新能源汽車包括純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車等。
新能源汽車的優(yōu)點(diǎn)有:綠色環(huán)保;平順度好。缺點(diǎn)包括:充電難,充電慢;行駛里程低。
2022年9月18日,財(cái)政部、稅務(wù)總局、工業(yè)和信息化部發(fā)布關(guān)于延續(xù)新能源汽車免征車輛購(gòu)置稅政策的公告,對(duì)購(gòu)置日期在2023年1月1日至2023年12月31日期間內(nèi)的新能源汽車,免征車輛購(gòu)置稅。
2023年,新能源汽車?yán)^續(xù)保持快速增長(zhǎng),產(chǎn)銷突破900萬輛,市場(chǎng)占有率超過30%,汽車出口再創(chuàng)新高,全年出口接近500萬輛。
2023年新能源汽車產(chǎn)量944.3萬輛,比上年增長(zhǎng)30.3%。
定義
按照范圍的大小,新能源汽車可以分為廣義和狹義新能源汽車。
廣義新能源汽車,又稱代用燃料汽車,包括純電動(dòng)汽車、燃料電池電動(dòng)汽車這類全部使用非石油燃料的汽車,也包括混合動(dòng)力電動(dòng)車、乙醇汽油汽車等部分使用非石油燃料的汽車。目前存在的所有新能源汽車都包括在這一概念里,具體分為六大類:混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車、醇醚燃料汽車、天然氣汽車等。
狹義新能源汽車可以參考國(guó)家《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則》的規(guī)定:新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源,綜合車輛的動(dòng)力控制和驅(qū)動(dòng)方面的先進(jìn)技術(shù),形成的具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、技術(shù)原理先進(jìn)的汽車。
產(chǎn)品類型
新能源汽車包括純電動(dòng)汽車、增程式電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池電動(dòng)汽車、氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車等。
純電動(dòng)汽車
純電動(dòng)汽車(Battery Electric Vehicles,BEV)是一種采用單一蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源的汽車,它利用蓄電池作為儲(chǔ)能動(dòng)力源,通過電池向電動(dòng)機(jī)提供電能,驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而推動(dòng)汽車行駛。純電動(dòng)汽車的可充電電池主要有鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰離子電池等,這些電池可以提供純電動(dòng)汽車動(dòng)力。同時(shí),純電動(dòng)汽車也通過電池來儲(chǔ)存電能,驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),讓車輛正常行駛。
混合動(dòng)力汽車
混合動(dòng)力汽車(Hybrid Electric Vehicle,HEV),它的主要驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由至少兩個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組合 而成的汽車,混合動(dòng)力汽車的行駛功率主要取決于混合動(dòng)力汽車的車輛行駛狀態(tài):一種是由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單獨(dú)提供;第二種是通過多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)共同提供。
燃料電池電動(dòng)汽車
燃料電池電動(dòng)汽車(Fuel Cell Electric Vehicle,F(xiàn)CEV),在催化劑的作用下,燃料電池電動(dòng)車用氫氣、甲醇、天然氣、 汽油等作為反應(yīng)物與空氣中的氧在電池中燃燒,進(jìn)而電能為汽車提供動(dòng)力源。本質(zhì)上來說,燃料電池電動(dòng)車也屬于電動(dòng)汽車之一,在很多性能和設(shè)計(jì)方面和電動(dòng)汽車都有很多相似之處,將其分為兩類是由于燃料電池電動(dòng)車是將氫、甲醇、 天然氣、汽油等通過化學(xué)反應(yīng)能轉(zhuǎn)化成電能,而純電動(dòng)車是靠充電補(bǔ)充電能。
氫發(fā)動(dòng)機(jī)汽車
氫動(dòng)力車(Hydrogen Powered Vehicle,簡(jiǎn)稱 HPV), 主要是以氫動(dòng)力燃料電池為燃料,氫動(dòng)力車是新能源汽車中最環(huán)境友好型的汽車,可以實(shí)現(xiàn)零污、零排放。然而,氫動(dòng)力車生產(chǎn)成本過多,氫動(dòng)力車的成本比傳統(tǒng)燃油汽車的成本多出 20%,并且氫動(dòng)力汽車的電池成本很高,在實(shí)際生產(chǎn)中受到儲(chǔ)存及運(yùn)輸條件的限制,很難實(shí)際應(yīng)用。
增程式電動(dòng)汽車
增程式電動(dòng)車(Extended Range Electric Vehicle,簡(jiǎn)稱 EREV)與電動(dòng)汽車相似,通過電池向電機(jī)提供動(dòng)能,驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),從而推動(dòng)車輛行駛。然而,增程式電動(dòng)車在車身 中配有一個(gè)汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī),在增程式電動(dòng)車電池電量過低的情況下,駕駛員可以利用這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)為增程式電動(dòng)車進(jìn) 行電量補(bǔ)充。
