(完整版)节能与新能源汽车技术课件

1、提纲 汽车能源应用历程及其特点 节能与新能源汽车的概念和类别 节能与新能源汽车的关键技术分析 节能与新能源汽车职业技术人才需求分析提纲 汽车能源应用历程及其特点 节能与新能源汽车的概念和类别 节能与新能源汽车的关键技术分析 节能与新能源汽车职业技术人才需求分析汽车能源应用历程回顾-电第一辆电动三轮车第一辆可充电电池电动车汽车能源应用历程回顾-石油内燃发动机汽车时代 1903年，福特汽车公司正式成立，1908年推出T型车，成为一款价格能为大众所接受的车型并开始大量生产，标志着世界汽车工业革命就此开始； 1911年，Kettering发明了汽车起动机，使得燃油汽车比依赖于方便驾驶的电动汽车更具吸引

2、力，从此打破了了电动汽车在市场的主导地位； 1913年，福特汽车公司开发出了世界上第一条汽车装配流水线，使得大批量、低成本生产成为可能，1915年，第100万辆福特T型车下线，1927年，完成1500万辆T型车的生产； 燃油汽车时代正式到来。汽车能源应用历程回顾-石油内燃机汽车时代蓬勃发展 2010年世界汽车保有量突破10亿辆。中国汽车保有量从1978年的不足百万辆到2001年的1610万辆，2006年的2200万辆，2010年达到8500万辆。 以中国为代表的发展中国家汽车工业蓬勃发展，专家预测，2015年发展中国家的汽车产量占全球的份额将由25%增长到48%,发展中国家汽车产业面临发展机遇

3、； 中国已成为汽车工业生产和销售大国。2009年产量1365万辆，成为世界汽车产销第一大国。2010年达到1826万辆，2011年达到1865万辆。 汽车能源应用历程回顾-多样化21世纪的汽车 “电动汽车21世纪重要的交通工具”； 各种各样的节能与新能源汽车出现在现代汽车展览会上，并成为各种概念车的主题，国际车展上，几乎每个整车厂商都有自己的电动汽车推出。 1997年，日本丰田成功推出THS混合动力系统和Prius混合动力汽车并成功实现商业化推广，目前市场占有量已超过700万辆； 2002年9月26日，通用“AUTO-nomy”概念车在巴黎车展上成功亮相，采用了Hy-Wire技术，“通用公司展

4、示的革命性设计，很可能就是未来将要使用的汽车”. 2012年，美国特斯拉电动汽车上市销售。汽车能源应用历程回顾-氢能 燃料电池做动力源； “四轮滑板”底盘设计(动力传动高度集成)； 车身底盘独立设计； 飞机线控技术的普遍采用。汽车能源应用历程回顾-氢能 三类底盘（标准底盘+四轮驱动底盘+运动车底盘）=如今13种底盘。 车身和底盘之间没有任何机械杆件和液压管路连接，容易实现DIY设计。 新能源+混合动力+线控技术+电传动整车集成设计多样化、智能化和个性化-DIY设计理念集成化动力底盘平台(通用)+车身(个性化定制)汽车能源应用历程回顾-氢能能源技术的进步：高效、节能、清洁； 脱碳加氢的过程 电能

5、多样性来源的特点成为汽车动力形式的新选择燃 煤石 油燃气、替代燃料氢 气CCCC汽车能源应用历程总结电能能源短缺和环境污染问题凸显，城市雾霾天气频繁出现，汽车工业节能减排和可持续发展面临挑战。新能源汽车发展的源动力：节能减排罚款数额 欧盟CO2减排目标低碳经济浪潮兴起，汽车CO2减排目标法规限制不断加严。新能源汽车发展的源动力：节能减排节能减排 燃料电池电动汽车 纯电动汽车 代用燃料 低排放新型发动机节能与新能源汽车 混合动力电动汽车传统动力系统技术升级受限于传统动力系统技术升级空间小、难度大，发展和应用节能与新能源汽车已成为全球共识。节油对发动机和自动变速箱技术依赖较大面向未来应用的新技术产

6、品不能彻底解决能源与环境问题，清洁燃料是暂时性选择技术成熟，里程受动力电池技术瓶颈制约纯电动、插电式、增程式电动汽车等纯电驱动汽车成为重点新能源汽车发展的源动力：动力升级纯电驱动汽车兼顾了多种能源形式，成为汽车动力系统深度升级的重要手段，具有明显优势：以小客车为比较基准，插电式混合动力客车人均每公里能耗降低68%以上，人均每公里减排CO2可达72%以上。新能源汽车发展的源动力：动力升级 从世界各国的战略目标看，发展电动汽车被普遍确立为保障能源安全和转型低碳经济的重要途径。 美国总统奥巴马上台后马上部署实施总额为48亿美元（其中，24亿美元为国拨）的电池与电动车研发与产业化计划，提出到2015年

