新能源汽车概论 课件 项目一 新能源汽车的认知与发展趋势学习任务二 新能源汽车技术难点与发展趋势

项目一

新能源汽车的认知与发展趋势学习任务二

新能源汽车技术难点与发展趋势目录目录新能源汽车技术难点一新能源汽车发展趋势二复习题三学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势学习目标：✦了解新能源汽车的技术路线和关键技术。✦了解新能源汽车的发展趋势。

素养目标：✦养成定期关注新能源汽车发展的习惯。✦培养学生总结新能源汽车技术要点的能力。一、新能源汽车技术难点1.技术路线2020中国汽车工程学会年会上，清华大学教授李骏代表中国汽车工程学会发布了《节能与新能源汽车技术路线图2.0》，（以下简称路线图2.0）明确了中国汽车技术的发展愿景与目标。路线图2.0以2035年为时间节点，我国汽车产业发展的六大目标：1）汽车产业的碳排放量先于国家碳减排承诺2年，“于2028年左右先于国家碳减排承诺提前达峰，至2035年，碳排放总量较峰值下降20%以上”；2）新能源汽车将逐渐成为主流产品，汽车产业基本实现电动化转型；3）中国方案智能网联汽车核心技术国际领先，产品大规模应用；4）关键核心技术自主化水平显著提升，形成协同高效、安全可控的产业链；5）建立汽车智慧出行体系，形成汽车、交通、能源、城市深度融合生态；6）技术创新体系基本成熟，具备引领全球的原始创新能力。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势在新能源汽车方面，2025年，我国新能源汽车在汽车总销量中的占比将达到20%左右，氢燃料电池汽车保有量达到10万辆左右。2030年，新能源汽车在总销量中的占比提升至40%左右。2035年，新能源汽车成为国内汽车市场主流（占总销量的50%以上），与此同时氢燃料电池汽车保有量达到约100万辆。节能汽车方面，2025年混动新车占传统能源乘用车的50%以上。2030年，混动新车在传统能源乘用车中的占比达75%以上。2035年，混动新车在传统能源乘用车中的占比将达到100%，这也意味着，国内节能汽车届时将实现全面混动化。换言之2035年，国内乘用车市场上节能汽车和新能源汽车的年销量将各占50%。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势《路线图2.0》针对国内智能网联汽车的发展做出了规划。从时间节点看，《路线图2.0》提出，2025年国内PA/CA级智能网联汽车占汽车年销量50%以上，HA级汽车开始进入市场，C-V2X终端新车装备率达50%。2030年，PA/CA级智能网联汽车占汽车年销量的70%，HA级超过20%，C-V2X终端装配基本普及。最终，到2035年，各类网联式自动驾驶车辆广泛运行于中国广大地区，实现中国方案智能网联汽车与智慧能源、智能交通、智慧城市深度融合。PA指部分自动驾驶，包括车道内自动驾驶、换道辅助等功能，类似于目前正在快速普及的L2级自动驾驶系统和APA自动泊车等技术。CA指有条件自动驾驶，在指定的工作条件内，由车辆完成所有驾驶操作，驾驶员需要在提供提出需求时，进行适当干预，典型功能是高速公路自动驾驶、城郊公路自动驾驶等系统，类似于L3级自动驾驶。HA/FA就是L4/L5级自动驾驶系统。除此之外，《路线图2.0》也对接下来15年国内乘用车（含新能源）新车油耗、商用车油耗目标、传统能源乘用新车平均油耗水平目标提出了要求。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势2.技术难点《路线图2.0》在研究过程中，延续了“总体技术路线图+重点领域技术路线图”的研究框架，把原来的“1+7”研究布局深化拓展，变成了“1+9”。研究领域可概括为1（即产业总体）+9大技术发展方向。9大技术发展方向具体指节能汽车、纯电动和插电式混合动力汽车、氢燃料电池汽车、智能网联汽车、汽车动力电池、新能源汽车电驱动总成系统、充电基础设施、汽车轻量化、汽车智能制造与关键装备。