新能源汽车研究课件.ppt

1、设 计 研 究-城市新能源车的要素分析概括一、新能源车的基本概念二、新能源车的分类三、BMW i8与特斯拉为研究对象四、BMW i8 VS 特斯拉 新能源汽车 VS 传统汽车五、新能源车发展分析总结六、混合动力汽车是现在的主流七、电动汽车电池发展现状及前景一、新能源车的含义新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、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。非常用燃料新技术新动力新材质二、发展新能源车的原因能源紧缺 面对石油短缺、CO2减排的挑战，面临着动力电气化、能源多元化等重大技术变革。空气污染 面对

2、排放法规不断加严的挑战，经历着发动机电控化、汽柴油清洁化等重大技术变革。中国汽车产业现状中国汽车产业现状 汽车工业：汽车工业：2007年，汽车产量年，汽车产量888万辆，销售量万辆，销售量870万辆，增万辆，增长均超过长均超过22%机动车辆：汽车保有量4229万辆农用车1400万辆拖拉机1482万辆摩托车8709万辆挂车87万辆总机动车保有量1.6亿辆2072072342343253254444445075075715717287288888880 0200200400400600600800800100010002000200020012001200220022003200320042004

3、200520052006200620072007YearYearVehicle output 10kVehicle output 10k16091609180218022053205323832383269426943160316035863586422942290 050050010001000150015002000200025002500300030003500350040004000450045002000200020012001200220022003200320042004200520052006200620072007YearYearVehicle Population Vehi

4、cle Population 10k10k2013年汽车销售产量2013年，汽车产销2211.68万辆和2198.41万辆，同比增长14.76%和13.87%，比上年分别提高10.2和9.6个百分点，增速大幅提升，高于年初预计。产销突破2000万辆创历史新高，再次刷新全球记录，已连续五年蝉联全球第一。其中乘用车产销1808.52万辆和1792.89万辆，同比增长16.50%和15.71%；商用车产销403.16万辆和405.52万辆，同比增长7.56%和6.40%。产2211.68万辆销2198.41万辆增长14.76%增长13.87%CO2 排放与气候变化800800100010001200

5、1200 140014001600160018001800 20002000COCO2 2densitydensity260260(ppmv)500500600600550400400300300IPCC 目目标值标值 气候变化风险加剧。交通领域CO2排放成为关注重点。据IEA估计，汽车CO2总排放量将从1990年的29亿吨增加到2020年的60亿吨。汽车对地球环境造成了巨大影响。空气污染：汽车的污染成为中国大城市的主要空气污染源。为此，排放法规不断加严。汽车排放与空气污染0.01.02.03.04.05.020002010202020302050汽车用油需求汽车用油需求供求缺口供求缺口中国石

6、油总需求中国石油总需求2006年汽车用油已达9千万吨，随着汽车用油需求急剧上升，国家能源安全面临严峻挑战。我国汽车能源供需缺口 2007年10月下旬以来，广东、湖南、湖北等多个省市多条公速公路众多服务区加油站柴油紧缺，造成了过境大货车等候加油排队在主干道上的现象长期存在。已影响到交通运输的畅通和经济发展。中国汽车业在这些瓶颈之下将要停滞不前了吗？答案当然是否定的。中国汽车业要高瞻远瞩，认清形势，从危机中看到转机来。很明显，新能源车是未来唯一的发展方向。可以说，开发新能能车是中国汽车企业绝地反击的唯一机会。在未来汽车行业，得新能源车者得天下。新能源车给中国车企以巨大挑战的时候，也给中国企业一个绝

7、佳的赶超机会。新能源车挑 战基于我国汽车能源动力系统面临的挑战与机遇，我国汽车能源动力系统发展目标应当是立足转型、尽快转型。一方面，发展节能汽车解决近期的能源安全问题；另一方面，开展新能源汽车研究，瞄准未来汽车竞争制高点和实现汽车能源动力系统的可持续发展。车用能源日益短缺，发展汽车节能技术、减少排放迫在眉睫 优化现有的车用能源动力系统 发展节能汽车过渡战略转型战略开发新一代车用能源动力系统 发展新能源汽车并行互动可持续发展的汽车能源动力双重战略国家中长期科技发展规划优先主题：低能耗与新能源汽车三、新能源车的发展趋势新型动力 全球汽车能源动力系统技术革命燃料效率CO2排放CNG直喷式混合动力车纯