甲醇汽車
用甲醇代替石油燃料的汽車。
氣動(dòng)汽車
壓縮空氣動(dòng)力汽車 (Airpowerd vehiele一APV), 簡(jiǎn)稱氣動(dòng)汽車,利用高壓壓縮空氣為動(dòng)力源 , 將壓縮空氣存儲(chǔ) 的壓力能轉(zhuǎn)化為其他形式的機(jī)械能,從而驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行。從理論上來說,液態(tài)空氣和液氮等吸熱膨脹作功為動(dòng)力的其他氣體動(dòng)力汽車,也應(yīng)屬于氣動(dòng)汽車的范疇。
飛輪儲(chǔ)能汽車
車輛減速滑行或制動(dòng)減速過程中車輛的部分動(dòng)能或者重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量存儲(chǔ)到高速飛輪之中以備車輛驅(qū)動(dòng)使用的過程。飛輪使用磁懸浮方式,在70000r/min的高速下旋轉(zhuǎn)。在混合動(dòng)力汽車上作為輔助,優(yōu)點(diǎn)是可提高能源使用效率、重量輕儲(chǔ)能高、能量進(jìn)出反應(yīng)快、維護(hù)少壽命長(zhǎng),缺點(diǎn)是成本高、機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向會(huì)受飛輪陀螺效應(yīng)的影響。
超級(jí)電容汽車
超級(jí)電容器是利用雙電層原理的電容器。在超級(jí)電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下,在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷,以平衡電解液的內(nèi)電場(chǎng),這種正電荷與負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸面上,以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上,這個(gè)電荷分布層叫做雙電層,因此電容量非常大。(2010上海世博會(huì)園區(qū)世博專線已使用此車) 超級(jí)電容與蓄電池組成的混合電源完全可以滿足車輛行駛時(shí)的能 量需求,并且可以緩沖瞬時(shí)大功率對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的沖擊,延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。并且,超級(jí)電容可以瞬時(shí)大電流充電,能夠更高效的回饋能量。
主要特點(diǎn)
混合動(dòng)力汽車
優(yōu)點(diǎn):
1、采用混合動(dòng)力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機(jī)的最大功率,發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)較小(downsize),此時(shí)處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。
2、因?yàn)橛辛穗姵兀?可以十分方便地回收下坡時(shí)的動(dòng)能。
3、在繁華市區(qū),可關(guān)停內(nèi)燃機(jī),由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)“零”排放。
4、有了內(nèi)燃機(jī)可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動(dòng)汽車遇到的難題。
5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油,不必再投資。
6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài),不發(fā)生過充、過放,延長(zhǎng)其使用壽命,降低成本。
7、整車由于多個(gè)動(dòng)力源,可同時(shí)工作,整車的動(dòng)力性優(yōu)良。
缺點(diǎn):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜;長(zhǎng)距離高速行駛省油效果不明顯。
純電動(dòng)汽車
優(yōu)點(diǎn):技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單成熟,只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。
缺點(diǎn):蓄電池單位重量?jī)?chǔ)存的能量太少,還因電動(dòng)車的電池較貴,又沒形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模,故購(gòu)買價(jià)格較貴;至于使用成本,有些試用結(jié)果比汽車貴,有些結(jié)果僅為汽車的1/7~1/3,這主要取決于電池的壽命及當(dāng)?shù)氐挠汀㈦妰r(jià)格。
燃料電池汽車
與傳統(tǒng)汽車相比,燃料電池汽車具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、零排放或近似零排放。
2、減少了機(jī)油泄露帶來的水污染。
3、降低了溫室氣體的排放。
4、燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高(60%左右),整車燃油經(jīng)濟(jì)性良好。
5、運(yùn)行平穩(wěn)、無噪聲。
缺點(diǎn):燃料電池成本高昂,同時(shí)使用成本(氫)也昂貴。
氫動(dòng)力汽車
優(yōu)點(diǎn):排放物是純水,行駛時(shí)不產(chǎn)生任何污染物。
缺點(diǎn):氫燃料成本過高,而且氫燃料的存儲(chǔ)和運(yùn)輸按照技術(shù)條件來說非常困難,因?yàn)闅浞肿臃浅P?,極易透過儲(chǔ)藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問題,氫氣的提取需要通過電解水或者利用天然氣,如此一來同樣需要消耗大量能源,除非使用核電來提取,否則無法從根本上降低二氧化碳排放。
