新能源汽车发展现状与关键技术

编号毕业论文题目新能源汽车的发展现状与关键技术学生姓名学号系部系专业汽车检测与维修技术班级指导教师顾问教师二一二年三月摘要摘要随着社会整体经济水平的不断提高，环境、能源问题也越来越突出，人类面临的不再是能否生存的问题，而是还能生存多久，资源还有多少的问题。生活水平的提高，家用汽车的普及，能源的消耗，环境的不断恶化，使人们开始寻求一种更环保的生存方式，而新能源汽车的研发和运用，不仅满足了人们心理需求，更符合市场需要。混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车、燃气汽车等新能源汽车的前景广阔，市场远大，本文就新能源汽车的现状及关键技术进行论述，简单概述了新能源汽车的类型及优点，重点介绍了几种新能源汽车的构成、工作原理及关键技术，详细分析了新能源汽车的市场价值及发展趋势，并结合典型事例车型进行分析。关键词新能源汽车；电动汽车；燃料电池；能源消耗目录I目录摘要I目录II第一章引言1第二章新能源汽车概述221新能源汽车概念222新能源汽车分类2221混合动力汽车2222纯电动汽车4223燃料电池汽车5224氢动力汽车623各类新能源汽车性能的比较7第三章新能源汽车的工作原理831混合动力汽车8311HEV的构成8312HEV的分类8313混合动力汽车工作原理932燃料电池汽车11321燃料电池汽车的构成11322燃料电池汽车的工作原理1133电动汽车12331电动汽车驱动系统的构成12332电动汽车驱动系统的分类12334电动汽车直流电动机工作原理12334电动汽车动力蓄电池13第四章新能源汽车发展现状1541国外新能源汽车的发展状况1542国内新能源汽车的发展状况1543国内新能源汽车存在的不足之处17第五章新能源汽车的发展趋势及策略1951新能源汽车发展总趋势1952我国新能源汽车发展趋势1953我国对新能源汽车的政策扶持20第六章总结与展望2361总结2362展望23致谢25参考文献26淮安信息职业技术学院毕业设计论文0第一章引言汽车自诞生起已有100多年的历史，其发展速度不断的加快，与人们的联系越来越紧密。汽车已不再是一个简单的代步的运输工具，已成为许多人的生活必需品和文化生活的一部分，甚至成为一些人的流动办公室。汽车的普及程度和技术水平已成为一个国家或地区现代化程度的标志。汽车在其生命的全周期内对公共环境和公众健康甚至生命产生了一系列的危害，此即汽车的环境危害。汽车的环境危害包括汽车在生产过程中、使用中和报废后的环境大气污染（包括温室气体、臭氧层破坏和空气污染）、水质污染、废弃物、环境噪声、电波对人体的危害及对用电器的干扰等。汽车的环境大气污染包括两层含义其一是汽车排放的二氧化碳、硫化物、氮氧化物等使温室效应加剧、臭氧层破坏和形成酸雨等大气环境问题；其二是汽车尾气排放的各种化合物和臭味气体等造成的局部空气污染（特别是城市空气污染），进而对人类和动植物产生危害，严重威胁着人类的身体健康。随着汽车保有量的增加，汽车污染问题日益严重。高油价和全球金融危机，对各国的汽车厂商也造成巨大冲击。能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车和能源产业面对的共同挑战，各国政府及产业界纷纷提出各自发展战略，积极应对，以保持其汽车和能源产业的可持续发展，并提高未来的国际竞争力。相比传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对解决当今世界严重的环境污染问题和资源，特别是化石能源枯竭问题具有重要意义。新能源的开发与利用将降低人类对石油、煤炭等矿物燃料的依赖，有效遏制全球变暖，并减少环境污染，改善人类生活环境。同时，新能源的开发利用可以带动该领域相关产业的发展。新能源汽车包括纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车和太阳能汽车等，现在市场上技术比较成熟的有纯电动汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车。目前，中国采取了纯电动车、混合动力车和燃料电池汽车三管齐下的战略。建立燃料电池汽车产品技术平台；实现混合动力电动汽车的批量生产推动纯电动汽车在特定区域的商业化运作。目前发展新能源汽车已成为各国政府和汽车行业的共识，新能源汽车的研发已成为汽车行业的热点。因此，无论是从设计、研究和开发的观点，还是从实用的角度来看，了解和掌握新能源汽车技术的社会需求会越来越大。国家计划投资88亿元，加上地方和企业配套资金，总资金预计约24亿元，力求将新能源汽车推向市场，使其代替燃油类汽车，这对节约能源，改善环境，创造新的产业模式具有深远意义。第二章新能源汽车概述1第二章新能源汽车概述21新能源汽车概念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。