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势图1-2-1“1+9”技术路线9大技术领域的路线重点：（1）节能汽车领域《节能与新能源汽车技术路线图2.0》综合考虑了节能汽车进步和测试工况切换带来的影响，提出了2025、2030、2035三个阶段，乘用车（含新能源汽车）的新车平均油耗分别要达到百公里4.6、3.2和2.0升。传统能源乘用车（不含新能源汽车）的新车平均油耗分别达到百公里5.6、4.8和4.0升，对商用汽车预计在2035年载货汽车油耗较2010年水平要下降15%—20%，客车油耗较2019年平均油耗要降低20%—25%。（2）纯电动和插电式混合动力领域新能源作为我国战略型新兴产业是实现汽车强国之路的必由之路。预计到2035年新能源汽车年销售量将占汽车总销量的50%以上，其中对于纯电动汽车将占新能源汽车的95%以上，这是一个比较大胆的估计，未来将实现纯电驱动技术在家庭用车、公共用车、出租车、租赁服务用车以及短途商用车等领域的全面推广。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势（3）燃料电池汽车领域将燃料电池商用车作为氢能燃料电池行业的突破口，并把客车和城市物流车作为切入领域，重点在可再生能源制氢、工业富产氢丰富的地区推广大中型客车物流车并逐步推广至载重量更大长途运行的中重型卡车、牵引车和港口物流车以及部分乘用车领域。未来2030年到2035年实现氢能及燃料电池汽车的大规模的应用，燃料电池汽车保有量可达到100万辆左右，同时未来也想从电堆基础材料、控制技术、储氢技术等方面实现根本的技术突破。（4）智能网联汽车领域因为智能网联汽车涉及汽车、信息、通信、交通等多个领域，其技术架构较为复杂，为了给行业形成更加清晰的技术路线指引，《节能与新能源汽车技术路线图2.0》深化完善了“三横两纵”的技术架构，涵盖了车辆关键技术、信息交互关键技术和基础支撑关键技术的“三横”，以及车载平台和基础设施的“两纵”。对智能网联汽车预计到2025年高度自动驾驶的汽车将切入市场，到2030年预计实现高度自动驾驶汽车在高速公路上的广泛应用，以及在部分城市道路情况下的特别是智慧城市场景下的规模化应用，到2035年高度自动驾驶和完全自动驾驶的智能网联汽车将具备与其他交通参与物和其他车辆的混合运行，两者之间的网联协同决策和控制能力将得到较大规模的提升，各类网联式高度自动驾驶车辆能够在中国广泛应用。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势（5）动力电池领域由于我国节能与新能源汽车产品应用领域和细分市场的逐步清晰，对应的车型产品特征比较显著，涵盖了纯电动、插电式和混合动力三大车型，基于以上这些考虑，《节能与新能源汽车技术路线图2.0》动力与电池领域涵盖了能量型、能量功率兼固型和功率型三大技术方向，以乘用车和商用车为两大应用领域，抓住普及型、商用型、高端型三类应用场景，按照应用场景细分，在《节能与新能源汽车技术路线图2.0》架构设计和研究方面实现从单体、系统集成、新体系动力电池、关键材料、制造技术及关键装备测试评价、梯次利用以及回收利用等产业链全链条覆盖，预计到2035年我国新能源汽车动力电池技术总体基于国际领先，并形成完整、自主、可控的动力电池产业链。（6）新能源汽车电驱系统领域未来将从纯电驱动总成、插电式基电耦合总成、商用车动力总成、轮毂轮边电机总成为重点，以基础核心零部件元器件国产化为支撑，重点提升我国电驱动总成集成度与性能水平，预计2035年我国新能源汽车电驱动系统产品总体达到国际先进水平。其中乘用车电机比功率达到7.0kW/kg，乘用车电机控制气功率达到70kW/L，纯电驱动系统比功率达到3.0kW/kg。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势（7）充电基础设施充电基础设施，以构建快充普遍覆盖，快充换电网络化部署来满足不同充电需求的立体充电体系为目标，预计到2035年将建成慢充桩接口达到1.5亿端以上，含自有桩及公用桩。公共快充端口含专用车辆域达到146万端，支撑1.5亿辆以上的车辆充电运行，同时实现城市出租车、网约车共享换电模式的大规模应用。