超級(jí)電容汽車
優(yōu)點(diǎn):充電時(shí)間短、功率密度大、容量大、使用壽命長(zhǎng)、免維護(hù)、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等,
缺點(diǎn):能量密度低,很難滿足整車需求,故一般作為輔助蓄能器;功率輸出隨著行駛里程加長(zhǎng)而衰減等。
組成設(shè)備
從全球新能源汽車的發(fā)展來看,其動(dòng)力電源主要包括鋰離子電池、鎳氫電池、燃料電池、鉛酸電池、超級(jí)電容器,其中超級(jí)電容器大多以輔助動(dòng)力源的形式出現(xiàn)。主要原因是這些電池技術(shù)還不完全成熟或缺點(diǎn)明顯,與傳統(tǒng)汽車相比不管是從成本上、動(dòng)力還是續(xù)航里程上都有不少差距,這也是制約新能源汽車的發(fā)展的重要原因。
電池
鉛酸蓄電池已有100多年的歷史,廣泛用作內(nèi)燃機(jī)汽車的起動(dòng)動(dòng)力源。它也是成熟的電動(dòng)汽車蓄電池,它可靠性好、原材料易得、價(jià)格便宜;比功率也基本上能滿足電動(dòng)汽車的動(dòng)力性要求。但它有兩大缺點(diǎn);一是比能量低,所占的質(zhì)量和體積太大,因此一次充電行駛里程較短;另一個(gè)是使用壽命短,使用成本過高。
鎳氫蓄電池
鎳氫蓄電池屬于堿性電池,鎳氫蓄電池循環(huán)使用壽命較長(zhǎng),能量密度高,但價(jià)格較高,存在記憶效應(yīng)。國(guó)外生產(chǎn)電動(dòng)汽車鎳氫蓄電池的公司主要是Ovonie、豐田和松下的一個(gè)合資公司。Ovonie現(xiàn)有80A·h和130A·h兩種單元電池,其比能量達(dá)75-80W·h/kg,循環(huán)使用壽命超過600次。這種蓄電池裝在幾種電動(dòng)汽車上使用,其中一類車一次充電可行駛345km,有一輛車一年中行駛了8萬多公里。國(guó)內(nèi)已開發(fā)出55A·h和100A·h 單元電池,比能量達(dá)65 W·h/kg,功率密度大于800W/kg的鎳氫蓄電池。
鋰離子電池
鋰離子二次電池作為新型高電壓、高能量密度的可充電電池,其獨(dú)特的物理和電化學(xué)性能,具有廣泛的民用和國(guó)防應(yīng)用的前景。其突出的特點(diǎn)是:重量輕、儲(chǔ)能大(能量密度高)、無污染、無記憶效應(yīng)、使用壽命長(zhǎng)。在同體積重量情況下,鋰電池的蓄電能力是鎳氫電池的1.6倍,是鎳鎘電池的4倍,并且人類只開發(fā)利用了其理論電量的20%~30%,開發(fā)前景非常光明。同時(shí)它是一種真正的綠色環(huán)保電池,不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,是目前最佳的能應(yīng)用到電動(dòng)車上的電池。我國(guó)從二十世紀(jì)九十年代開始開發(fā)和利用鋰離子電池,至今已取得突破性進(jìn)展,研制出了完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋰離子電池。
鎳鎘電池
鎳鎘電池的應(yīng)用廣泛程度僅次于鉛酸蓄電池,其比能量可達(dá)55W·h/kg,比功率超過190W/kg???span id="zbeh2fa" class="hrefStyle">快速充電,循環(huán)使用壽命較長(zhǎng),是鉛酸蓄電池的兩倍多,可達(dá)到2000多次,但價(jià)格為鉛酸蓄電池的4~5倍。它的初期購(gòu)置成本雖高,但由于其在能量和使用壽命方面的優(yōu)勢(shì),因此其長(zhǎng)期的實(shí)際使用成本并不高。缺點(diǎn)是有“記憶效應(yīng)”,容易因?yàn)槌浞烹姴涣级鴮?dǎo)致電池可用容量減小。須在使用十次左右后,作一次完全充放電,如果已經(jīng)有了“記憶效應(yīng)”,應(yīng)連續(xù)作3~5次完全充放電,以釋放記憶。另外鎘有毒,使用中要注意做好回收工作,以免鎘造成環(huán)境污染。
鈉硫蓄電池
鈉硫電池的優(yōu)點(diǎn):一個(gè)是比能量高。其理論比能量為760W·h/kg,實(shí)際已大于100W·h/kg,是鉛酸電池的3~4倍;另一個(gè)是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達(dá)200~300mA/mm2,并瞬時(shí)間可放出其3倍的固有能量;再一個(gè)是充放電效率高。由于采用固體電解質(zhì),所以沒有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應(yīng),充放電電流效率幾乎100%。鈉硫電池缺點(diǎn),主要其工作溫度在300~350℃,所以,電池工作時(shí)需要一定的加熱保溫。而高溫腐蝕嚴(yán)重,電池壽命較短。已有采用高性能的真空絕熱保溫技術(shù),可有效地解決這一問題。也有性能穩(wěn)定性及使用安全性不太理想等問題。
電池政策補(bǔ)貼優(yōu)勢(shì)
2009年2月份,財(cái)政部、科技部發(fā)出的《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》中提到,對(duì)使用鉛酸電池和使用鎳氫電池、鋰離子電池兩類的混合動(dòng)力汽車進(jìn)行補(bǔ)貼,最高補(bǔ)貼額分別為8萬元/輛和42萬元/輛。而2010年6月發(fā)布的新能源車補(bǔ)貼以電池容量為確定補(bǔ)貼的唯一指標(biāo),鉛酸電池完全被否定。前期的新能源車定義中包括鉛酸電池的項(xiàng)目,而此次明確補(bǔ)貼的動(dòng)力電池不包括鉛酸電池。而且作為混合動(dòng)力主力的鎳氫電池也將很少補(bǔ)貼。可見,在政策層面,鋰離子動(dòng)力電池和超級(jí)電容器的最大的獲益對(duì)象。
電池價(jià)格趨勢(shì)