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。其废气排放量比较低。据不完全统计，全世界现有超过400万辆液化石油气汽车，100多万辆天然气汽车。中国市场上在售的新能源汽车都是混合动力汽车。22新能源汽车分类新能源汽车包括混合动力汽车（HEV）、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动汽车等。221混合动力汽车混合动力汽车按燃料种类的不同，主要分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。目前国内市场上，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，图示21雷克萨斯LS。图21雷克萨斯LS工作原理混合动力汽车采用适当的燃料转换装置如内燃机、储能装置和电动机作为混合动力源,在严密的控制策略控制下,使燃料转换装置、储能装置和电机在驱动工况下尽可能工作在高效率、低排放区域，在汽车制动工况下,通过发电机或电机工作象限的，调整回收部分制动能量，从而大大改善汽车变工况。行驶时的燃油经济性能、尾气排放性能及其他使用性能。混合动力汽车在起动和低速行驶时,可由电池提供动力超过一定速度后转由内燃机驱动加速和高速行驶时,可由内燃机和电动机联合驱动正常行驶或减速刹车时,可对电池充电,故在正常情况下,混合动力汽车不需要通过外部电源充电或只需较短的外部充电时间。混合动力汽车优点（1）极佳的燃油经济性能淮安信息职业技术学院毕业设计论文2制定混合动力汽车控制策略的主要原则之一就是保证在不同的行驶工况下,燃料转换装置、储能装置和电动机尽可能多地工作在高效率区域。这一原则使混合动力汽车具有极佳的燃油经济性能。图22是德国大众高尔夫GOLF轿车采用混合驱动系统和传统内燃机驱动系统的燃油经济性比较。结果表明,前者的燃油消耗比后者降低567。理论分析和现有混合动力汽车的运行结果证明,混合动力汽车与传统内燃机汽车相比,其燃油消耗可降低3040左右。图22德国大众高尔夫GOLF和传统汽车燃油经济性对比（2）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。（3）低排放以NOX排放为例，如图23所示，日本本田公司的INSIGHT和丰田公司的PRIUS混合动力轿车已分别达到美国环保署EPATIER2、美国加利佛尼亚州ULEV、SULEV规定的NOX排放标准。图23排放标准比较第二章新能源汽车概述3而目前排放性能较佳的传统内燃机汽车仅能达到欧洲号标准。理论研究以及丰田PRIUS、本田INSIGHT等混合动力轿车的运行结果证明,与传统内燃机汽车相比,混合动力汽车能降低尾气排放量5060。混合动力汽车的内燃机还可采用压缩天然气、甲醇、液化石油气等代用燃料，不仅能降低车辆对石油的依赖,而且能有效减少尾气中的有害物质。（4）因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。（5）在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。（6）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。（7）可以利用现有的加油站加油，不必再投资。（8）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。混合动力汽车的缺点长距离高速行驶基本不能省油。混合动力汽车车型丰田凯美瑞HYBRID、本田思域、雷克萨斯RX、雷克萨斯GS、雷克萨斯LS、别克君越ECOHYBRID。222纯电动汽车电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量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、风力、光、热等，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，如图24比亚迪F3E。图24比亚迪F3E淮安信息职业技术学院毕业设计论文4有关研究表明，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。有专家认为，对于电动车而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程，与混合动力相比，电动车更需要基础设施的配套，而这不是一家企业能解决的，需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设，才会有大规模推广的机会。优点技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。