7、普及100万辆插电式电动汽车；日本把发展电动汽车作为“低碳革命”的核心内容，并计划到2020年普及以电动汽车为主体的“下一代汽车”达到1350万辆； 德国政府也于2009年8月发布了以纯电动车和插电式电动车为重点的国家电动汽车发展计划提出到2020年普及100万辆电动汽车。各国行动计划的共同特点是政府直接介入，组织能源、交通、制造等多部门联合推动，研发投入、产业布局、政策优惠多管齐下，促进电动车与动力电池、新能源、智能电网等产业的交叉融合与综合发展，打造新兴战略产业链。提纲 汽车能源应用历程及其特点 节能与新能源汽车的概念和类别 节能与新能源汽车的关键技术分析 节能与新能源汽车职业技术人才需求

8、分析国务院于2012年6月28日发布节能与新能源汽车产业发展规划(2012 -2020)新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，本规划所指新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。发展节能与新能源汽车是降低汽车燃料消耗量，缓解燃油供求矛盾，减少尾气排放，改善大气环境，促进汽车产业技术进步和优化升级的重要举措。 我国新能源汽车发展战略 新能源汽车产业化取得重大进展。到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混

9、合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆，燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。 节能汽车燃料经济性显著改善。到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下。到2020年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至5.0升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至4.5升/百公里以下，商用车新车燃料消耗量接近国际先进水平。 我国新能源汽车发展战略我国新能源汽车发展战略中国制造2025提出“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，明确了“继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展，掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，提升动力电池、

10、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力，形成从关键零部件到整车的完成工业体系和创新体系，推动自主品牌节能与新能源汽车与国际先进水平接轨。”的发展战略，新能源汽车的类别: 纯电动汽车 纯电动汽车 ( Battery Electric Vehicle)BEV,由电动机驱动的汽车，电动机的驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其它电能储存装置。新能源汽车的类别: 纯电动汽车从系统构成角度机械子系统 传动/车身电力电子子系统动力/驱动/电气信息系统控制/管理新能源汽车的类别: 纯电动汽车新能源汽车的类别: 纯电动汽车新能源汽车的类别: 纯电动汽车新能源汽车的类别

11、: 纯电动汽车新能源汽车的类别：纯电动汽车举例01：香港大学U2001-EV电动轿车 镍镉电池组：264V/140Ah/2000次，动力电池组布置在后排座椅下部； 永磁直流无刷电动机45kW/50kW; 130km/h 048km/h加速时间6.3s Range270km88km/h举例02：KAZ纯电动汽车 动力性能续驶里程300 km ( 100km/h 等速 )最高车速 311.67 km/h 加速性能 15.3 sec. (0-400m)电机驱动系统 驱动类型88轮毂电机驱动电机类型永磁同步电机最大转矩100 Nm x 8 ( 0-5500 rpm) 最大功率55 kw (73 PS)

12、 x 8 最高转速12000 rpm 动力蓄电池类型锂离子单体电池88 Ah, 3.75V 总容量55 kWh / 315 V 重量600 kg 新能源汽车的类别：纯电动汽车新能源汽车的类别：纯电动汽车举例02：KAZ纯电动汽车 新能源汽车的类别：纯电动汽车举例03：纯电动公交车 动力电池锂离子动力电池388V，360Ah动力驱动系统交流电机100kW三挡自动变速系统整车外廓尺寸1185025403300 （mm）整备质量/满载质量14500/18000（kg）乘客数50人最高车速80km/h030km/h加速时间10.2s3050km/h加速时间14.6s制动距离30km/h9.0 m最大爬

13、坡度 20续驶里程40km/h190km加速行驶车外噪声76.4 dB(A)加速行驶车内噪声73.8 dB(A)能量消耗率835 Wh/ km新能源汽车的类别：纯电动汽车举例04：特斯拉电动汽车新能源汽车的类别：纯电动汽车举例04：特斯拉电动汽车新能源汽车的类别：纯电动汽车举例05：米其林的电动汽车 电动轮 主动轮 常规的轮胎 新能源汽车的类别：纯电动汽车举例05：米其林的电动轮电动汽车 四座 车身长2.5米 0-30 km/h : 2,8s 续航里程: 120km 车总重：600kg 最高车速：90km/hSupercapacitorsBatteries4 Motors新能源汽车的类别：纯电