8、电动车燃料电池车混合动力车汽油发动机汽油发动机直喷式带式直喷式带式CVTCVT均质直喷式柴油发动机柴油发动机电控双陀螺电控双陀螺CurrentGasoline+AT排气污染（HC+Nox）标准标准1 12 2倍倍1/21/23倍倍1/3 汽车新型能源动力系统技术成为应对汽车能源与环境挑战的根本出路。二、新能源车的分类混合动力汽车 纯电动汽车燃料电池汽车氢动力汽车燃气汽车生物乙醇汽车1、混合动力汽车 混合动力汽车指的 是两种动力方式驱 动车辆的形式，混 合动力一般指油电 混合动力，即燃料(汽油，柴油等)和电 能的混合.2、纯电动汽车纯电动汽车是完全由可充 电电池(如铅酸电池、镍 镉电池、镍氢电池

9、或锂 离子电池)提供动力源的 汽车。由蓄电池提供给 电机动力，电机带动车 轮行驶比亚迪 E63、燃料电池汽车燃料电池电动汽车是在燃 料电池中经电化学反应产 生的电能，并作为主要动 力源驱动的汽车。途胜ix FCEV 4、氢动力汽车氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势。氢燃料电池与普通电池的区别主要在于：干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能贮存起来，需要时再释放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置。奔驰B级F-CELL5、燃气汽车燃气汽车又称为天然气汽车，主要分为液化石油气汽

10、车和 压缩天然气汽车两种。燃气 汽车主要以天然气为燃料。它的CO排放量比汽油车减少 90%以上，碳氢化合物排放 减少70%以上，氮氧化合物 排放减少35%以上，是较为实用的低排放汽车。欧宝Zafiria6、生物乙醇汽车乙醇俗称酒精，通俗些说，使 用乙醇为燃料的汽车，也可叫 酒精汽车。在汽车上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加 氧含量，使汽车缸内燃烧更完 全，可以降低尾气的害物的排 放。萨博生物能源混合动力敞篷概念车7、新能源车的优点与缺点一、混合动力汽车 优点：1、于油耗低、污染少 2、制动时、下坡时、怠速时的能量损耗小 3、可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放 4、可以利用现有的加

11、油站加油，不必再投资。缺点：长距离高速行驶基本不能省油。二、纯电动汽车优点 1，清洁能源，绿色环保2，动力强劲，耗能较低。缺点：1，汽车整车质量降低，防碰撞性能降低2，造价高昂，特别是氢气的提取和蓄电池的成本太高三、燃料电池汽车具有以下优点：1、零排放或近似零排放。2、减少了机油泄露带来的水污染。3、降低了温室气体的排放。4、提高了燃油经济性。5、提高了发动机燃烧效率。6、运行平稳、无噪声。缺点:目前蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又没形成经济规模四、燃气汽车优点：1、是清洁燃料汽车 2.抗爆震性好 3.燃料以气态进入气缸，燃烧较充分，热效率高 4.比汽油安全 5.天然气资

12、源丰富，价格便宜 缺点：天然气汽车是在原来的汽油车或柴油车的基础上改装的汽车的有效空间减少，本身的自重也增加。五、氢动力汽车 优点：排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物。缺点：氢燃料电池成本过高。六、生物乙醇汽车 优点：无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟，既可再生，又很环保。缺点：富人环保穷人饿，生物燃料的发展肯定会让贫穷国家的粮食问题更加严重。我们以BWM i8为研究目标，着重以纯电动汽车和插电式混合动力汽车为研究方向来分析新能源汽车的现行趋势和未来发展方向。七、BMW i8设计理念分析宝马集团是全世界最成功的汽车和摩托车制造商之一，旗下拥有BMW、MINI、Husqvarna和Rol