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，故购买价格较贵，至于使用成本，有些试用结果比汽车贵，有些结果仅为汽车的1/3，这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。纯电动汽车车型日产PIVO2、长城精灵、吉利熊猫、比亚迪F3E等。223燃料电池汽车燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高23倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。近几年来，燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂，如戴姆勒克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布，计划在2004年以前将燃料电池汽车投向市场。目前，燃料电池轿车的样车正在进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战，如燃料电池组的一体化，提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力，并已取得了显著的进步，如图25所示。第二章新能源汽车概述5图25本田FCEV燃料电池汽车与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点1、零排放或近似零排放。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。燃料电池汽车车型雪佛兰SEQUEL、本田FCEV224氢动力汽车氢气燃料汽车，即以氢气为能源的汽车，目前主要应用的技术途径有两个一是内燃机汽车改用氢气燃料；二是氢气燃料电池电动车，这依赖于燃料电池技术的发展。图示26通用“氢动3号”。图26通用“氢动3号”氢燃料电池装置从本质上说是水电解的一个逆装置。是氢和氧通过电化学反应生成水，并释放出电能的过程。淮安信息职业技术学院毕业设计论文6与使用传统能源的汽车相比，用氢气做发动机燃料的汽车具有明显的优越性洁净无污染，能源转化率高（40以上），噪声低，续驶里程可与汽油车相当。同时，氢气来源广泛。对于汽油发动机只需稍加改造，就可燃烧氢气。所以有人认为未来的燃料是氢气，氢气燃料汽车是将来最有希望的交通工具。氢气汽车还处于研究探索阶段。23新能源汽车性能的比较各类新能源汽车优缺点比较如表21所示。表21新能源汽车优缺点分类优点缺点纯电动汽车结构简单，电能来源广泛，使用过程零排放续驶里程短，依赖充电设施，成本较高混合动力汽车能有效降低能源消耗，能有效降低排放结构较复杂，技术难度大，对传统车技术依赖性强燃料电池汽车使用可再生氢能源，使用过程零排放燃料电池技术未突破，需要氢气储备、储运，加氢设施成本高氢动力汽车环保，安全，经济，价格稳定，NGV的维护成本较低储气瓶增加车重，占用空间，续驶里程较短，进排气门早期易磨损第二章新能源汽车概述7第三章新能源汽车的工作原理31混合动力汽车由燃油发动机与电动机的组合动力作为能源的汽车称为混合动力电动车HEV。311HEV的构成HEV一般由发动机、发电机、储能装置、电动机、功率转换器和控制装置等组成，如图31所示。图31HEV的组成（1）发动机。采用不同的发动机可组成不同的HEV。采用的发动机有四冲淮安信息职业技术学院毕业设计论文8程内燃机、二冲程内燃机、转子发动机和斯特林发动机等。一般采用四冲程内燃机比较普遍。（2）电动机。采用不同的电动机可组成不同的HEV。采用的电动机有直流电动机、交流感应电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。（3）电池。储能装置是HEV的辅助能源，只有在HEV用电动机启动发动机或电动机辅助驱动时使用，HEV可选用不同的蓄电池、燃料电池储能器等。312HEV的分类根据混合动力电动汽车驱动桥的多少可把HEV分为单轴驱动、双轴驱动或多轴驱动HEV三种。根据混合动力电动汽车动力系统的特点有不同的分类方法，可把混合动力电动汽车区分为串联式、并联式、混联式。313混合动力汽车工作原理串联式动力串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低，如图32所示。图32串联式电动汽车工作原理图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。在发动机与驱动桥之间通过电能实现动力传递，因此更像是电传动汽车。