新能源汽车

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2020年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,要求深入实施发展新能源 汽车国家战略,推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。
2021年12月27日,上海保险交易所正式上线新能源车险交易平台,并首批挂牌人保财险、平安财险、太保产 险等 12家财险公司的新能源汽车专属保险产品,为新能源汽车专属保险产品落地服务提供支持。
锂离子电池是如今电动汽车上使用得最多的动力电池技术,这归功于它的高能量密度和单体电池中增长的功 率,使得这类电池以具有竞争力的价格发展出更小的质量和密度。目前,这些动力电池可以供电动汽车行使大约 150km。锂离子电池的电极中插入了锂,也就是说,电极材料是锂离子的载体。研究表明电动汽车上使用的锂离 子电池功率(800~2000W/kg和能量密度(100~250Wh/kg)都有所增加。
优点:
(1)零排放。纯电动汽车使用电能,在行驶中无废气排出,不污染环境。
(2)能源利用率高。有研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,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的要高。
(3)结构简单。因使用单一的电能源,省去了油箱、发动机、变速器、冷却系统和排气系统,相比传统汽车 的内燃汽油发动机动力系统,其结构大为简化。
增程式电动车(Extended Range Electric Vehicle,简称 EREV)与电动汽车相似,通过电池向电机提供 动能,驱动电机运转,从而推动车辆行驶。然而,增程式电动车在车身中配有一个汽油或柴油发动机,在增程式 电动车电池电量过低的情况下,驾驶员可以利用这个发动机为增程式电动车进行电量补充。
启动新能源汽车换电模式应用试点工作
2021年4月,为贯彻落实《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,促进新能源汽车换电模式创新发 展,工业和信息化部会同相关部门印发《关于组织开展新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》。日前,工业 和信息化部办公厅印发《关于启动新能源汽车换电模式应用试点工作的通知》,决定启动新能源汽车换电模式应 用试点工作。纳入此次试点范围的城市共有13个,其中综合应用类城市8个(北京、南京、武汉、三亚、重庆、 长春、合肥、济南),重卡特色类3个(宜宾、唐山、包头)。
2020年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021—2035年)》,要求深入实施发展新能源 汽车国家战略,推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。
2021年,全年新能源汽车产量367.7万辆,比上年增长152.5%,结束了连续三年的负增长;中国汽车工业协 会最新统计显示,2022年中国新能源汽车产销分别完成705.8万辆和688.7万辆,同比分别增长96.9%和93.4%, 连续8年保持全球第一。
混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV),它的主要驱动系统由至少两个能同时运转的单个驱动 系统组合而成的汽车,混合动力汽车的行驶功率主要取决于混合动力汽车的车辆行驶状态:一种是由单个驱动系 统单独提供;第二种是通过多个驱动系统共同提供。
燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV),在催化剂的作用下,燃料电池电动车用氢气、 甲醇、天然气、汽油等作为反应物与空气中的氧在电池中燃烧,进而电能为汽车提供动力源。本质上来说,燃料 电池电动车也属于电动汽车之一,在很多性能和设计方面和电动汽车都有很多相似之处,将其分为两类是由于燃 料电池电动车是将氢、甲醇、天然气、汽油等通过化学反应能转化成电能,而纯电动车是靠充电补充电能。
镍氢电池工作是基于氧化镍阳极和氢金属负极释放和吸收OH-。在过去镍氢电池被视为电动汽车上的一种很 好的临时选择,鉴于锂离子电池存在着严重的安全问题。但是其50~70Wh/kg的能量密度并不能满足电动汽车 150~200Wh/kg的能量密度需求。同时镍氢电池中镍的较大成分占比限制了其未来的价格降低。因此,镍氢电池并 未作为一个可靠选择。
超级电容器是利用双电层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极 间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正 负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。(2010上海世博会 园区世博专线已使用此车) 超级电容与蓄电池组成的混合电源完全可以满足车辆行驶时的能量需求,并且可以 缓冲瞬时大功率对储能系统的冲击,延长蓄电池的使用寿命。并且,超级电容可以瞬时大电流充电,能够更高效 的回馈能量。
历史发展
发达国家
中国发展现状
关于新能源汽车,欧美各国在十九世纪中期就已经开始**,并进行了相关探索,在氢燃料、生物燃料等技术 方面也已经有产品推出。金融危机肆虐之下,节能环保新能源成为各个国家的战略选择。市场推广方面,新能源 汽车的产销步入了快速发展的新阶段。政策规划上,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。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 括混合动力汽车在内的“下一代汽车”达到1350万。德国政府在2008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。显然,作为新能源汽车技术 发展最早、最先进的美日欧国家成了新能源汽车产业发展的风向标,因此通过美日欧来了解新能源汽车产业发展 现状是必然选择。
(4)噪声小。在行驶过程中振动及噪声小,车厢内外十分安静。
(5)原料广。使用的电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力等,解除了人们对石油资源日见枯竭 的担心。
(6)移峰填谷。对于发电企业和电力公司来说,电动汽车的电池可在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电, 可以平抑电网的峰谷差,使发电设备日夜都能充分利用,从而大大提高经济效益。