（8）新能源汽车轻量化领域近期以完善高强度钢应用为体系重点，中期以形成轻质合金应用体系为方向，远期形成多材料混合应用体系为目标，不同于传统技术路线把整车整备质量和轻载材料应用作为衡量标准，《节能与新能源汽车技术路线图2.0》引入了新概念，即整车轻量化系数、载质量利用系数、挂牵比等作用衡量整车轻量化水平的依据。到2035年预计燃油乘用车整车轻量化系数降低25%，纯电动乘用车整车轻量化系数降低35%。（9）智能制造与关键装备领域面向汽车制造通用化、自适应化、透明化和智能化的发展方向，到2035年预计关键工序智能化率达到90%以上，设备OE接口综合效率比2020年提高10%，劳动生产率比2020年提高50%以上。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势二、新能源汽车发展趋势1.国内外新能源汽车的发展现状21世纪是能源结构重大变革时期。从多国签署《巴黎协定》共同维护地球生态环境到各国深入推进环境保护战略。促进能源绿色化，减少能源消耗造成的环境污染，成为许多国家研究的重要课题。新能源汽车出现和发展是能源绿色化的重要标志，表明汽车领域正在经历着自其诞生以来罕见的全局性变革。在这场变革中，以和欧洲、美国、日本为首的发达地区和以中国为首的发展中国家作出比较突出的贡献。（1）中国新能源汽车的发展现状根据中国汽车工业协会数据显示，中国新能源汽车正在经历持续性的爆发式增长，截至目前，中国新能源汽车销量已经连续八年位居全球第一。2022年，中国新能源汽车的产量达到700万辆左右，销售量达到了大约688万辆，同比增长了96.9%和93.4%，与上一年相比增长12.1个百分点。即使受到疫情影响，销量最为低迷的4月份，同比增速仍然达到了四成，但随后迅速恢复至销售高位。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势我国各大车企在新能源市场中表现长期保持稳定。2022年一年，新能源汽车销量最高的前十家企业的销售量达到了大约570万辆，占到了新能源汽车总销售额的83%左右，与2021年相比上升了5.9个百分点。数据显示，比亚迪在2022年累计销售量达到186万辆，同比增长212.8%，位于全球新能源汽车销量第一。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势图1-2-2比亚迪新能源汽车第300万辆下线（2）国外新能源汽车的发展现状2022年，马来西亚、泰国、新加坡、印度尼西亚、菲律宾和越南等6个东南亚国家的新能源汽车销量超5.1万辆，较2021年增长约219%。以该地区最大新能源汽车市场泰国为例，去年该国电动汽车销量实现翻倍。在南亚地区，2022年印度的电动汽车销量也增长两倍多，市场份额上升至1.5%。在拉美地区，2022年智利市场上共有95种电动汽车新车型在售，新登记的零排放和低排放汽车数量同比增长106.2%。智利全国汽车协会预计，2023年智利注册电动汽车数量将超过1.2万辆，同比增长84%。目前全球绝大多数电动汽车销量集中在3个主要市场——中国、欧洲和美国。2022年，中国市场占到全球电动汽车销量的60%，目前全球已售出的电动汽车一半以上在中国。同年，欧洲和美国的电动汽车销售额分别同比增长15%和55%，欧洲新销售汽车中电动汽车占比超过1/5。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势图1-2-3比亚迪出口3款新能源汽车2.国内外新能源汽车的发展趋势（1）中国新能源汽车发展趋势①市场驱动成为发展主动力中国新能源汽车发展前期主要依靠政策驱动。随着新能源汽车市场规模迅速扩大，新能源汽车技术加速成熟，政策驱动作用将逐步减弱，市场驱动作用将进一步凸显。2023年新能源汽车补贴全面退出，比亚迪新能源汽车可以实现油车和电车同价。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势图1-2-4比亚迪秦plusdm-i②商用车电动化逐渐推进新能源商用车因为技术原因尚未得到大规模应用，在个别发达城市已经实现公共交通全面电动化，如深圳市的公交、出租车、以及渣土车等。