电池通过控制器串接在发电机和电动机之间，其功能相当于发电机与电动机之间的“水库”，起功率平衡作用，即当发电机的发电功第三章新能源汽车的工作原理9率大于电动机所需的功率时，如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车时，控制器控制发电机向电池充电；而当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时，如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡时，就由电池向电动机提供不足部分的电能并联式动力并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。发动机通过机械传动装置与驱动桥连接，电动机通过动力复合装置也与驱动桥相连，汽车可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动。图33并联式汽车工作原理图如图33所示，并联式混合动力电动汽车的结构形式更像是附加了一个电动机驱动系统的普通内燃机汽车。电动机起“调峰”作用，即当汽车运行工况所需的功率超过了发动机的功率时，电动机从电池获得能量产生电磁力矩，并向驱动桥提供额外的驱动功率。有的并联式混合动力电动汽车也有发电机，但其主要作用是向电池充电，以保持电池的荷电状态（SOC），即当电池放电较多，其SOC值较低时，控制器可控制发动机驱动发电机并向电池充电，使电池的SOC恢复到设定值，保证混合驱动方式下的续驶里程。混联式动力混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以淮安信息职业技术学院毕业设计论文10电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。丰田的PRIUS属于以电机为主的形式，工作原理如图34。图34混联式汽车工作原理图发动机发出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电。发电机发出的电能由控制器控制，输送给电动机或电池，电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。32燃料电池汽车321燃料电池汽车的构成燃料电动汽车与传统汽车不同之处在于动力系统。燃料电池电动汽车的动力系统主要由动力控制单元、电动机、电池组、燃料箱、储能装置及燃料加入口等组成，如图35。图35燃料电池汽车组成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高效率发电装置。燃料可以是氢气、甲醇、石油气、甲烷及其他能分解出氢的烃类化合物。目前大多是燃料电池汽车使用压缩氢气或液化氢气作为燃料。322燃料电池汽车的工作原理燃料电池电动汽车动力系统的工作原理是由燃料电池组出发的电流经过第三章新能源汽车的工作原理11DC/DC逆变器后进入电动机然后驱动汽车行驶，或者经过DC/DC转换器向蓄电池充电，当汽车行驶时需要的动力超过电池的发电能力时，蓄电池也参与工作，其电流经过DC/DC转换器进入电动机驱动汽车行驶，其工作原理如图36所示。图36燃料电池汽车工作原理1燃料箱；2氢；3空气；4空气压缩机；5控制器；6电流；7燃料电池；8冷却剂；9水泵；10蓄电池；11电流；12DC/DC转换器；13DC/DC逆流器；14电动机或发电机；15齿轮；16轮胎；17水箱33电动汽车331电动汽车驱动系统的构成电动机驱动系统的组成各式各样，一般由电气和机械两大部分组成。电气部分主要由电动机、功率转换器和电子控制器三个子系统组成，如图37所示。电动机与车轮通过机械传动装置连在一起，也可以直接装在车轮上，用电动机直接驱动。机械部分主要包括机械传动装置和车轮等。图37电气部分构成332电动汽车驱动系统的分类根据电动汽车驱动轮的布置方式有前轮驱动、后轮驱动和全轮驱动等方式。淮安信息职业技术学院毕业设计论文12根据电动汽车驱动系统组成的特点，其基本布置方式可以分为机械驱动系统、半机械驱动系统和纯电气驱动系统等。根据电动汽车驱动用电动机的数量可以区分为单电动机和多电动机驱动系统。334电动汽车直流电动机工作原理1电动机的基本构造直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。定子由主磁极、换向极、电刷装置和机座组成。主磁极铁芯上套有线圈，通入直流励磁电流便会产生磁场，即主磁场。换向极也由铁芯及套在上面的线圈组成，其作用是产生附加磁场。以减弱换向片与电刷之间的火花，避免烧蚀。机座除作电动机的机械支架外，还作为各磁极间磁的通路。转子由转子铁芯、转子绕组、换向器、轴和风扇组成。转子铁芯用来安装转子绕组，并作为电动机磁路的一部分。转子绕组的主要作用是产生感应电动势并通过电流，以产生电磁转矩。换向器由换向片组成，换向片按一定规律与转子绕组的绕组元件连接。2直流电动机的工作原理直流电动机包括俩个在空间固定的永久磁铁，一个为N极，另一个为S极。