展状况n5 国内主要汽车企业新能源汽车发展情况n6 新能源汽车产业链情况n7 新能源汽车动力电池产业状况n8 新能源汽车电机及控制产业状况n9 新能源汽车电源控制系统情况n10 国家十一五关于新能源汽车863项目n11 国内主要研究新能源汽车院校及专家简介n12 国内关于新能源汽车发展的政策n13 湖南新能源汽车产业简介n 新能源汽车的定义及种类n新能源汽车:是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。n新能源汽车:包括燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。现在国
2、内外正在研究发展的主要是混合动力汽车,纯电动汽车和燃料电池汽车。 (燃料电池本文中暂不做解释,可再生资源燃料和氢动力燃料目前发展不具备条件。) 混合动力汽车n混合动力汽车混合动力汽车 是指那些采用传统燃料的,同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。 混合动力驱动的联结方式分: 串联式、并联式和混合式混合动力汽车。 按电机输出功率在整个系统输出功率中占的比重,即混合度分为四类: 微混合动力系统 BSG、轻混合动力系统 ISG、中混合动力系统 、完全混合动力系统 和外接式充电混合动力汽车。串联式混合动力电动汽车串联式混合动力电动汽车 SHEV 串联式混合动力电动汽车主要由发动机、
3、发电机、驱动电机和蓄电池组等部件组成。发动机仅仅用于发电,发电机所发出的电能供给电动机,电动机驱动汽车行驶。发电机发出的部分电能向电池充电,来延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能来驱动电动汽车。使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。 并联式混合动力电动汽车并联式混合动力电动汽车PHEV并联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电/电动机和蓄电池组等部件组成。并联式驱动系统可以单独使用发动机或电动机做为动力源,也可以同时使用电动机和发动机作为动力源来驱动汽车。混联式混合动力电动汽车混联式混合动力电动汽车PSHEV 混联式混合动力电动汽车主要由发动机、发电机、电动机、行星
4、齿轮机构和蓄电池组等部件组成。丰田Prius所采用的混合驱动方式,它将发动机、发电机和电动机通过一个行星齿轮装置连接起来。动力从发动机输出到与其相连的行星架,行星架将一部分转矩传送到发电机,另一部分传送到电动机并输出到驱动轴。此时车辆并不是串联式或者并联式,而是介于串联和并联之间,充分利用两种驱动方式的优点。n微混合动力系统 BSG、n该混合动力系统在传统内燃机上的启动电机(一般为12V)上加装了皮带驱动启动电机;该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机,用来控制发动机的启动和停止,从而取消了发动机的怠速,降低了油耗和排放。从严格意义上来讲,这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合
5、动力汽车,因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里,电机的电压通常有两种:12v 和42v。其中42v主要用于柴油混合动力系统。轻混合动力系统 ISG、该混合动力系统采用了集成启动电机与微混合动力系相比,轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止,还能够实现:(1)在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;(2)在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。 轻混合动力系统的混合度一般20以下。中混合动力系统n该混合动力系统同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同,中混合动力系统采用的是高压电机。另外,中
6、混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助 驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。n这种系统的混合程度较高,可以达到30左右,目前技术已经成熟,应用广泛。完全混合动力系统n该系统采用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。外接式充电混合动力汽车n外接式充电混合动力汽车(PHEV)是一种可以外接充电的新型混合动力车,它兼有纯电动车和混合动力车的基本功能特征。即在混合动力汽车上增加了纯电动行
7、驶工况,并且加大了动力电池容量,使PHEV采用纯电动工况可行驶一定里程,超过该里程就启动内燃机,采用混合驱动模式。 各种混合动力汽车相应的节能情况 汽车各种电气化技术的成本汽车各种电气化技术的成本/ /效益效益停止启动停止启动微混合微混合轻度混合轻度混合全混合全混合插电式混合插电式混合电动汽车电动汽车避免闲置避免闲置提速提速仅电力驱动仅电力驱动电动马达动电动马达动力力10-20KW10-20KW30LW30LW50KW50KW90KW90KW年节约汽油年节约汽油2020加仑加仑4040加仑加仑100100加仑加仑160160加仑加仑320320加仑加仑400400加仑加仑年减排二氧年减排二氧化
8、碳化碳212kg 212kg 424kg 424kg 1059kg 1059kg 1694kg 1694kg 2072kg 2072kg 2480kg 2480kg 实施成本,实施成本,美元美元50050010001000200020004000400015000150001800018000混合动力车的特点n1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。n2、可以十分方便地回收制动时、下坡时
9、、怠速时的能量。n3、在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放。n4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。n5、可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。n6:长距离告诉行使时不省油;n7:价格高于现行内燃机汽车。混合动力汽车发展状况n近年来,美、日、德等汽车工业强国先后发布了关于推动包括混合动力汽车在内的新能源汽车产业发展的国家计划。美国奥巴马政府实施绿色新政,计划到2015年普及100万辆插电式混合动力电动汽车(PHEV)。日本把发展新能源汽车作为“低碳革命”的核心内容,并计划到2020年普及包括混合动