就價(jià)格趨勢(shì)來看,電動(dòng)汽車用快充鋰離子動(dòng)力電池價(jià)格在$1600/kwh 左右,普通鋰離子動(dòng)力電池價(jià)格在$500/kwh,按照美國(guó)汽油和電力的價(jià)格趨勢(shì),在汽車的整個(gè)使用周期內(nèi),100km續(xù)航能力的快充鋰離子動(dòng)力電池電動(dòng)車使用成本比性能相當(dāng)?shù)钠蛢?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)汽車高25%。一旦電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池價(jià)格下降到$200-300/kwh,電動(dòng)車使用成本將與傳統(tǒng)汽車相當(dāng)。根據(jù)預(yù)測(cè),在各國(guó)相關(guān)政策的鼓勵(lì)下,2020年全球電動(dòng)汽車用鋰離子需求接近50Gwh,快充電池成本2020 年有望下降到$400-500/kwh,普通動(dòng)力電池價(jià)格能下降到$200-300/kwh。
充電站
汽車充電站和汽車加油站相類似,是一種“加電”的設(shè)備。是一種高效率的充電器,可以快速的給手機(jī) ,電動(dòng)車, 電動(dòng)汽車等充電。
作為南方電網(wǎng)節(jié)能和新能源汽車應(yīng)用的示范試點(diǎn),廣州市首個(gè)公共電動(dòng)汽車充電站2010年11月8號(hào)在亞運(yùn)城投入運(yùn)行,該充電站位于南沙港快速和京珠高速公路之間,集充電服務(wù)設(shè)施和營(yíng)業(yè)廳于一身,充電樁24小時(shí)提供服務(wù),建起現(xiàn)場(chǎng)購(gòu)電現(xiàn)場(chǎng)充的快捷通道,也是亞運(yùn)城的“專屬”營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)。
充電站執(zhí)行南方電網(wǎng)開發(fā)的充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),為電動(dòng)汽車提供三相充電電源,相比另外一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用的單相電源,三相電源單位時(shí)間內(nèi)輸出電量是其三倍,充電效率高,花費(fèi)的時(shí)間更短。以額定功率為21千瓦的單臺(tái)交流充電樁為例,充滿一輛電動(dòng)轎車只需要3個(gè)小時(shí),減少了使用電動(dòng)車的時(shí)間成本。該充電站不僅充電便捷,還將在二期建設(shè)中引入便利店等便民設(shè)施。
廣州供電局計(jì)劃到2015年,建成公交充電站61座、公共充電站54座、慢充充電樁80110個(gè),涵蓋該市12區(qū)縣。電網(wǎng)企業(yè)將率先試水,引領(lǐng)節(jié)能綠色新潮流。
在充電方式中,新能源汽車充電主要有三種模式,一種為樁式充電,一種為架式充電,另外一種就是無線充電。前兩種模式對(duì)于場(chǎng)地的要求較高,這也是新能源汽車推廣遇到的主要難題之一,而無線充電則很好地解決了這一難題。近日,中興通訊已相繼與國(guó)內(nèi)多家客車企業(yè)以及各地方政府展開新能源汽車無線充電領(lǐng)域的合作。
歷史發(fā)展
從1834年第一輛電動(dòng)汽車誕生,到2011年新能源汽車在國(guó)際各大車展中唱起主角,新能源汽車已經(jīng)走過了將近180年的歷程。經(jīng)過近兩個(gè)世紀(jì)的曲折發(fā)展,新能源汽車無論在種類、技術(shù)、市場(chǎng)占有率上都得到空前的突破,作為電動(dòng)汽車的細(xì)分,混合動(dòng)力汽車和純電動(dòng)汽車、燃料電池汽車主導(dǎo)著新能源汽車的發(fā)展進(jìn)程,受到了比其他類型汽車更多的重視。新能源汽車百年歷程可以大體分為電動(dòng)汽車誕生、電動(dòng)汽車重獲重視、混合動(dòng)力等其它車型的發(fā)展、以及純電動(dòng)車市場(chǎng)化發(fā)展四個(gè)階段。
第一階段:電動(dòng)汽車誕生
1834年英國(guó)人Thomas Davenport 發(fā)明的第一輛蓄電池汽車是世界上最早的電動(dòng)汽車。到了20世紀(jì)初,美國(guó)汽車市場(chǎng)上電動(dòng)汽車、內(nèi)燃機(jī)汽車和蒸汽機(jī)汽車各占三分之一的份額,1910 年,隨著內(nèi)燃機(jī)汽車開始采用大規(guī)模流水線生產(chǎn),成本大幅降低,而電動(dòng)汽車由于續(xù)航里程短、充電站等基礎(chǔ)設(shè)施不完善,使得電動(dòng)汽車一度退出市場(chǎng)。
第二階段:電動(dòng)汽車重獲重視
進(jìn)入20世紀(jì)60年代,美國(guó)政府由于數(shù)千萬輛汽車對(duì)城市空氣的嚴(yán)重污染,重新對(duì)電動(dòng)汽車加以重視。20世紀(jì)70年代初,歐佩克石油禁運(yùn)危機(jī)之后,汽油價(jià)格一路飆升,西方對(duì)電動(dòng)汽車的興趣也愈加濃厚。政府對(duì)電動(dòng)汽車研發(fā)增加撥款,各地紛紛建立研發(fā)基地,導(dǎo)致了第二輪電動(dòng)汽車研發(fā)高潮的到來。
第三階段:混合動(dòng)力等其它車型的發(fā)展
隨著人們對(duì)可持續(xù)發(fā)展認(rèn)識(shí)的提高,越來越多的知名公司投入到混合動(dòng)力和純電動(dòng)汽車的研發(fā)上面。隨著混合動(dòng)力汽車車型的不斷增多,產(chǎn)銷規(guī)模的逐漸增大,許多車型表現(xiàn)出了良好的節(jié)能與環(huán)保性能,這標(biāo)志著混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)已經(jīng)成熟。國(guó)外汽車廠商于1965年設(shè)計(jì)出了世界上首款氫能汽車,中國(guó)也在1980年成功地造出了第一輛氫能汽車。
第四階段:純電動(dòng)車市場(chǎng)化發(fā)展
1994年1月,當(dāng)時(shí)世界上最好的電動(dòng)車進(jìn)入測(cè)試階段。4年之后,技術(shù)上逐漸成熟的電動(dòng)車進(jìn)入了試運(yùn)行階段。到1996年美國(guó)已經(jīng)開始制造并銷售電動(dòng)汽車。這是一家大型制造公司用現(xiàn)代化批量生產(chǎn)的方式推出的第一款電動(dòng)汽車。2008年11月,純電動(dòng)汽車迎來新的春天。包括歐美和中國(guó)在內(nèi)的主要汽車市場(chǎng)國(guó)家紛紛將純電動(dòng)汽車列為未來發(fā)展的主導(dǎo)方向。