13、ls-Royce四大品牌。作为一家全球性公司，宝马集团在14个国家拥有25家生产和组装厂，销售网络遍及140多个国家和地区。BMW i简介天生电动：BMW i 移动出行理念实现了全电动的交通出行生活，BMW i思考的不仅仅是汽车，而是通过创新的移动出行服务达成所愿。城市移动出行理念。BMW i.BMW i 是一种面向未来的、可持续发展移动出行综合理念。BMW i 代表着未来纯电力驱动汽车和移动出行服务，激动人心的设计，以及全新的、注重可持续性发展的高端汽车理念。时间为一个新理想。宝马i8的设计。从正面看，平坦的轮廓，有力地形成的表面和精确的线条看时非常低而宽。宝马i8如何将这些理念互动：拥抱地

14、面典型的宝马风格，因为它沿着地面滑行。长轴距，短前悬，因为它蜷缩在街上固体状态：宝马i8的具有全血跑车的所有特点。它的整体外观借给宝马I8其非常强大的地位。剪刀门设计突出的剪刀门-打开时它向上摆动-是一个光亮点，并在空气动力学车身的流畅线条完美地融为一体。从里面，门强调内部的整个运动特性，并引导驾驶员的视线向前发展。MW i8之初名为未来效能动力车（BMW Concept Vision Efficient Dynamics），是由德国BMW汽车设计的油电混合概念车，2009年9月于德国法兰克福车展发表。是一辆纯电动汽车和插电式混合动力汽车纯电动模式LED灯设计，激光灯LED头灯是标准的宝马i8

15、的和特殊概念跑车去完美。所有的照明元素是完全的LED和近光，高光的间隔很大。宽光框环绕着创新的激光单元，并强调其立体感。大灯有一个灿烂的金属侧盖，而不是黑暗的一面。室内设计外观一贯的运动外观无缝地延续了宝马i8的内部。在内饰方面，分层原则创建功能和清晰的形式之间的一种新型的关系。内室运用了轻革材质。在数字化仪表盘，与它的两个大屏幕显示器所有的乐器和体征，简单易用。该eDrive控制器地理位置优越，位于中控台上端。eDrive控制器BMW i8BMW M3BMW一贯的内室风格颜色和材质设计突出了智能，可持续的跑车理念的指导思想。三种内室以从鞣制橄榄叶提取全皮为基础材质纯洁而巧妙地融合资源节约型材

16、料相互搭配的对比度和唤起现代动感的每一个细节中。在所有的物质概念的使用重量轻，可回收材料证明，可持续性并不预示着优质的产品结束，而是，显示了他们的未来所在。全新BMW i8 横空出世：名副 其实的跑车，凭借BMW高效 动力创新技术、电力驱动技术 和智能轻质结构，为您带来卓 越的驾驶体验的同时,能耗只相 当于一辆小型轿车。采用智能轻质结构、先进的空 气动力布局以及装备插电式混 合动力的BMWeDrive技术，这使全新BMW i8成为了高效 动力的完美象征。电力驱动（eDrive）激光大灯内室敞篷三、Tesla特斯拉1、Tesla特斯拉Roadster车型简介Tesla Roadster其外部车身

17、采 用了碳纤维材料构造，而其底 盘则模压铝打造，确保了轻量 化且坚固性的车身。特斯拉Ro adster还采用了极为先进的锂 离子能量存储系统，一次充电 后的巡航里程可达393km，而 其所配备的能量再生制动系统 则还可在车子减速时为锂离子 电池组充电，保证行驶里程的 延长。特斯拉Roadster2、Tesla特斯拉产品特点最大特点：先进的电池管理系统85KWh Performance版本的百km加速时间只要4.4秒，最高车速210千米/小时当电量耗尽，可以通过三种方式对Model S进行充电，分别是家用110V电源、高效充电器以及超级充电站特斯拉Model S3、Tesla特斯拉用材为延长Mo

