模塊1　新能源汽車概論

項目1　新能源汽車發展史

1.1.1　新能源汽車的演變

新能源汽車是指采用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料，但采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成技術原理先進，具有新技術和新結構的汽車。

新能源汽車具體包括以下幾種形式：油電混合動力汽車（又可分為汽油混合動力系統和柴油混合動力系統兩種類型）；壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣（LNG）汽車（包括點燃式和壓燃式）；煤驅動類汽車［細分有點燃式M85甲醇汽油發動機、M15甲醇汽油機（部分新能源）、壓燃式二甲醚（DME）發動機、煤制汽油和煤制柴油等能源類型］；生物質能源驅動類汽車［細分為E10乙醇汽油車（部分新能源）與柴油車（部分新能源）］；來自于煤、鈾、水力、風力、太陽能發電充電的純電動汽車。

上面提到的大多類型新能源汽車在我國目前仍處于研發階段，批量生產的較少。而壓縮天然氣和液化天然氣汽車因其技術較簡單，主要應用于重型貨車和大型客車及少數出租車上。當下批量生產的新能源汽車主要有純電動（EV）和插電式油電混合動力（PHEV）汽車及不可外接充電的油電混動汽車（HEV），其中油電混合動力汽車包括汽油/柴油兩種油電混合動力系統。

傳統汽車是靠內燃機將汽油/柴油的化學能轉化為動能，但內燃機即汽車發動機的熱效率僅為20%～40%，再加上原油開采、提煉、加工等工序，原油的平均能量利用率僅為14%左右。如果利用新能源轉化的電能，純電動汽車比燃油汽車節能達70%，而費用方面也可節省50%左右。

由于石油是不可再生資源，終有一天會枯竭。同時，即使再省油的汽車也要依靠石油這單一的能量來源。電能作為二次能源，它不受石油資源的限制，除了煤炭之外，核能、風能、水力能、太陽能、潮汐能、地熱都可以用來轉化為電能，電動汽車是人類未來交通的必然選擇。

今后煤電在電力資源中占的比例肯定會越來越低，而核電、光伏、風電、水電等新能源發電的比例將會越來越高，因此，電動汽車將會越來越環保。

使用純電動汽車代替燃油汽車，是將燃油汽車分散的排放集中到了電廠的廢氣排放。而電廠的廢氣排放可以集中處理，無論是在技術上，還是在經濟上，電廠的集中處理都要優于汽車的尾氣排放。電動汽車代替燃油汽車可以大大降低一氧化碳（CO）和碳氫化合物（CH）的排放量，而隨著技術進步和清潔能源發電的使用，氮氧化合物（NO_x）和硫化物（SO_x）的排放也將有所降低。此外，燃油車尾氣排放中的一氧化碳（CO）是劇毒物質，已經造成了許多起在車中或密閉車庫中致人死亡的案件。

近年來，為了緩解全球氣候升溫的變化，不少國家和廠家紛紛做出禁售和減少開發與生產燃油汽車的目標和計劃。

德國決定2030年起新車只能為零排放汽車，禁止銷售汽油車與柴油車。

法國決定2040年后禁售汽油車與柴油車，目標是讓法國在2050年前成為零碳排放國家。

荷蘭要求2025年開始禁止在本國銷售傳統的汽油和柴油汽車。

挪威決定2025年起禁止燃油汽車銷售。

印度表示到2030年只賣電動汽車，全面停止以石油燃油為動力的車輛銷售。

沃爾沃宣布自2019年開始不再新開發燃油汽車，所有新款車型都將為純電動或混合動力車型。

奔馳宣布將在2022年之前將整個汽車產品線實現電動化，全面停售傳統燃油車型。

大眾計劃到2030年之前，實現所有車型電動化，停售傳統燃油車型。

豐田宣布到2050年停售汽油車，到時將只出售混合動力及燃料電池汽車。

……

我國的基本國情是“富煤、缺油、少氣”，我國是世界上第二大原油消費國，并且最近已經取代美國成為世界上最大的原油進口國。目前國內石油消費市場對進口石油的依存度已經達到了58%。同時，我國煤炭儲量位列全球前茅，目前電網的電力又以“煤電”占主導地位，發展純電動汽車正好可以解決“缺油、少氣”帶來的問題。

