第一章 新能源汽车绪论

制动踏 板
加速踏 板
电力动力系 统
电子控制器 功率转换器
能量管 理系统
动力电 池
蓄电池 充电器
电源系统
交流电源
三相感 应电动
机
辅助动 力源
空调器
车轮
固定速比变 速器和差速
器
车轮
动力转 向系统
转向 盘
辅助系统
小排量燃油轿车
増程式小型电动轿车
小型化纯电动轿车
轻型电动车
微型电动车
小型化纯电动轿车
核心技术方向： 锂电池 + 轮毂电机 +
新能源 电能
氢能源 天然气
醇类燃料 二甲醚 太阳能
优点
缺点
备注
1 来源丰富； 2 直接污染及噪声小； 3 结核简单，维修方便。
1 来源丰富； 2 污染很小； 3 氢能源的辛烷值高，热值高。
1 资源丰富； 2 污染小； 3 辛烷值高。
1 来源较丰富； 2 辛烷值高； 3 污染较小
1 蓄电池能量密度小，汽车续驶 1 目前应用相对有限，多
由于考虑到大规模应用，须建立相应的加气站及为加气站 输送天然气的管道，投入较大。目前国内在天然气汽车具 有一定的发展，多应用于公共交通领域。
其他新能源汽车
除上述新能源汽车外，还包括有醇、醚类燃料也应用于新 能源汽车。例如乙醇汽车用的燃料是乙醇汽油。目前此类 汽车技术相对成熟，在美国、巴西等乙醇资源丰富的国家 发展迅速。
水能、生物
能、风能、太
水能
潮汐能
阳能、潮汐
能、地热能、
核能等
核能
风能
地热能
化石燃料 太阳能
引导问题3： 汽车新能源有哪些？
汽车新能源主要包括电能、氢能源、天燃气（液化 石油气LPG，Liquefied Petroleum Gas；压缩天 然气CNG，Compressed Natural Gas）、醇类燃 料、二甲醚（DME，Dimethyl Ether）、太阳能等 。下表为各种新能源优缺点。
日本,
俄罗斯, 5.1%
6.4%
能源大量消耗带来温室气体排放问 题，是造成气候变化主要原因。
各国纷纷制订标准，降低汽车排放中 二氧化碳对环境的影响。
图3：各国汽车减排目标
汽车平均CO2排放量（克/千米）
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2009年实际排放量 法定目标
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二甲醚汽车是用二甲醚作为压燃式发动机的燃料，目前有 两类应用范围：一是将二甲醚作为点火促进物质；二是将 纯液态二甲醚进行直接燃烧。我国在二甲醚汽车开发上已 取得重要进展，成功开发并应用了二甲醚城市公交客车。
表1-2 各种新能源汽车比较
类型 指标
混合动力 纯电动
车辆性能
好
一般
能量密度
较好
差
能源储存性 一般
引导问题1：国外新能源汽车的发展
1. 混合动力电动汽车的发展 2. 纯电动汽车的发展 3. 燃料电池汽车的发展 4. 天然气汽车的发展
1. 混合动力电动汽车的发展
在传统内燃机汽车基础上耦合增加一套由驱动电 机和动力蓄电池组成的辅助动力系统
日本最早开始混合动力电动汽车的开发，并成功 实现产业化。1997年10月，日本丰田汽车推出了 第一代普锐斯（Prius）问世。
从环境保护与能源的角度，新能源汽车是未来汽车发展的必 然趋势，也是我国未来社会与经济发展的必然需求。
新能源汽车之辩（视频）
引导问题3： 汽车新能源有哪些？
电
电动汽车
能
生物燃料
汽车新能源
太阳能
引导问题3： 汽车新能源有哪些？
全球范围内，
地球为人类提
供的能源主要
包括化石燃料
（煤、石油、
天然气等）、
新能源汽车
电动汽车 燃气汽车 生物燃料汽车 煤制醇醚汽车 新型燃油汽车
混合动力车 （HEV）
纯电动车 （EV）
燃料电池车 （FCV）
混合动力电动汽车
混合动力电动汽车，是由多于一种的能量转换器提供驱动 动力的混合型电动汽车，即使用蓄电池和副能量单元的电 动汽车。
目前混合动力电动汽车多采用传统燃料的燃油发动机与电 力的混合方式，其关键技术为混合动力系统，它直接影响 到混合动力电动汽车的整车性能。
里程短，动力性较着；
应用于公共交通领域；
2 电池重量大，寿命短，成本较 2 公认的未来汽车的主流。
高；
3 蓄电池充电时间长。
1 氢生产成本高；
1 制氢及储运等技术仍不