18、del S的续航里程，该车拥有高度集成的底盘和 车身，主要以铝合金打造，重量较轻，同时电池、电机、控制系统几乎都集成到了车 架上，增强了车体强度。Model S可以以三种方式进行充电4、Tesla特斯拉触控屏车内部分，特斯拉 Model X将延用Model S的设计，所有的行车信息以及控制系统都整合在超大尺寸的17英寸触碰屏幕上。5、Tesla特斯拉Model X外观设计在外观设计上，Model X延 续了Model S的设计风格，整个线条饱满而流畅这台原 型车还带来了非常特别的鹰 翼车门的前卫设计，不仅拉 风，更重要的是它拥有非常 出色的实用性表现。6、Tesla特斯拉驱动系统四、BMW i

19、8 VS 特斯拉 BMW i8 特斯拉动力能源：混合动力系统 纯电动系统百公里加速：4.4秒 3.9秒报价：180万 73.4万车身材质：融合碳纤维与金属 轻体碳纤维环氧复合材料发动机：三缸发动机、电动机 双电动机驱动：四轮驱动 四轮驱动百公里油耗：2.5升 0升四、新能源汽车 VS 传统汽车 新能源汽车 传统汽车车身材质：复合材料 钢铁能耗：能耗少 能耗多环境污染：污染小 污染大技术要求：高 低五、新能源车发展分析总结“汽车改变了世界，而世界也在改 变着汽车。传统能源汽车早晚有 一天会被新能源车取代。”未来的汽车，不是“钢铁+石油”。上世纪六十年代至八十年代的车型六、混合动力汽车是现在的主流

20、混合动力汽车是过渡期理想选择混合动力车成为前沿风向标国际原油市场的供求关系日益紧张催生了新型车市场的发展。混合动力车将成为未来新型汽车的一个发展方向，这从历次令人眼花缭乱的国际汽车展览中可以得到证实。从功能上看，新能源汽车是解决汽车不用油的问题，是未来长远发展的问题;混合动力汽车是解决省油问题，是当前现实问题。简而言之，一个着眼未来，一个立足当前，二者相得益彰，并不矛盾，将混合动力从新能源中“剔除”出去，更有利于集中力量发展新能源汽车。混合动力汽车不仅技术很成熟，而且性能非常可靠，全球仅丰田就已销售了460多万辆，而且使用非常方便.新能源汽车还处于研发阶段，存在三大问题：一是技术不成熟，关键技

21、术没有过关;二是补充能源不够方便;三是成本高、价格贵，购买不经济。1、本田思域动力：油电混合电动机功率：15千瓦指导价：26.98万元理论油耗 4.6升/百公里2、君越2.4L ECO-Hybrid动力：油电混合指导价：26.99万元理论油耗：8.3L/百公里3、比亚迪双模电动车F3DM动力：双模电动车电动机功率：75千瓦指导价：16.98万元理论油耗：综合油耗 2.67L/百公里、百公里 电耗16kWh4、奇瑞A5 BSG动力：油电混合指导价：7.48-8.48万元理论油耗：5.2L/百公里5、长安杰勋混合动力轿车动力：油电混合指导价：13.98-14.98万理论油耗：5.5L/百公里6、丰

22、田普锐斯动力：油电混合指导价：25.98-27.98万元理论油耗：4.7L/百公里 7、丰田 凯美瑞混合动力版 动力：油电混合 电动机功率：105千瓦 指导价：31.98-36.48万元 理论油耗：6.2L/百公里8、雷克萨斯 RX混动动力：油电混合指导价：94.10万理论油耗：8.1L/百公里9、奔驰S400h动力：油电混合电动机功率：15千瓦指导价：145.80万理论油耗：8.0L/百公 里10、凯迪拉克凯雷德动力：油电混合电动机功率：166千瓦指导价：139.8万理论油耗：11.2L/百公里所谓新能源，应当是过去汽车没有用过的能源，比如电能。从使用能源角度看，“混合动力”并非是一种“替代