在磁极的中间，装有一个可以转动的线圈，它的首末两端分别接到两片圆弧形的换向片（铜片）上，两个换向片之间、换向片与转轴（与线圈一起旋转）之间均相互绝缘，为了把电枢绕组和外电路接通，在换向器上安置了两个固定不动的电刷。由于电刷和电源固定连接，因此无论线圈怎样转动，总是上半边的电流向里，下半边的电流向外。由左手定则可知，通电线圈在磁场中受到逆时针方向的力矩作用。虽然电流方向是交替变化的，但所受的电磁力的方向不改变，因此线圈可以连续地按逆时针方向旋转。这就是直流电动机的各种原理。如图38所示。图38直流电动机的工作原理图第三章新能源汽车的工作原理133特点直流电动机的构造较复杂，价格也比交流电动机昂贵,维护维修也较困难。近年来，由于变频调速技术的发展，在中小功率的电动机调速领域中，交流电动机正逐步取代直流电动机。由于直流电动机具有转速稳定、便于大范围平滑调速、起动转矩较大等优点，因此，广泛用于要求进行平滑、稳定、大范围的调速或需灵活控制起动、制动的生产机械。334电动汽车动力蓄电池1蓄电池的分类化学电池是一种直接把化学能转换为电能的装置，其学名为化学电源，电动汽车上通常使用这种电池。化学电池常见的分类方法有三种第一种是按电解液种类分类，可把常见的电池分为碱性电池、酸性电池、中性电池及有机电解液电池四种。第二种是根据电池所用正、负极材料的不同，可把常见的电池分为锌系电池、铅系电池、锂系电池、二氧化锰系电池及空气（氧气）系电池。第三种是根据工作的性质和储存方式不同，可把常见的电池分为一次电池、二次电池、燃料电池、储备电池四类。如图39所示。图39化学电池的分类2铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下正极PBO22EHSO43HPBSO42H2O负极PBHSO4PBSO4H2E淮安信息职业技术学院毕业设计论文14总反应PBO22H2SO4PB2PBSO42H2O从以上的化学反应方程式中可以看出，铅酸蓄电池在放电时，正极的活性物质二氧化铅和负极的活性物质金属铅都与硫酸电解液反应，生成硫酸铅，在电化学上把这种反应叫做“双硫酸盐化反应”。在蓄电池刚放电结束时，正、负极活性物质转化成的硫酸铅是一种结构疏松、晶体细密的结晶物，活性程度非常高。在蓄电池充电过程中，正、负极疏松细密的硫酸铅，在外界充电电流的作用下会重新变成二氧化铅和金属铅，蓄电池就又处于充足电的状态。正是这种可逆转的电化学反应，使蓄电池实现了储存电能和释放电能的功能。第三章新能源汽车的工作原理15第四章新能源汽车发展现状41国外新能源汽车的发展状况（1）日本近期主要走混合动力汽车的技术路线，并率先实现商业化；同时，重视纯电动汽车的发展，将小型车作为近期纯电动汽车市场的突破口。长期目标是实现纯电动汽车和燃料电池汽车的商业化。其特点是突出重点，用混合动力带动关键零部件技术的发展；重视产业化，整车与电机电池进行合资研发生产；输出整车产品，充分利用世界市场，抢先商品化。（2）美国电动汽车近期研发投入重点是插电式混合动力汽车技术，并实现商业化；远期发展重点是氢燃料电池汽车。其特点是技术实力最强，在综合技术方面仍处于前列，提出了比较切合美国实际的插电式技术路线，有望在近期取得迅速发展。（3）法国政府补贴用户每辆5000法郎，电力公司补贴厂家每辆1万法郎。用户每月花600法郎可租用电池并可加入有关电池服务的网络。中央政府提供每辆500法郎的补助经费，供地方政府采购电动汽车对电动汽车生产厂提供一定比例的税赋优惠充电装置安装固定收费200法郎含税，电动汽车可在停车场免费停泊，在街边停车不受处罚，部分路段仅限电动汽车通行。（4）2011年5月18日德国联邦政府通过了鼓励电动汽车发展的电动汽车政府方案。方案的主要内容是，通过一系列优惠政策，力争在2020年让在德国大地上行驶的电动汽车达到100万辆。德国对电动汽车的优惠政策可谓货真价实，首先是加大政府投入。在研发经费上政府又增加了10亿欧元。这样在2013年之前，政府奖励的研发经费就由原来的10亿欧元增加到20亿欧元。可见力度之大。（5）欧洲主要国家重点着眼于清洁燃油技术，继续巩固现代柴油机技术领域优势。近期将发展电动汽车作为国家战略，加大纯电动、混合动力汽车的研究投入；远期目标是实现燃料电池汽车的商业化。其特点是重视传统汽车的节能化改造和能源多元化利用；在新能源汽车的发展中，充分利用强大的零部件基础，与世界零部件优势企业联合，形成关键零部件的产业化能力。42国内新能源汽车的发展状况我国在北京奥运会上展示的技术和示范运行模式在“十城千辆”工程中得到了进一步扩展和应用。上海世博会形成了千辆级的电动汽车集中应用，这些规模化的示范应用为进一步研发提供了依据，对推动电动汽车发展是非常重要的。