锂离子电池 超级电容器
在所有电池技术中,铅酸蓄电池的发展历史最长久。该电池用金属铅作为负极,用氧化铅作为正极。电池在 放电过程中,正负两极都会有硫酸铅生成,硫酸在电解质溶液中既作为反应过程的反应物,也是反应过程的生成 物。在过去的十来年里,关于铅酸蓄电池的研究和发展主要集中在混合动力电动汽车的应用上。
用甲醇代替石油燃料的汽车。
压缩空气动力汽车 (Airpowerd vehiele一APV),简称气动汽车,利用高压压缩空气为动力源,将压缩空 气存储的压力能转化为其他形式的机械能,从而驱动汽车运行。从理论上来说,液态空气和液氮等吸热膨胀作功 为动力的其他气体动力汽车,也应属于气动汽车的范畴。
车辆减速滑行或制动减速过程中车辆的部分动能或者重力势能转化成其他形式的能量存储到高速飞轮之中以 备车辆驱动使用的过程。飞轮使用磁悬浮方式,在70000r/min的高速下旋转。在混合动力汽车上作为辅助,优点 是可提高能源使用效率、重量轻储能高、能量进出反应快、维护少寿命长,缺点是成本高、机动车转向会受飞轮 陀螺效应的影响。
狭义新能源汽车可以参考国家《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》的规定:新能源汽车是指采用非 常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的具有新技术、新结构、技术 原理先进的汽车。
政策支持
2020年10月,国务院常务会会议通过了《新能源汽车产业发展规划》。《规划》表明,2021年起国家生态文 明试验区、大气污染防治重点区域新增或更新公交、出租、物流配送等公共领域车辆,新能源汽车比例不低于 80% 。
如果电池既需要提供较长时间的存储能量,又需要为发动机的起动或车辆起步提供短时间内的脉冲功率,则 电池的设计需采用折中的解决方案。在每个电池单体中均需采用更的电极以增加总表面积。以此增加的电流分布 在较大的电极面积上,可保持电池电压降满足系统要求。如果功率需求可由其他设备提供,电池可以使用更厚重 的电极,在低倍率下达到能量存储要求的同时获得更好的耐久性。一种比较理想的方法是由超级电容器提供脉冲 功率,电池仅提供能量存储。超级电容器可以在较低的倍率下再充电,为下一次功率输出做准备,或者利用制动 能量回收充电。通过超级电容器充电后,电池可以在一个较宽的电池荷电状态(SOC)范围内工作,因为起动所 需的功率已经存储在超级电容器中。将电池和超级电容器结合使用,必然需要较为复杂的充电系统,因为电池和 超级电容器的充、放电特性有着显著区别,所以其充电截止电压差别较大。因此,可能需要某种 DC/DC变换器或 者是开关器件对同一直流总线上的 2个设备进行控制。
2023年2月28日,国家统计局发布《中华人民共和国2022年国民经济和社会发展统计公报》显示:2022年全 年新能源汽车产量700.3万辆,比上年增长90.5%。
定义
按照范围的大小,新能源汽车可以分为广义和狭义新能源汽车。
广义新能源汽车,又称代用燃料汽车,包括纯电动汽车、燃料电池电动汽车这类全部使用非石油燃料的汽车, 也包括混合动力电动车、乙醇汽油汽车等部分使用非石油燃料的汽车。目前存在的所有新能源汽车都包括在这一 概念里,具体分为六大类:混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、醇醚燃料汽车、天然气汽车等。
氢动力车(Hydrogen Powered Vehicle,简称 HPV),主要是以氢动力燃料电池为燃料,氢动力车是新能 源汽车中最环境友好型的汽车,可以实现零污、零排放。然而,氢动力车生产成本过多,氢动力车的成本比传统 燃油汽车的成本多出 20%,并且氢动力汽车的电池成本很高,在实际生产中受到储存及运输条件的限制,很难实 际应用。
主要特点
纯电动汽车
混合动力汽车
燃料电池汽车
混合动力汽车有串联式、并联式和混合式3种布置形式。 串联式驱动系统一、串联式是指发动机带动发电机发电,其电能通过电动机控制器直接输送到电动机,由电动 机产生电磁力矩驱动汽车。性能特点有: (1)发动机工作状态不受汽车行驶工况的影响,始终在其最佳的工作区域内稳定运行,因此,发动机具有良好的 经济性和低的排放指标。 (2)由于有电池进行驱动功率“调峰”,发动机的功率只需满足汽车在某一速度下稳定运行工况所需的功率, 因此可选择功率较小的发动机。 (3)发动机与驱动桥之间无机械连接,因此,对发动机的转速无任何要求,发动机的选择范围较大,比如可选用 高速燃气轮机等效率高的原动机。 (4)发动机与电动机之间无机械连接,整车的结构布置自由度较大。 (5)发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能,需要功率足够大的发电机和电动机。 (6)要起到良好的发电机输出功率平衡作用,又要避免电池出现过充电或过放电,就需要较大的电池容量。
与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点: 1、零排放或近似零排放。燃料电池通过电化学的方法,将氢和氧结合,直接产生电和热,排出水,而不污染环 境。 2、燃料的多样化。 3、燃油电池的转化效率高(60%左右),整车燃油经济性良好。 缺点:燃料电池成本高昂,同时使用成本(氢)也昂贵。
动力源
铅酸蓄电池 镍氢蓄电池
新能源汽车
采用非常规的车用燃料作为动力来源的 汽车
01 定义
03 产品类型 05 动力源
目录
02 政策支持 04 主要特点 06 历史发展
07 发展挑战
09 研究报告
目录
08 政府管理
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。新能源汽车包 括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。
产品类型
01
纯电动汽车
02
混合动力汽 车
03
燃料电池电 动Hale Waihona Puke 车04氢发动机汽 车
06
甲醇汽车
05
增程式电动 汽车
飞轮储能汽车
气动汽车
超级电容汽车
纯电动汽车(Battery Electric Vehicles,BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车,它利用 蓄电池作为储能动力源,通过电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶。纯电动汽车的可充 电电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等,这些电池可以提供纯电动汽车动力。同时,纯电 动汽车也通过电池来储存电能,驱动电机运转,让车辆正常行驶。
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