23、能源”，它是一种新的节能技术，但只是把“被浪费掉的能源收集起来，再度使用”，从而达到节能减排的效果。特别是当前的混合动力汽车，主要是“油电混合”，仍然离不开对石油的依赖，只是减少了使用量而已。国际混合动力汽车发展现状美国日本七、电动汽车电池发展现状及前景电动汽车用动力蓄电池与一般 启动蓄电池不同，它是以较长 时间的中等电流持续放电为主，间或以大电流放电（起动、加 速时），并以深循环使用为主。电动汽车对电池的基本要求可 以归纳为以下几点：1、高能量 密度；2、高功率密度；3、较 长的循环寿命；4、较好的充放 电性能；5、电池一致性好；6、价格较低；7、使用维护方便等。电动汽车电池p 燃料电池p

24、化学蓄电池p 超级电容p 太阳能电池一、燃料电池p 概述 电动汽车电池的终极解决方案 p 特点 高效、洁净、兼容可再生能源技术、噪音低、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整 寿命较短、成本较高 p 现状 美国UTC公司车用燃料电池运行7 000 h 日本丰田贵金属Pt 的用量降低至原来的30%，质子交换膜的成本也有明显的下降 p 前景 研究与开发集中在4个方面：电解质膜、电极、燃料、系统结构；加快固体氧化物燃料电池发展必然是世界能源发展的总趋势 1、燃料电池燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能通过电极反应直接转化为电能的发电装置，它的基本化学原理是水电解反应的逆过程，即氢氧反应产生电

25、、水和热。它不需要燃烧、无转动部件、无噪声、运行寿命长、可靠性高、维护性能好，实际效率能达到普通内燃机的2至3倍，加之其最终产物又是水，真正达到清洁、可再生、无排放的要求，是21世纪的首选能源。2002年12月，日本丰田公司已向日本政府交付了第一批商用燃料电池电动汽车。燃料电池由正负电极、催化层和电解质构成，根据电解质的不同，燃料电池可分为磷酸型、质子交换膜型、碱性型、熔融碳酸盐型和固体氧化物型等几种，目前只有质子交换膜型燃料电池最适合电动汽车使用，我国研制成功的“中国氢动力首号车使用的就是质子交换膜型燃料电池。一套较完整的燃料电池系统由以下几个部分组成：燃料处理部分、燃料电池、直流交流转换器

26、和热能管理部分。二、化学蓄电池 p 概述及特点 铅酸电池 镍氢电池 锂离子电池 p 现状 目前铅酸电池、镍氢电池 和锂离子电池这几种电池技 术没有一种能够占据每个方 面性能的优势地位（比能量、比功率、安全性等）。p 前景 锂电池最具前景，将成为未 来电动汽车电池的主流之一。1、铅酸电池 铅酸电池已有多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源，它也是成熟的电动汽车蓄电池。铅酸电池正负电极分别为二氧化铅和铅，电解液为硫酸。铅酸电池又可以分为两类，即注水式铅酸电池和阀控式铅酸电池。前者价廉，但需要经常维护，补充电解液；后者通过安全控制阀自动调节密封电池体内在充电或工作异常时产生的多余气体，免维护，更

27、符合电动汽车的要求。总体上说，铅酸电池具有可靠性好、原材料易得、价格便宜等优点，比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点；一是比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短；另一个是使用寿命短，使用成本过高。由于铅酸电池的技术比较成熟，经过进一步改进后的铅酸电池仍将是近期电动汽车的主要电源，正在开发的电动汽车用先进铅酸电池主要有以下几种：水平铅酸电池、双极密封铅酸电池、卷式电极铅酸电池等。2、镍金属电池目前在电动汽车上使用的镍金属电池主要有镉镍电池和氢镍电池两种。镉镍电池和铅酸电池相比，能够达到比能量55Wh/kg，比功率200W/kg，循环寿命2000次，而且可以快速

28、充电，虽说其价格为铅酸蓄电池的45倍，但由于其在比能量和使用寿命方面的优势，因此其长期的实际使用成本并不高。但由于其含有重金属镉，在使用中不注意回收的话，就会形成环境污染，目前许多发达国家都已限制发展和使用镉镍电池。而氢镍电池则是一种绿色镍金属电池，它的正负极分别为镍氢氧化物和储氢合金材料，不存在重金属污染问题，且其在工作过程中不会出现电解液增减现象，电池可以实现密封设计。镍氢电池在比能量、比功率及循环寿命等方面都比镉镍电池有所提高，使用氢镍电池的电动汽车一次充电后的续驶里程曾经达到过600公里，目前在欧美已实现了批量生产和使用。氢镍电池就其工作原理和特点是适合电动汽车使用的，它已被列为近期和