14、动汽车举例05：米其林的主动轮电动汽车 两座 四主动轮 0100km/h: 5s 最高车速：150km/h 五座 车身长3.74m 0-100 km/h : 14.0s 车总重：950kg 最高车速：140km/h新能源汽车的类别：纯电动汽车纯电动汽车的充电方式: 接触式充电 新能源汽车的类别：纯电动汽车纯电动汽车的充电方式: 接触式充电 新能源汽车的类别：纯电动汽车纯电动汽车的充电方式: 感应式充电 如果将感应式充电机的变压器原方绕组埋设在一段路面之下，而副方绕组装在电动汽车车体之下，当电动汽车从这段路面驶过时，在电磁感应的作用下，可以为电动汽车进行快速充电，这种充电方式就是所谓的移动式感应

15、充电。新能源汽车的类别：纯电动汽车纯电动汽车的充电方式: 感应式充电 Kaist 在线充电电动客车新能源汽车的类别：纯电动汽车新能源汽车的类别：纯电动汽车新能源汽车的类别：纯电动汽车纯电动汽车的充电方式: 换电 新能源汽车的类别：纯电动汽车纯电动汽车的充电方式: 换电 新能源汽车的类别：纯电动汽车新能源汽车的类别：纯电动汽车燃料电池(电动)汽车 ( Fuel Cell Electric Vehicle)FCEV,指以燃料电池为动力源的汽车, 用于驱动汽车行驶的电能主要来自“燃料电池”，整车的燃料补给不同于动力电池电动汽车的充电方式(化学反应过程)，而采用机械式充电方式(燃料的装填和加注，物理过

16、程)。燃料电池：是一种把燃料氧化的化学能直接转换为电能的“发电装置”。新能源汽车的类别：燃料电池电动汽车新能源汽车的类别：燃料电池电动汽车新能源汽车的类别：燃料电池电动汽车 工作效率高。内燃机汽车的效率为11左右，而以氢气为燃料的燃料电池汽车效率可达到5070左右，甲醇重整产生氢气的燃料电池汽车效率可达到30左右。可见燃料电池汽车的效率高于内燃机汽车。 节能、环保。燃料电池汽车使用能源主要是氢气，排放的主要物质是水，对于环境问题日益突出的地球来说，燃料电池汽车是内燃机汽车的理想替代。 结构简单和运行平稳。由于燃料电池汽车能量转换不涉及燃烧和热机做功，因此所需零件少，结构简单，振动和噪声小。新能

17、源汽车的类别：燃料电池电动汽车新能源汽车的类别：燃料电池电动汽车举例01：新能源汽车的类别：燃料电池电动汽车举例02：新能源汽车的类别：燃料电池电动汽车举例03：新能源汽车的类别：燃料电池电动汽车举例04：氢燃料电池车MIRAI“未来”加满氢燃料一次性续航里程可达650公里，车内可乘坐4名人员，采用前驱布局设计，仅需3分钟就可以再次补足氢燃料。该车的最高时速约为161公里/小时，0-100公里/小时加速时间大约10秒左右，计划在在今年年底之前生产出700辆Mirai燃料电池汽车，并且预计在2016年将产能扩大到2000辆，到2017年再扩大到3000辆。新能源汽车的类别：燃料电池电动汽车燃料电

18、池(电动)汽车的应用模式：新能源汽车的类别：混合动力电动汽车传统汽车动力传动系统能量流分析新能源汽车的类别：混合动力电动汽车新能源汽车的类别：串联混合动力电动汽车新能源汽车的类别：串联混合动力电动汽车在串联混合动力电动汽车的工作过程中，理论上发动机可按照最佳燃油消耗曲线工作或最佳燃油工作点工作，提高了整车的燃料经济性。新能源汽车的类别：串联混合动力电动汽车新能源汽车的类别：并联混合动力电动汽车新能源汽车的类别：并联混合动力电动汽车新能源汽车的类别：并联混合动力电动汽车新能源汽车的类别：混联混合动力电动汽车新能源汽车的类别：混联混合动力电动汽车新能源汽车的类别：混联混合动力电动汽车新能源汽车的类