動(dòng)力源
從全球新能源汽車的發(fā)展來看,其動(dòng)力電源主要包括鋰離子電池、鎳氫電池、鉛酸電池、超級(jí)電容器,其中超級(jí)電容器大多以輔助動(dòng)力源的形式出現(xiàn)。主要原因是這些電池技術(shù)還不完全成熟或缺點(diǎn)明顯,與傳統(tǒng)汽車相比不管是從成本上、動(dòng)力還是續(xù)航里程上都有不少差距,這也是制約新能源汽車的發(fā)展的重要原因。
鉛酸蓄電池
在所有電池技術(shù)中,鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史最長(zhǎng)久。該電池用金屬鉛作為負(fù)極,用氧化鉛作為正極。電池在放電過程中,正負(fù)兩極都會(huì)有硫酸鉛生成,硫酸在電解質(zhì)溶液中既作為反應(yīng)過程的反應(yīng)物,也是反應(yīng)過程的生成物。在過去的十來年里,關(guān)于鉛酸蓄電池的研究和發(fā)展主要集中在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的應(yīng)用上。
鎳氫蓄電池
鎳氫電池工作是基于氧化鎳陽極和氫金屬負(fù)極釋放和吸收OH-。在過去鎳氫電池被視為電動(dòng)汽車上的一種很好的臨時(shí)選擇,鑒于鋰離子電池存在著嚴(yán)重的安全問題。但是其50~70Wh/kg的能量密度并不能滿足電動(dòng)汽車150~200Wh/kg的能量密度需求。同時(shí)鎳氫電池中鎳的較大成分占比限制了其未來的價(jià)格降低。因此,鎳氫電池并未作為一個(gè)可靠選擇。
鋰離子電池
鋰離子電池是如今電動(dòng)汽車上使用得最多的動(dòng)力電池技術(shù),這歸功于它的高能量密度和單體電池中增長(zhǎng)的功率,使得這類電池以具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格發(fā)展出更小的質(zhì)量和密度。目前,這些動(dòng)力電池可以供電動(dòng)汽車行駛大約 150km。鋰離子電池的電極中插入了鋰,也就是說,電極材料是鋰離子的載體。研究表明電動(dòng)汽車上使用的鋰離子電池功率(800~2000W/kg 和能量密度(100~250Wh/kg)都有所增加。鋰電池充電只需“七分飽”,鋰電池不需要把它充滿,不充滿也不會(huì)影響電池壽命。
超級(jí)電容器
如果電池既需要提供較長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)能量,又需要為發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)或車輛起步提供短時(shí)間內(nèi)的脈沖功率,則電池的設(shè)計(jì)需采用折中的解決方案。在每個(gè)電池單體中均需采用更的電極以增加總表面積。以此增加的電流分布在較大的電極面積上,可保持電池電 壓降滿足系統(tǒng)要求。如果功率需求可由其他設(shè)備提供, 電池可以使用更厚重的電極,在低倍率下達(dá)到能量存儲(chǔ)要求的同時(shí)獲得更好的耐久性。一種比較理想的方法是由超級(jí)電容器提供脈沖功率,電池僅提供能量存儲(chǔ)。超級(jí)電容器可以在較低的倍率下再充電,為下一次功率輸出做準(zhǔn)備,或者利用制動(dòng)能量回收充電。通過超級(jí)電容器充電后,電池可以在一個(gè)較寬的電池荷電狀態(tài)(SOC)范圍內(nèi)工作,因?yàn)槠饎?dòng)所需的功率已經(jīng)存儲(chǔ)在超級(jí)電容器中。將電池和超級(jí)電容器結(jié)合使用,必然需要較為復(fù)雜的充電系統(tǒng),因?yàn)殡姵睾统?jí)電容器的充、放電特性有著顯著區(qū)別,所以其充電截止電壓差別較大。因此,可能需要某種 DC/DC 變換器或者是開關(guān)器件對(duì)同一直流總線上的 2 個(gè)設(shè)備進(jìn)行控制。
發(fā)展挑戰(zhàn)
綜合考慮多項(xiàng)因素,《新能源汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃》透露出短期發(fā)展混合動(dòng)力車,并以此為過渡,長(zhǎng)期發(fā)展純電動(dòng)汽車的信號(hào)。根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況,能進(jìn)入到量產(chǎn)規(guī)模的新能源車只有混動(dòng)和純電動(dòng)兩類車。
產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)弱
從傳統(tǒng)汽車工業(yè)到新能源汽車興起,中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)始終沒有擺脫散而亂的普遍現(xiàn)狀,產(chǎn)業(yè)內(nèi)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)不明顯。中國(guó)領(lǐng)土幅員遼闊,各地企業(yè)形態(tài)差異較大,市場(chǎng)監(jiān)管力度有限,雖然進(jìn)行過多次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、企業(yè)資源整合,但是不能從根本上形成美國(guó)式的3家汽車廠商市場(chǎng)占有率90%以上的規(guī)模效應(yīng)。新能源汽車研發(fā)需要大量的資金和技術(shù)人才投入,在缺乏產(chǎn)業(yè)規(guī)模效應(yīng)的條件下,各家企業(yè)各自“閉門造車”容易形成技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一致、產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐不統(tǒng)一等問題,這不利于新能源汽車產(chǎn)業(yè)的格局形成和后續(xù)發(fā)展。此外,新能源汽車產(chǎn)業(yè)面臨逐利、爭(zhēng)補(bǔ)貼而引發(fā)的一哄而上和“產(chǎn)能過剩”。北京、廣州、重慶、湖北、上海等地都已相繼成立了地域性的汽車產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。聯(lián)盟內(nèi)的成員密切配合,但聯(lián)盟之間則鮮有往來,并形成了諸侯割據(jù)的局面。