“十城千辆”工程，全称为十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程，是由科技部、财政部、国家发展改革委、工业和信息化部于2009年元月共同启动的，主要内容是，通过提供财政补贴，计划用3年左右的时间，每年发展10淮安信息职业技术学院毕业设计论文16个城市，每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行，涉及这些大中城市的公交、出租、公务、市政、邮政等领域，力争使全国新能源汽车的运营规模到2012年占到汽车市场份额的10。图示41国内部分地区新能源汽车规划情况。图41国内部分地区新能源汽车规划情况“十城千辆”工程又新增了天津、广州等12个示范城市，目前示范城市一共达到了25个。电动汽车的示范推广规模将进一步扩大，电动汽车新型商业化模式的探讨、示范运营数据的采集、技术考核、基础设施等工作将继续深化发展。新能源革命为我们提供了新的思路、新的途径，而电动汽车的研发对于减少石油依赖和碳排放具有划时代的意义。十一五期间，奇瑞共承担了9项“节能与新能源汽车”重大项目课题，内容包括混合动力汽车、纯电动汽车及燃料电池汽车，新一代轿车用节能环保高效汽油机，压缩天然气、甲醇灵活燃料等代用燃料汽车研发；通过“A5混合动力轿车整车集成开发技术”等课题的实施，突破了混合动力、纯电动汽车整车集成及关键零部件开发、生产等技术，实现了A5BSG和瑞麒M1纯电动汽车的产业化生产和上市，以及A3ISG、A5ISG和G3ISG的小批量生产，并先后参加了北京奥运会、达沃斯论坛等示范运营活动；通过“新一代轿车用节能环保高效汽油机研发”课题的实施，完成20LTGDIHCCI发动机设计开发，完成GDI和HCCI模式下发动机热力学开发和标定，实现了HCCI燃烧模式实用化；代用燃料汽车也达到了批量生产要求。对于新能源汽车来说，技术是主要瓶颈。如果技术无法破解，不仅难以造出安全可靠的新能源车型，同时也无法降低造车成本，最终无法惠及于民。第三章新能源汽车的工作原理17另有不少人士表示“当下还有许多缺陷无法解决，例如车辆充电时间、续航里程，以及车辆的安全性。”这些都是促使人们购买新能源车的重要因素。除此，还有用车基础设施的建设，其中充电站就是电动车必不可少的用车设施，否则以电作为驱动力的轿车将无法普及。同时，消费观念也需要长时间引导，否则，再好的新能源车也只能落个花瓶的美誉。43国内新能源汽车存在的不足之处（1）过于乐观在传统汽车生产技术方面，我国与发达国家相差甚远。在新能源汽车的发展上，国人寄予了很大希望，认为我国可以与发达国家在同一起跑线上竞争，甚至可能超出竞争对手。目前，持种观点的大有人在。从相关资料来看，我国在新能源汽车的研发上是否与对手在同一起跑线上还是不确定的。电动车目前是新能源汽车的主攻方向，从电控、电机和电池三大关键技术来看，专家认为我国在电池方面与西方先进水平相差最小，但在电机与电控技术方面与国外相差依然很大。因此，我国新能源汽车研发与国外在同一起跑线上的说法尚未得到公认，也缺乏客观事实依据。（2）主攻方向欠周全我国新能源汽车的研发布局是“三纵三横”，“三纵”是指纯电动车、混合动力和燃料电池车，“三横”是指多能源动力总成控制、驱动电机和动力蓄电池，其中“三横”是基础，“三横”中又以动力蓄电池为重点。这一布局目前受到了部分专家的质疑，认为它忽视了生物燃料、煤提炼甲醇以及传统燃料利用技术的开发，不符合国情。在各种电池中，目前以锂电池最有希望。但锂电池在使用中存在爆炸隐患，且制造成本高昂，其安全性及经济性何时能符合商用要求，目前仍难以预测。应该说，我国发展新能源汽车，研发电动汽车是必须的，它毕竟是可能的途径之一。弃置不顾，有可能在将来完全被动，但若将力量主要集中在此而不重视其它也是欠妥当的。（3）推广力度不足我国新能源汽车目前已有成熟的产品投放市场，从混合动力公交车的运行情况来看，实用情况尚好。例如，广州某公司欧V混合动力客车运行一年半后，出勤率达98，高于普通公交客车，节油率达到25以上。公交公司使用混合动力客车，便于建立充电设施，且年运行里程高，目前已成为新能源汽车的主攻市场。政府推出“三年十三城千辆”计划，应该说推广力度还显得不足。政府应该将公交公司作为新能源汽车的主要市场，加大对公交公司的补贴力度，鼓励公交公司购买新能源汽车。新能源汽车只有在使用中才能不断得到改进，其社会效益也才能不断得到体现。（4）续驶里程有限淮安信息职业技术学院毕业设计论文18目前市场上使用的电动汽车一次充电后的续驶里程一般为100300KM，并且这个数字通常还需要保持适当的行驶速度及具有良好的电池调节系统才能得到保证，而绝大多数电动汽车在一般行驶环境下的续驶里程只有50100KM。比起传统燃油汽车而言，电动汽车的较短续驶里程成为其致命的弱点。（5）蓄电池使用寿命太短普通蓄电池充放电次数仅为300400次，即使性能良好的蓄电池充放电次数也不过700900次，按每年充放电200次计算，一个蓄电池的寿命最多为4年，与燃油汽车的寿命相比太短。另外，不同类型的电池在性能方面都有各自的优势和不足。例如，铅酸电池成本低，原材料丰富且易于回收，但续驶里程短、加速动力差且寿命短。