19、别：混联混合动力电动汽车混联式混合动力系统工作模式： 新能源汽车的类别：混联混合动力电动汽车混联式混合动力系统工作模式： 新能源汽车的类别：混联混合动力电动汽车混联式混合动力系统工作模式： 新能源汽车的类别：混联混合动力电动汽车混联式混合动力系统工作模式： 新能源汽车的类别：混联混合动力电动汽车新能源汽车的类别：插电混合动力电动汽车插电式混合动力汽车：可以使用电力网（包括家用电源插座）对动力电池充电的混合动力汽车，这种混合动力汽车具有纯电动行驶较长距离的功能，但需要时仍然可以工作在全混合模式。 里程短时采用纯电动模式。 里程长时采用以发动机为主的混合动力模式。 拥有纯电动车的全部优点。 与其他

20、清洁汽车相比其基础设施更容易解决。 PHEV 介于纯电动和常规混合动力车之间。因此:发动机比常规混合动力车小; 电池组比常规混合动力车大。能源多样化。降低二氧化碳和有害物的排放。降低噪音。减少去加油站的次数。电比油便宜，使用成本低。由于主要以纯电动工作，车辆寿命期间的维修成本低。新能源汽车的类别：插电混合动力电动汽车插电式混合动力汽车新能源汽车的类别：增程式电动汽车增程式电动汽车(Range-Extender Electric Vehicle)增程式电动汽车和纯电动汽车均为纯电驱动汽车，相比纯电动汽车，增加了增程器(车载发动机发电机组)，解决了纯电动汽车的能量补给的问题，消除了人们驾驶纯电动汽

21、车的里程恐惧，各种车型开始投入应用。节能与新能源汽车技术现状纯电动汽车：动力电池、电机驱动系统的技术进步，电力电子、控制和信息技术的广泛应用促使纯电动汽车技术深入发展、日臻完美。进入批量应用。节能与新能源汽车技术现状混合动力电动汽车技术不断成熟步入商业化应用和产业化推广。节能与新能源汽车技术现状燃料电池电动汽车正处于技术攻关和示范运行阶段提纲 汽车能源应用历程及其特点 节能与新能源汽车的概念和类别 节能与新能源汽车的关键技术分析 节能与新能源汽车职业技术人才需求分析我国节能与新能源汽车发展规划中国科技部”十五“863电动汽车重大专项项目 我国节能与新能源汽车发展规划中国科技部”十一五“863节

22、能与新能源汽车重大项目 燃料电池发动机、动力蓄电池、超级电容驱动电机、电机传动系总成、发动机新材料、新器件、共性技术、基础设施相关技术各 类 整 车 产 品 检测试验 技术标准 政策法规 示范运营 产业融资 知识产权 技术信息整车动力系统集成技术整车产品开发关键零部件技术共性基础技术公共支撑平台建设代用燃料汽车研发及新型燃料应用关键技术“节能与新能源汽车”重大项目总体布局燃料电池汽车动力系统技术平台混合动力汽车动力系统技术平台纯电动汽车动力系统技术平台我国节能与新能源汽车发展规划节能与新能源汽车关键技术：动力电池技术动力电池是电动汽车的技术瓶颈，技术途径之一是通过电化学和材料技术突破，获得新一

23、代高性能电池(石墨烯、铝空气电池、锂空气电池)Lithium-air batteries 300 Wh/kg Advanced nano-structured materials (Blending carbon and silicon) for next-generation energy storage breakthroughs. 节能与新能源汽车关键技术：动力电池技术通过采用智能电池管理系统、热管理系统、热电集成结构设计等，降低动力电池单体的不一致性以及安全风险，提高动力电池的使用寿命。f (Single battery)= f (Single battery)节能与新能源汽车关键技术

24、：电机驱动技术节能与新能源汽车关键技术：电机驱动技术除了进一步提高电机驱动控制的效率和可靠性，降低系统成本之外，多电机控制集成以及多功能集成成为电机驱动技术的发展新特点。节能与新能源汽车关键技术：电机驱动技术节能与新能源汽车关键技术：整车控制技术节能与新能源汽车关键技术：整车节能技术动力电池组集成设计等强度设计优化-719kg轻量化材料应用-1700kg高效 A/C 再生制动能量回收（22%) 高效传动系统节能与新能源汽车关键技术：商业模式提纲 汽车能源应用历程及其特点 节能与新能源汽车的概念和类别 节能与新能源汽车的关键技术分析 节能与新能源汽车职业技术人才需求分析我国节能与新能源汽车市场前景国务院2013年9月12日发布大气污染防治行动计划，根据科学论证及评估，大气污染防治行动计划共需投入17500亿元，目标是：经过五年努力，全国空气质量总体改善，重污染天气较大幅度减少；京津冀、长三角、珠三角等区域空气质量明显好转。力争再用五年或更长时间，逐步消除重污染天气，全国空气质量明显改善