成本價(jià)格過高
汽車成本決定價(jià)格,價(jià)格決定市場(chǎng),目前在中國(guó)市場(chǎng)上的新能源汽車中,國(guó)產(chǎn)純電動(dòng)汽車的價(jià)格都不高,購(gòu)買純電動(dòng)車對(duì)消費(fèi)者來說已經(jīng)不存在價(jià)格問題,價(jià)格偏高的是混合動(dòng)力車。
據(jù)了解,2009 年,美國(guó)市場(chǎng)的混合動(dòng)力車銷售量為29.03萬,占美國(guó)所有車型銷量的2.8%。國(guó)內(nèi)混合動(dòng)力車汽車產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)推廣方面與先進(jìn)汽車國(guó)家相比差距明顯,主要還是因?yàn)閮r(jià)格過高,抑制了許多人的購(gòu)買欲望。正如瓦格納所說,如何能把混合動(dòng)力車的成本降低到普通用戶能夠負(fù)擔(dān)的水平,這才是混合動(dòng)力車所要面臨的問題,畢竟價(jià)格也是市場(chǎng)的決定性因素之一。
目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在售的混合動(dòng)力車型中混合動(dòng)力汽車的售價(jià)平均要比相同排量的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車至少高出30%。如果一輛傳統(tǒng)轎車售價(jià)為10萬,相同排量的混合動(dòng)力車13萬,按轎車年行駛里程3萬公里計(jì)算,如果油價(jià)為10元/升,那么混合動(dòng)力車的節(jié)能效益能達(dá)到2萬,需要4.3年,油價(jià)越低回收期越長(zhǎng),而普通消費(fèi)者可接受回收期為1.5年。
電池續(xù)航時(shí)間短
相比混合動(dòng)力汽車,純電動(dòng)汽車的大規(guī)模推廣看起來前途更加光明。不僅僅因?yàn)榧冸妱?dòng)車近乎零排放的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),更大原因在于其價(jià)格便宜、使用成本低,在價(jià)格上已經(jīng)能與傳統(tǒng)汽車相媲美。純電動(dòng)車售價(jià)大多不超過10萬元,有些甚至低于同排量的燃油汽車。由于完全采用電力供能系統(tǒng),純電動(dòng)汽車使用成本較混合動(dòng)力車低。按某款純電動(dòng)車公布的數(shù)據(jù),百公里行駛耗電12度,依照0.5元的電價(jià)算,百公里使用成本才6元。而其原形車汽油車百公里耗油7.6升,按目前6.2元的油價(jià),成本是46.5元。相比之下,電動(dòng)車的使用成本才是傳統(tǒng)汽油汽車的八分之一。加之純電動(dòng)車比同級(jí)別的汽油車至少節(jié)約了 4/5 的使用成本,純電動(dòng)車一上市就受到廣大消費(fèi)者的推崇,所以能得到政府最高規(guī)模補(bǔ)貼,以及成為中國(guó)未來新能源汽車發(fā)展產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)也就無可厚非。
然而中國(guó)純電動(dòng)車的發(fā)展仍然差強(qiáng)人意。原因在于中國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)與國(guó)外技術(shù)相比仍有差距,尤其在純電動(dòng)車電池、電機(jī)等核心技術(shù)方面還未取得突破性進(jìn)展,表現(xiàn)在電池續(xù)航里程上與國(guó)外的差距比傳統(tǒng)汽車要大得多。國(guó)內(nèi)電動(dòng)車單次充滿續(xù)航里程僅有100公里左右,而國(guó)外純電動(dòng)車動(dòng)輒續(xù)航240公里,高一點(diǎn)配置的續(xù)航能力都在300公里以上。所以說,中國(guó)的電動(dòng)車滿足上下班代步需要還行,對(duì)于歐美喜歡自駕游等長(zhǎng)距離需要的顧客來說還有一段差距。
其他挑戰(zhàn)
目前中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的其它挑戰(zhàn)主要來自替代品、跨國(guó)廠商技術(shù)優(yōu)勢(shì)和尋租活動(dòng)。在替代品的挑戰(zhàn)方面,目前中國(guó)傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)處于快速成長(zhǎng)期,行業(yè)利潤(rùn)率較高,對(duì)新能源汽車的需求并不迫切,除少數(shù)廠商外,國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)發(fā)展新能源汽車的意愿比國(guó)外同行偏低??鐕?guó)汽車廠商在新能源汽車技術(shù)上相對(duì)成熟,其中部分廠商已經(jīng)有較為成熟的產(chǎn)品投放于中國(guó)市場(chǎng),國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中處于不利地位,加劇了跨國(guó)汽車廠商對(duì)中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的壟斷。此外,由于新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要政策的大力扶持和大量的財(cái)政投入,國(guó)家政策和相應(yīng)的優(yōu)惠措施如補(bǔ)貼、減稅等可能會(huì)引發(fā)汽車廠商的尋租活動(dòng),導(dǎo)致國(guó)家的優(yōu)惠政策和資金投入無法有效得到實(shí)施和發(fā)揮作用。