10、力汽车在内的“下一代汽车”达到1350万辆,为完成这一目标,日本到2020年计划开发出至少38款混合动力车、17款纯电动汽车。德国政府在08年11月提出未来10年普及100万辆插电式混合动力汽车和纯电动汽车,并宣称该计划的实施,标志德国将进入新能源汽车时代。 动力电池成为各国政府在电动汽车领域支持的重中之重。美国总统奥巴马09年8月宣布安排24亿美元支持PHEV的研发与产业化,其中20亿美元用来支持先进动力电池的研发和产业化。日本政府提出“谁控制了电池,谁就控制了电动汽车”,并组织实施国家专项计划,在2011年以前将投入400多亿日元用于先进动力电池技术研究,2010年左右新型锂电池将规模应用
11、于下一代新能源汽车。德国从今年起启动了一项4.2亿欧元的车用锂电池开发计划,几乎所有德国汽车和能源巨头均携资加入。国家的大量投入,充分调动了企业的积极性,目前国际主要汽车制造商不断加强与电池企业的合作,以动力电池突破为核心目标的强强联合与产业联盟不断涌现,动力电池技术研发和产业化进程明显加快。 各国政府加大了政策支持力度,全力推进包括混合动力汽车在内的新能源汽车产业化。美国对PHEV实施税收优惠,减税额度在2500美元和15000美元之间,同时美国政府对电动汽车生产予以贷款资助。09年6月23日,福特、日产北美公司和Tesla汽车公司获得80亿美元的贷款,主要用于混合动力和纯电动汽车的生产。日
12、本从09年月日起实施新的“绿色税制”,对包括混合动力车、纯电动汽车等低排放且燃油消耗量低的车辆给予税赋优惠,一年的减税规模约为2100亿日元,是现行优惠办法减税额的10倍。法国对购买低排放汽车的消费者给予最高5000欧元的奖励,对高排放汽车进行最高2600欧元的惩罚。此外,欧盟计划在2009年上半年发放70亿欧元贷款,支持汽车制造商发展新能源汽车;此外,美国新的汽车燃油经济性法规和欧盟新车平均二氧化碳排放法规,对汽车的技术要求大幅提高,如果不发展新能源汽车技术,汽车制造商将很难达到新法规的要求。n从1995年起,包括日本丰田与美国三大汽车公司在内的世界各大汽车生产厂商陆续投入混合动力汽车的研究
13、开发。经过多年发展,混合动力汽车在商用化、产业化进程上的发展已经较为迅速。特别是2004 年全球各大汽车制造商继续加大环保车型的开发力度,混合动力车型成为各大公司的战略重点,逐渐突破了小型车的限制越来越多的应用在中大型车上,技术竞争愈演愈烈。2009年世界汽车市场混合动力汽车销量估计已经超过70万辆,据预测,2010 年将达100万辆,2015年将在世界汽车市场占15%,2020年占25%。n在日本,日本丰田、本田、三菱、马自达等多家企业均抓紧开拓混合动力汽车市场。目前市场上正热销的两款车型分别为丰田Prius和本田Insight ,1997年,日本丰田推出了世界上第一款批量生产的混合动力汽车
14、,其后又在2001年相继推出了混合动力面包车和皇冠轿车,运用了先进的混合动力系统(THS)电子控制装置与电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统,在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面处于世界前沿。以丰田为代表的日系企业,正是在10多年前的精确判断,才最终以混合动力这种过度的新能源技术傲力如今的世界汽车市场。丰田普锐斯轿车2009年的销量达20.89万辆,同比增长达290%,成为包含微型车在内的新车销量排行榜榜首。到目前丰田混合动力汽车累计销售200多万辆,远远领先于其它公司。n在美国,美国三大汽车公司通用、福特和戴姆勒-克莱斯勒在2004年就组建了生产混合动力汽车和燃料电池
15、汽车所用电池联合开发公司USABC,投资460万美元开发新一代环保型双动力汽车所需要的高性能锂聚合物电池。2005年9月,通用汽车、戴姆勒?克莱斯勒集团与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作备忘录,共享各自在混合动力推进系统方面领先的技术能力及丰富的科技资源,并把发展“双模”完全混合动力系统作为首要目标。2009年美国混合动力汽车销量达到29.03万辆,占美国汽车市场份额达2.8%,虽然份额还较小,但却从2005年的1.2%开始呈逐年上升之势。预计美美混和动力汽车的销量2013年将达到87.2万辆,市场占有率将达到5%。n纯电动汽车 是完全由可充电电池(如铅酸电
16、池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池)提供动力源的汽车。纯电动汽车具有零排放、能效高、振动和噪音小,电机效率高、制动能量可以回馈等特点 , 按其驱动方式可分为总成驱动和轮毂驱动。http:/ 换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,由于电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易,也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。n有些研究表明,同样的原油经过粗炼,送
17、至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量,正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。纯电动汽车-核心技术 n电动汽车必须解决好4个方面的关键技术:电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。电池技术电池技术n电池是电动汽车的动力源泉,也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效
18、电池。到目前为止,电动汽车用电池经过了3代的发展,已取得了突破性的进展。第1代是铅酸电池,目前主要是阀控铅酸电池(VRLA),由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电,因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。第2代是碱性电池,主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池,其比能量和比功率都比铅酸电池高,因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程,但其价格却比铅酸电池高。第3代是以燃料电池为主的电池。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能,能量转变效率高,比能量和比功率都高,并且可以控制反应过程,能量转化过程可以连续进行