2 气态氢能量密度小，储运不便，成熟；
液态氮技术难度大，成本高；
2 应用范围较少。
3 需开发专用发动机
1 需要建设配套保障设施（加气 站等），投资强度大；
应用尚需较长时间
各种汽车新能源对比
引导问题4： 新能源汽车分类
混合动力 电动汽车
燃料电池电动汽 车
纯电动汽 车
天然气汽车
引导问题4： 新能源汽车分类
根据《新能源汽车生产企 业及产品准入管理规则》 的规定，新能源汽车包括 混合动力电动汽车 （HEV，Hybrid Electric Vehicle）、纯电动汽车 （BEV，Battery Electric Vehicle）、燃料电池电动 汽车（FCEV，Fuel Cells Electric Vehicle）、天燃 气汽车以及其他新能源 （如高效储能器、二甲 醚）汽车等各类别产品。
图：国际原油价格（美元/桶）
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石油价格长期上升趋势明显，油价日益高昂已成为经济不能承受之重。
能源问题
图： 我国对进口石油依存度预测
引导问题2： 为什么要发展新能源汽车？
汽车尾气已经成为了空气污染的重要原因，开发新能源汽 车，减少环境污染，是汽车技术发展的必然趋势。
开发出新能源汽车，减少对化石燃料的依存度，对国家未来 发展至关重要。
2 能量密度较小，续驶里程受限； 3 动力性较低； 4 储带不便。
1 毒性较大； 2 对金属及橡胶件具有腐蚀性； 3 冷起动性能较差。
1 来源较丰富； 2 污染小； 3 十六烷值高。
1 来源丰富，可再生； 2 污染小。
1 毒性较大； 2 动力性较低； 3 储带不便； 4 二甲醚生产成本较高。
1 效率低； 2 成本高。
4.天然气汽车的发展
天然气作为汽车燃料于本世纪30年代初意大利人率先采用，到1939年， 意大利已有1万辆汽车燃用天然气。
欧洲法、荷等国为补充其液体燃料不足，相继采用了压缩煤气汽车。 目前世界上拥有压缩天然气汽车共100多万辆，高压加气站3000多座，
主要分布在意大利、阿根廷、俄罗斯、美国、加拿大和新西兰等国。
汽车发展给人类生活带来便利的同时，也带来了环境污染与 能源短缺等问题。
环境问题
图2：世界主要国家CO2排放比例
其他, 31.3%
中国, 13.0% 美国, 24.6%
乌克兰, 1.6%
韩国, 1.7%
法国, 1.7%
意大利, 1.9%
加拿大, 2.2%
英国, 2.5%
德国, 3.9%
印度,
4.1%
引导问题1： 什么是新能源汽车？
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。
新能源汽车的发展旨在通过技术创新，重点在能源消耗、环 境污染等方面，改善汽车相关性能。因此其在排放与能源消 耗方面，较传统内燃机汽车具有更大的优势。
如何应用混合动力技术，实现节油减排，且将成 本控制在一定范围，成为各大汽车公司发展混合动 力电动汽车的关键问题。
根据车用能源的使用情况，混合动力电动汽车的 发展有发动机与电机集成、传动系与电机集成两种 趋势，而最终目标则是纯电动。
2. 纯电动汽车的发展（通过小型化实现商业化）
图：典型纯电动汽车组成框图
第一 章 新能源汽车的基本概念与发展
学习目标
了解新能源汽车的定义与分类； 了解发展新能源汽车的重要意义。
学习任务描述
新能源汽车，是进入二十一世纪以来，汽车技术发展的重要 方向。那么，为什么要推广新能源汽车？新能源汽车指的是 什么？哪些又能够被称为汽车新能源？新能源汽车有哪些类 型？
学习任务
燃料电池化学反应过程不会产生污染物，噪声低。但燃料 电池组的生产、集成及产业化仍待发展。
天然气汽车
天然气汽车，是以天然气作为燃料的汽车，又称为“蓝色 动力”汽车。按天然气的化学成分和形态，可以分为压缩 天然气汽车（CNG）、液化天然气汽车（LNG）和液化 石油气汽车（LPG）。
天然气燃料具有低污染、低成本、安全性高优点，但动力 性能较低、不便储运。
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日本
时间 2015
欧洲
2015
中国
2015
韩国