此外,純電動(dòng)車還存在電池問題和充電便捷性問題。電動(dòng)車首先要解決的就是電池的問題,電池問題在于重量和使用壽命。電動(dòng)車充電便捷性也是關(guān)乎其能否量產(chǎn)的重要因素。普通油箱容量50升的轎車加滿一箱油在 5、6分鐘之間。而電動(dòng)車的充電時(shí)間能否控制在幾分鐘內(nèi)是不確定的,某款電動(dòng)車在專用充電站充電10分鐘才能充70%,在家用220V插座充滿則需要 6-7個(gè)小時(shí)。國(guó)內(nèi)很多人的車子都停在地下停車場(chǎng)或者小區(qū)的停車位,很少有配套的充電插頭。在加油站里設(shè)充電站是一個(gè)好的方式,但是電池充電時(shí)間要有保障,反復(fù)充電之后電池的使用壽命長(zhǎng)短也是未知數(shù)。
新能源汽車技術(shù)
新能源汽車技術(shù)是一個(gè)涉及多個(gè)領(lǐng)域的綜合性技術(shù)體系,它主要包括電池技術(shù)、電機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、能量回收技術(shù)以及車載充電技術(shù)等。以下是對(duì)新能源汽車技術(shù)的詳細(xì)解析:
一、電池技術(shù)
重要性:電池技術(shù)是新能源汽車的核心技術(shù)之一,其先進(jìn)性和安全性對(duì)新能源汽車的發(fā)展至關(guān)重要。
主流技術(shù):目前,鋰離子電池是新能源汽車中廣泛使用的電池技術(shù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步,固態(tài)電池和鋰硫電池等前沿技術(shù)也逐漸受到關(guān)注,并有望在未來實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
技術(shù)突破:這些前沿電池技術(shù)有望大幅度提升電動(dòng)汽車的續(xù)航里程,顯著縮短充電時(shí)間,并進(jìn)一步加強(qiáng)電池的安全性能。
二、電機(jī)技術(shù)
作用:新能源車使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪胎,電機(jī)的效率和可靠性對(duì)車輛的性能和壽命有著直接的影響。
技術(shù)發(fā)展:隨著電機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,新能源車的動(dòng)力性能和駕駛體驗(yàn)也在不斷提升。
三、控制技術(shù)
內(nèi)容:新能源車的控制技術(shù)主要包括電池管理系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)、車載 通信 系統(tǒng)等。
功能:這些系統(tǒng)能夠?qū)囕v進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制和優(yōu)化管理,確保車輛的安全性和可靠性。
四、能量回收技術(shù)
原理:新能源車能夠通過能量回收系統(tǒng)將制動(dòng)能量、滑行能量等轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存到電池中。
優(yōu)勢(shì):這種技術(shù)提高了能源利用效率,有助于延長(zhǎng)車輛的續(xù)航里程。
五、車載充電技術(shù)
類型:新能源車的充電技術(shù)包括普通充電、快速充電、無線充電等。
發(fā)展:隨著充電網(wǎng)絡(luò)的大幅擴(kuò)展和智能充電技術(shù)的推廣,新能源車將能夠享受更廣泛、更便捷的充電服務(wù)。
六、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)
內(nèi)容:包括自動(dòng)駕駛、智能導(dǎo)航和遠(yuǎn)程控制等技術(shù)。
影響:這些技術(shù)的深度融合將大大拓寬新能源汽車的應(yīng)用范圍,提高行車安全性和駕駛便捷性。
七、新能源汽車分類
新能源車主要分為以下幾類:
純電動(dòng)汽車(BEV):完全依賴電池儲(chǔ)存的電能驅(qū)動(dòng),零排放,環(huán)保且運(yùn)行成本低。
插電式混合動(dòng)力汽車(PHEV):既可以純電行駛,又可以油電混合,適應(yīng)各種駕駛場(chǎng)景。
燃料電池汽車(FCEV):以氫氣為燃料,通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能,零排放且加氫時(shí)間快。
八、新能源汽車技術(shù)專業(yè)
定義:新能源汽車技術(shù)是中國(guó)普通高等學(xué)校??茖I(yè),主要研究新能源汽車電工電子技術(shù)、新能源汽車底盤技術(shù)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)等方面的基礎(chǔ)知識(shí)和技能。
課程體系:包括《電動(dòng)汽車原理與檢修》《動(dòng)力電池與驅(qū)動(dòng)電機(jī)》等課程。
發(fā)展前景:隨著新能源汽車市場(chǎng)的迅速崛起,該專業(yè)畢業(yè)生在新能源汽車制造、研發(fā)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的就業(yè)機(jī)會(huì)。
九、政策支持與市場(chǎng)趨勢(shì)
政策支持:國(guó)家對(duì)新能源汽車實(shí)施扶持政策,推動(dòng)新能源產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。
市場(chǎng)趨勢(shì):新能源汽車市場(chǎng)滲透率不斷提高,燃油車市場(chǎng)份額下降。同時(shí),新能源汽車技術(shù)及其應(yīng)用于智能技術(shù)領(lǐng)域的突破也在加速推進(jìn)。
綜上所述,新能源汽車技術(shù)是一個(gè)不斷發(fā)展的領(lǐng)域,涉及多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和多種車型。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和政策的持續(xù)支持,新能源汽車將在未來汽車市場(chǎng)中占據(jù)越來越重要的地位。