發展純電動車的另一個優勢就是解決電網在晝夜間的負荷不平衡問題，全世界各個國家的電網都受這個問題的困擾。白天，電動汽車正常行駛；晚上，正好利用“谷電”為車輛充電。如果電動汽車夜間充電50kW·h的電能，幾十萬輛電動汽車就相當于一個千萬千瓦級的電廠的調峰任務。利用夜間充電，現有的電網就已經能滿足今后若干年電動汽車發展對電能的要求。這樣不僅解決了電動汽車充電的問題，還同時有利于調節電網的晝夜間負荷不平衡問題。

電動汽車的核心技術是三電，即“電池、電機、電控”，而生產電池和電機所要的兩關鍵性資源我國儲量都十分豐富。電動汽車的主要動力電池大多為鋰電池，而我國也是世界鋰資源儲量第三大國。電機目前普遍使用的是永磁同步電機，它需要利用稀土永磁材料來做電機的轉子，而我國的稀土資源儲量居世界首位，占了世界總儲量的一半。目前稀土產品市場中，我國的產量占了世界市場的90%以上。因此，從資源上來說，我國有發展電動汽車的天然優勢。

電驅型汽車始終是推動車輛發展的主要元素之一。電動汽車技術曾經在一段時間內被忽略了，因為當時油田的油氣儲量看似還很豐沛，但是后來，隨著人們意識到油氣儲量正日益衰竭，同時，全球環境和氣候保護也被提上日程，于是新能源汽車的推廣與應用就變得越來越重要。

有關新能源汽車的發展時光軸請參見圖1-1所示。

1.1.2　新能源汽車的興起

圖1-2所示為促進新能源汽車普及的諸多因素。

1.1.3　新能源汽車的優勢

相比目前普遍使用的發動機（汽油發動機與柴油發動機）車輛，新能源（目前主要為電能）汽車具有以下明顯優勢。

① 電動驅動裝置行駛電動機較發動機運行起來更加靜音，因此電動汽車的噪聲排放非常低。高速運行時，最響的聲音只是輪胎與路面的摩擦噪聲。

② 電動車在行駛過程中不會排放有害物質或溫室氣體。如果車輛的高壓蓄電池由可再生能源進行充電，則電動車不會排放任何二氧化碳氣體。

③ 在不久的將來，如果極度擁擠的市中心規定是“零排放”區，則只能在其中駕駛電動車輛。

④ 電動驅動裝置行駛電動機十分強勁，基本無需維護。它只會發生少量機械磨損。

⑤ 電動驅動裝置行駛電動機效能極高（96%），而發動機的效能僅為35%～ 40%。

⑥ 電動驅動裝置行駛電動機擁有卓越的扭矩和輸出特征，從靜止開始便可產生最大扭矩。這使得電動車較發動機車而言可在輸出相同的情況下進行更快的加速。

⑦ 驅動系統設計更加簡單，因為電動車不再需要裝備變速箱、離合器、消音器、微粒過濾器、油箱、啟動器、交流發電機及火花塞。

⑧ 車輛制動時，電動機還可用作交流發電機，用于發電并為蓄電池充電（再生性制動）。

⑨ 可以在家里、停車場使用任何電源插座為高壓蓄電池充電。

⑩ 只在用戶需要的時候提供能量。與傳統車輛相比，車輛停止時（如遇紅燈），電動驅動裝置行駛電動機不再運行。電動驅動裝置行駛電動機特別高效，尤其在交通堵塞時。

? 電動驅動裝置行駛電動機上不再搭載變速箱，此外，電動汽車也不再需要任何潤滑油。