2015
美国
2016
雾 霾 天 气
汽车尾气
汽车尾气污染
2011年汽车排放
能源问题
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目前电动汽车产业发展，必须重新构建配套基础设施网络 （充电站），需要大量的投入。
燃料电池电动汽车
燃料电池电动汽车，是利用燃料电池，将燃料中的化学能 直接转化为电能实现动力驱动的新型汽车。
与内燃机汽车相比，燃料电池电动汽车是通过电池直接将 化学能转化为电能，利用电机驱动，而不是利用燃料的燃 烧过程。其能量转换效率较内燃机要高2-3倍。
混合动力电动汽车的优势在于其可通过平均需用功率确定 内燃机的最大功率，使内燃机处于油耗低、污染小的最优 工况下工作，通常可以降低排放；混合动力电动汽车所使 用的电池可回收制动等工况下的能量
混合动力电动汽车也存在价格高、续驶里程小、动力性相 对不足等问题。目前国内外有应用较成熟的车型。
纯电动汽车
欧洲混合动力电动汽车技术起步较晚，采取与美 国合作方式共同应用混合动力总成技术，将其主要 应用于传统动力的油耗较高的车型上，以改善动力 性与排放。
第一代NHW10普锐斯
第一代NHW11普锐斯
第二代NHW20普锐斯
第三代NHW30普锐斯
1. 混合动力电动汽车的发展
混合动力技术是由发动机驱动向纯电动驱动发展 的必经过程。
通过长时间、持续稳步的对燃料电池汽车技术研发与应用的支持，国 外燃料电池汽车产品的可靠性、环境适应性取得了重大突破，示范运 行不断深入，并陆续推出用于租赁商业化示范的先进燃料电池汽车， 燃料电池汽车进入技术与市场示范阶段。
燃料电池已经发明很久，最初主要应用于航天和军事领域，后来，随 着世界能源危机爆发及环境污染日益加剧，以质子交换模式为代表的 燃料电池技术受到世界各国及大型汽车公司的普遍重视，纷纷投入巨 资研发各类燃料电池电动汽车
电动化底盘 + 家用电源充电
日产Leaf
大众E-UP
雪铁龙C-ZERO
大众高尔夫
3.燃料电池汽车的发展（新能源汽车终极奋斗的目标）
燃料电池电动汽车是指动力系统主要由燃料电池发动机、燃料箱（氢 瓶）、电机、动力蓄电池等组成，采用燃料电池发电作为主要能量 源，通过电机驱动车辆前进。燃料电池汽车具有效率高、节能环保 （以氢气为能源、排放物为水、运行平稳噪声小）等优点
什么是新能源汽车？
引导问题2： 为什么要发展新能源汽车？
截止2011年11月国家统计局数据，中国汽车保有量达1.04亿 辆，全球汽车保有量同期已突破10亿辆。
据中汽协相关数据显示，2013年中国汽车市场总需求量约为 2080万辆，并呈上升趋势，并且随着经济与社会的发展，汽 车的销量也一直呈上升趋势。
纯电动汽车，是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶 ，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。
纯电动汽车完全采用可充电式电池驱动，关键部件在于电 动发电机与蓄电池，而纯电动汽车的应用受限的难点在于 电力储存技术。
纯电动汽车应用前景广泛，具有无污染、低噪声、高能效 等优点。但蓄电池单位重量储存的能量太小，充电后持续 行驶里程不理想。
1. 了解新能源汽车的定义与分类 2. 了解新能源汽车的发展
学习任务
1. 了解新能源汽车的定义与分类 2. 了解新能源汽车的发展
引导问题1： 什么是新能源汽车？
代表车型2 雷克萨斯RX450h
代表车型1 丰田普锐斯
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
差
排放性能
较好
好
能量转换效 率
能源来源
好 一般ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
较好 较好
购车成本
一般
一般
燃料成本
较好
好
加油/电便利 好 性
较好
燃料电池 天然气
一般 差 差 好 好
好 差 差 差
差 差 差 一般 差
差 较好 较好 差
醇/醚
一般 一般 一般 一般 差
一般 较好 较好 一般
学习任务
1. 了解新能源汽车的定义与分类 2. 了解新能源汽车的发展