镍镉电池加速动力足、寿命较长，但其成本高、可回收性差。钠硫电池的比能量较高，能够提供较长的续驶里程，但它要求的工作环境较苛刻，且其活性物质具有强腐化性并易爆炸。就整体来看，成熟电池的寿命都相对较短。（6）间接污染严重电动汽车本身虽无排放污染，但其间接污染也是不容忽视的。如铅酸电池中的铅，从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。再如所用电能，相当大一部分来自火力发电，煤炭燃料也会造成大气污染。（7）氢燃料补给基础设施和氢燃料的生产问题。开发氢燃料补给设施是一个巨大工程。目前,为汽车研究提供支持的汽车用氢燃料补给站已基本建立。在补给站内储存氢燃料仍然是一个难题。氢的生产是一项重要的全球性业务。目前绝大多数氢的生产是采用蒸气甲烷重整法,这意味着该方法产生CO2。其他生产方法包括煤产生CO2或生物质气化、高温水裂解和一些新兴技术,如利用阳光从水中分出氢的光解方法。用化石燃料发电,再用电使水分解的方法也产生CO2,水解的效率只有大约70,氢气压缩的效率大约为90,在电动机输出阶段,燃料电池将燃料能量转化为直流电的效率最大为65,因此,电能输出到电动机输出的效率大约为41。相比之下,直接向纯电动汽车的锂离子电池充电时,ACDC蓄电池的充电效率大约为89,电池效率为94,DCAC转化效率为95,因此,最终效率为79。（8）成本昂贵。目前HEV和PEV所使用的蓄电池组的价格依然昂贵,首批大规模销售的PEV和PHEV所需的研发成本将由消费者承担。通用汽车公司认为PHEV的电动续驶里程每增加16KM其成本将增加约1500美元,但丰田的PRIES续驶里程增加16KM的成本为5000美元。第三章新能源汽车的工作原理19第五章新能源汽车的发展趋势及策略51新能源汽车发展总趋势相比传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对解决当今世界严重的环境污染问题和资源，特别是化石能源枯竭问题具有重要意义。新能源的开发与利用将降低人类对石油、煤炭等矿物燃料的依赖，有效遏制全球变暖，并减少环境污染，改善人类生活环境。同时，新能源的开发利用可以带动该领域相关产业的发展。宝马集团推出的宝马I3和宝马I8两款新能源车型，均为电动化车型。宝马I3是一款四座的纯电动量产车，其电动机位于后轴，最大输出功率125千瓦（170马力），最大扭矩250牛米。这款车从0加速到60公里/小时不到4秒，从0到100公里/小时小于8秒；一次充电最远可行驶257公里，极速达到160公里/小时。宝马集团表示，宝马I3电动车计划于2013年实现量产，产品价格将低于宝马5系轿车，起售价为4万欧元。奔驰推出了代表未来趋势的F125纯电动概念车、SMART纯电动和SMARTFORVISION概念车。将于明年投产的全新一代纯电动SMARTFORVISION，搭载奔驰自己研发的锂电池，电池容量达176千瓦时，续航里程140公里，电机功率55千瓦，最高车速超过120公里/小时，0100公里/小时加速可以在13秒内完成。据悉，该车不含电池的车价大约为16万欧元，消费者可以选择租赁电池，而租赁电池的费用将低于普通车辆每月的燃油费用。与SMARTFORVI鄄SION电动车相比，采用了更多超前技术的SMARTFORVISION概念车，则是奔驰对纯电动车型的一种展望和畅想，这款概念车则采用了更多的未来理念元素。在纯电动车的研发方面，还有不少令人兴奋的技术。如雷诺开发了一种名叫QUICKDROP的电池交换系统，这一系统使得电动车既可以选择充电，也可以把耗尽的电池换成充满的电池，整个过程只需不到3分钟。目前在欧美市场，纯电动车已经逐渐被消费者认可。一些成熟车型已纷纷投放市场，如通用的沃蓝达和日产的LEAF、雷诺ZOE、比亚迪E6等纯电动车。纯电动汽车以其相对成熟的技术、使用过程零排放的强有力优势压倒混合动力、燃料电池等类型的新能源汽车，因而受到了众多汽车制造商的青睐和厚望，有望成为今后新能源汽车的主攻方向。52我国新能源汽车发展趋势科技部发布的电动汽车科技发展“十二五”专项规划摘要明确提出，“纯电驱动”汽车是中国新能源汽车技术的发展方向和重中之重。根据规划，我国节能与新能源汽车技术路线图分为三个阶段。近期20102015，将尽快推进混合动力技术的应用，发展小型纯电动汽车和插电式混合动力电动车；中期20152020，将在混合动力技术得到广泛应用基础上，淮安信息职业技术学院毕业设计论文20加大小型纯电动汽车和插电式混合动力汽车推广力度；2020年后，纯电驱动技术将逐步占据主导地位，通过发展纯电动汽车和燃料电池汽车，大幅度降低排放。“十二五”期间，我国将实施“纯电驱动”的技术转型战略，重点突破电池、电机、电控等关键核心技术。规划提出，首先要以动力电池模块为研发核心，实现能量型锂离子动力电池的大规模产业化。其次，在电机方面，开发混合动力发动机、电机总成和机电耦合传动总成。