随着换电重卡技术和纯电动重卡动力电池技术不断成熟，新能源重卡很可能质量减轻，外观优化，续航能力大幅提升，极大推进商用车电动化进程。③新能源汽车与新兴技术加速融合新能源汽车与互联网、大数据、人工智能等新兴技术加速融合，新能源汽车产品智能化、网联化程度大幅提高，自适应巡航、自动泊车等自动驾驶技术普及率不断提升，人民出行便捷度和满意度将提升到新高度。④新能源汽车充电电压从400V到800V发展新能源汽车的充电时间缩短一半；SIC碳化硅芯片结温可以超过175℃；使用SiC器件可以显著降低开关损耗，提升系统效率，减少死区时间，提升系统输出能力。整车续航里程增加10%，使用SiC材料功率密度能做到45kW/L。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势素养教育2008年，比亚迪首创了220V家用交流电的充电解决方案，虽然功率只有2kW，但它实实在在推动了国标交流充电标准的制定。2011年，比亚迪研发出了行业首个小功率家用直流充电桩，功率达到了10kW，并率先应用在了e6这款经典车型上。2015年，比亚迪首创了直流升压充电技术，充电功率达到了60kW，除了引领行业的技术发展，这套解决方案也首次把乘用车的高压电平台提升到了800V。2020年，比亚迪首创了电驱升压充电技术，实现了复用电驱系统以及充电系统的小型化和集成化。这套方案首次应用在汉EV车型上，功率达到了100kW，是比亚迪的第二代800V快充平台。2022年，比亚迪基于e平台3.0架构再次把充电系统做小做精，首创了油冷电驱升压充电技术。这套方案应用在了海豹等车型上，充电功率达到了150kW，属于比亚迪的第三代800V快充平台。2023年，比亚迪最新的双枪充电技术发布，充电功率达到了230kW，全球首创了八合一电动力总成，并应用在了腾势N7等车型上。2019年，保时捷发布首款搭载800V高压平台车型Taycan之后，高压快充便一直被视为高端电动车的专属配置，如今越来越多的造车新势力、自主传统车企开始押注800V高压平台，并将其视为是解决充电焦虑的大招。但比亚迪才是800V高压快充平台的开路先锋。⑤传统充电站向矩阵式柔性充电发展基于功率单元矩阵控制，以全数字化智能充电模块为核心建成的集中式充电站设施，由充电堆本体和充电终端、站级监控和收费系统等部分组成。它可以根据充电车辆BMS所发出的充电需求，动态分配充电功率，满足各种车型充电的不同功率需求，提高了充电设施的能量转换效率及设备利用率。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势图1-2-5矩阵式柔性充电站（2）国外新能源汽车发展趋势①美国新能源汽车的发展行业政策是影响美国未来新能源汽车行业发展态势的主要因素，如果资金实力雄厚的美国政府选择加大新能源汽车行业政策支持力度，花费更多资金引导新能源汽车行业发展，那么美国新能源汽车行业将蕴藏巨大潜力。特斯拉新能源汽车发展战略是影响美国未来新能源汽车行业发展态势的重要因素。作为占据美国新能源汽车市场7成的电动车及能源企业，特斯拉对新能源汽车研发情况、销售战略都将较大影响美国新能源汽车市场的结构和需求量。其他汽车生产企业生产、研发和销售新能源汽车的情况，也会一定程度上影响美国新能源汽车市场的结构和需求量。结合当前新能源汽车飞速发展的国际大势，美国政府支持新能源汽车行业发展的意愿可能更大，美国新能源汽车行业发展可能蕴藏着巨大的潜力。学习任务2新能源汽车技术难点与发展趋势图1-2-6特斯拉Model3车型②日本新能源汽车的发展2021年底，丰田公司首席执行官丰田章男宣布到2030年实现每年350万辆电动汽车的销售目标，这意味着日本新能源汽车市场可能在今后十年获得较大发展。有资料显示，由于新能源汽车领域技术积累和经济仍然保持发展，消费者对汽车需求比较稳定，日本新能源汽车爆发式增长将发生在2025-2035年间。不过，该资料提出，日本汽车市场已经成熟，近年来销售和保有量数据趋于稳定，未来