29、中期电动汽车用首选动力电池，但其还存在价格太高，均匀性较差（特别是在高速率、深放电下电池之间的容量和电压差较大），自放电率较高，性能水平和现实要求还有差距等问题，这些问题都影响着氢镍电池在电动汽车上的广泛使用。3、锂离子蓄电池 锂离子蓄电池是90年代发展起来的高容量可充电电池，能够比氢镍电池存储更多的能量，比能量大，循环寿命长，自放电率小，无记忆效应和环境污染，是当今各国能量存储技术研究的热点，主要集中在大容量、长寿命和安全性三个方面的研究。锂离子蓄电池中，锂离子在正负极材料晶格中可以自由扩散，当电池充电时，锂离子从正极中脱出，嵌入到负极中，反之为放电状态，即在电池充放电循环过程中，借助于电解

30、液，锂离子在电池的两极间往复运动以传递电能。锂离子蓄电池的电极为锂金属氧化物和储锂碳材料，根据电解质的不同，锂离子蓄电池一般可分为锂离子电池和锂聚合物电池两种。三、太阳能电池 p 概述p 特点 使用太阳能清洁无污染且易获取 太阳能具有地域性、季节性和时域性等特点,太阳能具有地域性、季节性和时域性等特点,太阳能电池能量密度小、转化效率低、成本高 p 现状 太阳能汽车连续驾驶里程最大为200km 太阳能作为第一驱动力驱动汽车，目前主要是用在太阳能赛车和短距离电瓶车上 p 前景 太阳能电池由于其特点，成为第一驱动力的可能性不大。未来发展发向应该是作为电动汽车的辅助能源。1、太阳能电池太阳能电池是一种

31、把光能转换为电能的装置，太阳能已广泛用于照明、家用电器、发电、交通信号、地质、航天等领域。目前，部分机构也已研制出了使用太阳能电池的电动汽车样车，但是由于太阳能电池还存在光电转换效率不高、价格太高、电池系统配置较复杂等问题，近期内只能作为电动汽车的补充电源，还不能大规模的生产应用，但太阳能作为最清洁的、取之不尽用之不竭的能源，对它的研究和应用必将会取得长足的进步。当前电动汽车正处于又一次发展高潮，电动汽车技术的全面发展，重点在能量存储技术和动力驱动系统技术两个方面。电动汽车动力驱动系统技术发展相对较快，因此随着能量存储技术的发展和突破，随着低成本、高能量密度、高功率密度的动力电池和低成本、质量

32、轻、体积小的燃料电池商品化的实现，电动汽车必将成为21世纪的主流交通工具。四、超级电容p 概述 一种新型的储能元件 p 特点 循环寿命长、良好的功率密度、能量利用率高、充电速度快、可承受大电流、低阻抗、使用温度范围宽、具有非常高的能量回收率 能量密度偏低额定电压很低p 现状 以超级电容器为唯一能源的电动汽车适合用在短距离、线路固定的区域 上海11路和26路公交车 p 前景 适用于复合动力汽车和混合电动汽车1、超级电容超级电容是为了满足混合电动汽车能量和功率实时变化要求而提出的一种能量存储装置，它是一种电化学电容，兼具电池和传统物理电容的优点。超级电容往往和其它蓄电池联合应用作为电动汽车的动力电源，可以满足电动汽车对功率的要求而不降低蓄电池的性能，超级电容的使用，将减少汽车对蓄电池大电流放电的要求，达到减少蓄电池体积和延长蓄电池寿命的目的。开发高比能量、高比功率、长寿命、高效率和低成本的超级电容，可以提高商业化电动汽车动力性（特别是加速能力）、经济性和续驶里程。根据电极材料的不同，超级电容可分为碳类超级电容（双电层电化学电容）和金属氧化物超级电容两类。