最后，在电控领域，重点开发电动化总成控制系统，包含电动车的车载信息、智能充电及其远程监控技术等。中国的新能源汽车发展方向大致与世界接轨，以纯电动汽车作为主攻方向，以混合动力、燃料电池为辅，而今后适用的车型有可能主要集中在大巴等公共交通工具上，为人们的出行提供便利，从而缓解城市交通拥堵现状。53我国对新能源汽车的政策扶持在我国“十二五”提出的七大战略新兴产业中，新能源汽车产业专门独立于新能源产业而自成一个分支，显示出国家对新能源汽车的高度重视及发展决心。作一个简单的经济比较按当前普通汽车使用93汽油，百公里耗油8升计算，行驶100公里需花费油钱6456元（按重庆地区93汽油每升807元计算）；而如果用电动汽车行驶100公里仅需耗电15千瓦时，按商业电价约1元/千瓦时计算，只花费15元电费，两者的运行成本比为41。尽管目前新能源汽车在技术瓶颈、配套设施及成本价格等方面还存在诸多障碍制约，但在高油价及节能减排的大趋势下，新能源汽车实现产业突破是必然结果。而据相关政策预测，2012年中国新能源汽车业将有望步入快速增长阶段。今年2月24日，工信部公布2012年度党政机关公务用车选用车型目录（征求意见稿），其中五款电动汽车入选公务用车型目录。3月5日科技部也颁布了电动汽车科技发展“十二五“专项规划，明确“十二五“期间中国新能源汽车技术的发展方向，即汽车的“纯电驱动“。此外，财政部也最新出台节能型或新能源车船减免车船税实施细则，鼓励电动汽车行业的发展。可以看出，鼓励与发展新能源汽车的政策已悄然提速。随着2011年国家计划投入上千亿元大力发展新能源汽车产业，中国电动汽车产业进入蓬勃发展的春天。这个局面也带动了电动汽车热度的急剧升温，各大整车企业以及相关服务配套行业纷纷“上马”电动汽车配套项目。国家电网提出在2010年至2020年10年内分3步走在其覆盖的27个网省范围投资近320亿元全面铺设和建造充电桩和充电站。“十城千辆”方案的实际推出也表明了政府大力复制电动汽车产业的决心和力度。第三章新能源汽车的工作原理21作为战略性新兴产业，新能源汽车近期的发展势头迅猛。政府作为经济活动中“看不见的手”也相应的出台了一系列的优惠政策，2010年初，我国将节能与新能源汽车示范推广试点城市由13个扩大到20个，选择5个城市上海、长春、深圳、杭州、合肥进行对私人购买节能与新能源汽车给予补贴试点。图示51。图51政府补贴补贴种类纯电动车、插电式混合动力车及16升及以下节能车型。（1）纯电动汽车每辆最高补贴6万元。（2）插电式混合动力每辆最高补贴5万元。（3）16L及以下节能车补贴300元。补贴标准根据动力电池组能量确定，按3000元/千瓦时给予补贴。补贴对象补贴资金拨付给汽车生产企业，按其扣除补贴后的价格将新能源汽车销售给私人用户或租赁企业。试点城市在上海、长春、深圳、杭州、合肥5个城市启动补贴试点工作。配套措施将重点对充电站等基础设施建设、新能源汽车购置和使用、电池的报废及回收体系建设等给予支持。在我国“十二五”提出的七大战略新兴产业中，新能源汽车产业专门独立于新能源产业而自成一个分支，显示出国家对新能源汽车的高度重视及发展决心。作一个简单的经济比较按当前普通汽车使用93汽油，百公里耗油8升计算，行驶100公里需花费油钱6456元（按重庆地区93汽油每升807元计算）；而如果用电动汽车行驶100公里仅需耗电15千瓦时，按商业电价约1元/千瓦时计算，只花费15元电费，两者的运行成本比为41。尽管目前新能源汽车在技术瓶颈、配套设施及成本价格等方面还存在诸多障碍制约，但在高油价及节淮安信息职业技术学院毕业设计论文22能减排的大趋势下，新能源汽车实现产业突破是必然结果。而据相关政策预测，2012年中国新能源汽车业将有望步入快速增长阶段。今年2月24日，工信部公布2012年度党政机关公务用车选用车型目录（征求意见稿），其中五款电动汽车入选公务用车型目录。3月5日科技部也颁布了电动汽车科技发展“十二五“专项规划，明确“十二五“期间中国新能源汽车技术的发展方向，即汽车的纯电驱动。此外，财政部也最新出台节能型或新能源车船减免车船税实施细则，鼓励电动汽车行业的发展。可以看出，鼓励与发展新能源汽车的政策已悄然提速。第三章新能源汽车的工作原理23第六章总结与展望61总结新能源汽车在现代都市生活中逐渐开始崭露头角，伴随着人们节能环保意识的增强和能源紧俏的趋势，新能源汽车的开发及应用将是汽车行业的一道亮丽的风景线，这也是本文立题之初的想法。通过查阅书本知识结合网上资料，本文总体上介绍了如下的一些知识1简单介绍了一些关于新能源汽车的基本常识，如对新能源汽车的定义、类型、车型等，并分析了各自的优缺点，应用加以对照的方法，得出几种新能源汽车类型的直观优劣的结果。2简要分析了新能源汽车应运而生的原因及所带来的经济、社会效益，地球石油存储量的日益减少和人们低碳环保意识的不断增强促使新能源汽车崭露头角。3重点介绍了几种类型新能源汽车组成、工作原理、关键技术及现存缺陷。如本文对纯电动汽车驱动机构、