19、,因此是理想的汽车用电池,但目前还处于研制阶段,一些关键技术还有待突破问。电力驱动及其控制技术n电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件,要使电动汽车有良好的使用性能,驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。目前,电动汽车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4类。近几年来,由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速,因此非常适合电动汽车的控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机
20、。永磁无刷电动机可以分为由方波驱动的无刷直流电动机系统(BLDCM)和由正弦波驱动的无刷直流电动机系统(PMSM),它们都具有较高的功率密度,其控制方式与感应电动机基本相同,因此在电动汽车上得到了广泛的应用。PMSM类电机具有较高的能量密度和效率,其体积小、惯性低、响应快,非常适应于电动汽车的驱动系统,有极好的应用前景。目前,由日本研制的电动汽车主要采用这种电动机。开关磁阻电动机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快和成本较低等优点。实际应用发现SRM存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点,应用受到了限制。随着电动机及驱动系统的发展,
21、控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家控制、遗传算法等非线性智能控制技术,都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。电动汽车整车技术n电动汽车是高科技综合性产品,除电池、电动机外,车体本身也包含很多高新技术,有些节能措施比提高电池储能能力还易于实现。采用轻质材料如镁、铝、优质钢材及复合材料,优化结构,可使汽车自身质量减轻30%-50%;实现制动、下坡和怠速时的能量回收;采用高弹滞材料制成的高气压子午线轮胎,可使汽车的滚动阻力减少50%;汽车车身特别是汽车底部更加流线型化,可使汽车的空气阻力减少50%。能量管理技术能量管理技术n电池是电动汽车的储能动力源
22、。电动汽车要获得非常好的动力特性,必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能,就必须对蓄电池进行系统管理。能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车,除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外,还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统,它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态,并根据各种传感信息,包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等,合理地调配和使用有限的车载能量;它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式,以尽可能延长电池的寿命。世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车
23、载电池能量管理系统的研究与开发。电动汽车电池当前存有多少电能,还能行驶多少公里,是电动汽车行驶中必须知道的重要参数,也是电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。应用电动汽车车载能量管理系统,可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统,确定一个最佳的能量存储及管理结构,并且可以提高电动汽车本身的性能。在电动汽车上实现能量管理的难点,在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据,来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。 电动汽车构成成本新能源汽车的发展情况国内各地反战新能源分布图各地和各企业发展规划新能源汽车产能规划一览类别类别地方地方/ /企业企业规划规划上海20
24、10年,上海将形成1万辆的新能源汽车产能;到2012年,整体实力实现国内领先,实现产销10万辆左右,产值200亿元;到2015年,全面实现产业化,实现产销30万辆左右,形成600亿元左右的产业规模。地方政府地方政府广州为实现2020年新能源比例达到15%的目标,从目前至2020年,估算需投入资金约1000亿元,其中广州市投入约25亿至40亿元,撬动社会和企业投资总计约千亿元。到2020年,将广州建成世界级新能源汽车研发中心和制造基地,其中节能和新能源车产业产值将达2400亿元。深圳到2012年推广使用新能源汽车2.4万辆以上,建设公交大巴充电站50个,公务车充电桩2500个,社会公共充电站20
25、0个,充电桩1万个,到2015年推广使用的新能源汽车计划累计达到10万辆。北京依托北汽集团,计划2010年新能源汽车产销规模至少将达到1万辆。重庆计划在2011年底前推广示范1150辆节能与新能源汽车,包括300辆公务车、700辆出租车、50辆公交车、100辆私家车。为缓解新能源汽车推广初期的成本压力,示范推广用车将享受购车及路桥费补贴等政府扶持政策。唐山到2012年,形成年产50万辆纯电动汽车、年产值达1683亿元人民币的电动汽车城,其中包括30万辆纯电动小轿车、10万辆豪华大巴和10万辆豪华商务中巴。武汉到2020年,新动力汽车产能力争达到60万辆,销售完成50万辆,其中中、高端混合动力客
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