教學(xué)設(shè)備
新能源汽車教學(xué)設(shè)備是專門針對(duì)新能源汽車技術(shù)教育和培訓(xùn)而設(shè)計(jì)的設(shè)備,旨在幫助學(xué)生和從業(yè)者掌握新能源汽車的技術(shù)原理、操作維護(hù)、故障診斷等方面的知識(shí)和技能。這些設(shè)備涵蓋了新能源汽車的各個(gè)方面,包括但不限于整車、電控系統(tǒng)、動(dòng)力電池、充電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等。以下是對(duì)新能源汽車教學(xué)設(shè)備的一些詳細(xì)介紹:
一、新能源實(shí)訓(xùn)整車
內(nèi)容:新能源實(shí)訓(xùn)整車是新能源汽車教學(xué)的基礎(chǔ)設(shè)備,包括純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等不同類型的新能源汽車。這些整車用于學(xué)生的實(shí)際操作和訓(xùn)練,幫助他們了解新能源汽車的整體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理。
二、新能源汽車創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)
功能:這是一種綜合性的實(shí)訓(xùn)平臺(tái),可以模擬新能源汽車的各種實(shí)際工況,如啟動(dòng)、加速、制動(dòng)、充電等。學(xué)生可以在這個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行各種實(shí)際操作和實(shí)訓(xùn),提高實(shí)踐能力和解決問題的能力。
三、關(guān)鍵零部件與系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái)
1、電控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái):用于模擬新能源汽車電控系統(tǒng)的工作環(huán)境和各種工況,便于學(xué)生進(jìn)行電控系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作。
2、動(dòng)力電池及管理系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái):用于動(dòng)力電池的結(jié)構(gòu)、原理、性能檢測(cè)以及管理系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。這些設(shè)備可以幫助學(xué)生理解動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能和工作原理,掌握動(dòng)力電池的監(jiān)控、維護(hù)和管理技能。
3、充電系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備:包括充電樁、充電站模型等,用于模擬新能源汽車的充電過程和充電系統(tǒng)的工作原理,便于學(xué)生進(jìn)行充電技術(shù)的實(shí)訓(xùn)。
四、故障診斷與排除實(shí)訓(xùn)設(shè)備
內(nèi)容:這類設(shè)備主要用于模擬新能源汽車的各種故障,供學(xué)生進(jìn)行故障診斷和排除的實(shí)踐操作。通過這類設(shè)備,學(xué)生可以學(xué)習(xí)故障診斷和排除的方法,提高維修技能。
五、教學(xué)輔助設(shè)備
多媒體教學(xué)一體機(jī)、萬用表、示波器等:這些設(shè)備可以用于輔助教學(xué)和實(shí)踐操作,幫助學(xué)生更好地理解和掌握新能源汽車的相關(guān)知識(shí)。
六、新能源汽車安全應(yīng)急處理設(shè)備
內(nèi)容:這類設(shè)備主要用于模擬新能源汽車在發(fā)生安全事故時(shí)的應(yīng)急處理過程,如電池起火、車輛碰撞等。通過這些設(shè)備,學(xué)生可以學(xué)習(xí)安全應(yīng)急處理知識(shí),提高安全意識(shí)和應(yīng)急處理能力。
七、具體實(shí)例
新能源汽車高壓實(shí)訓(xùn)臺(tái):用于展示新能源汽車高壓安全系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理。它包含了電動(dòng)汽車高壓安全防護(hù)系統(tǒng)實(shí)物元件、點(diǎn)火開關(guān)、電動(dòng)汽車真實(shí)鋰電池組及BMS系統(tǒng)等多種組件,能夠模擬整車高壓安全系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)與工作過程。
動(dòng)力電池組及BMS管理系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)臺(tái):選用新能源車輛磷酸鐵鋰動(dòng)力電池包和帶CAN總線的一體機(jī)BMS電池管理系統(tǒng),真實(shí)地呈現(xiàn)了磷酸鐵鋰動(dòng)力電池包核心零部件之間的連接控制關(guān)系、安裝位置和運(yùn)行參數(shù)。
八、重要性
新能源汽車教學(xué)設(shè)備在新能源汽車推廣和教育中起著至關(guān)重要的作用。它們不僅幫助學(xué)生和從業(yè)者掌握新能源汽車的技術(shù)原理、操作維護(hù)、故障診斷等方面的知識(shí)和技能,還為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展培養(yǎng)了合格的技術(shù)人才。
綜上所述,新能源汽車教學(xué)設(shè)備是新能源汽車技術(shù)教育和培訓(xùn)中不可或缺的一部分。它們涵蓋了新能源汽車的各個(gè)方面,通過實(shí)際操作和實(shí)訓(xùn)幫助學(xué)生全面掌握新能源汽車的技術(shù)和知識(shí)。
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