纯电动汽车技术
• 我国纯电动汽车的发展
• 2006年10月我国再一次将电动汽车项目列入国 家“十一五863”重大专项计划。投入11亿元人 民币，重点对混合动力电动汽车的产业化技术 和燃料电池电动汽车技术进行研究，力求对关 键技术的突破。 • 2008年6月国家“十一五863”计划将plug-in混 合动力电动汽车和混合动力系统的关键部件动 力耦合装置列入发展计划，进一步推动电动汽 车技术的深入发展。
混合动力电动汽车技术
• 混合动力电动汽车的技术特点
与传统的燃油汽车和电动汽车相比具有的特点：
4. 制动能量回收系统进一步节省了能源，根据工况不 同，可降低油耗10%--20%；并提高制动系统的可靠 性和延长制动器的使用寿命。 由于电池处于浅冲浅放状态，提高了电池使用寿命， 降低了使用成本。 大大增加了技术难度，主要是电动机、发电机、附 加动力单元、动力耦合装置、电池与管理系统和制 动能量回收的协调控制难度。
德国：1992年在吕根岛（Rugen）对64辆电动车进行了4年的应
用试验；1995年电动车保有量为4400台，是当时世界上电动汽车 保有量最多的国家。
纯电动汽车技术
• 我国纯电动汽车的发展
• 90年代初，我国将电动汽车的研究开发首次列入国家 “八五”科技攻关计划，国家计委、科委、经贸委、 国防科工委都对电动汽车研究给予支持。在电动汽车 及其电池、电机与控制器、充电系统、电子监控系统 等方面取得了阶段性成果。 • “九五”期间，国家科委将电动汽车列入国家重大科 技产业工程项目，包括：电动概念车的开发；电动改 装车的研制；电动汽车运行示范区的建设；电池、电 机、充电技术等关键技术的研究和有关电动汽车的政 策、法规、标准的制定等。
纯电动汽车技术
• 纯电动汽车产业化的困难
• 电池性能差 ：电池比能量低、寿命短、充电速度慢
和价格贵是纯电动汽车不能推广应用的主要原因，此 外电池还存在安全性问题。
• 动力性能差、运输效率低 ：由于电池存电量小，
一般电机功率也小，导致纯电动汽车最高车速、加速 能力、爬坡能力均较燃油汽车差，续驶里程短，运输 效率也低。
国三大汽车（通用、福特、克莱斯勒）公司与政府合作联合攻关 研制电动汽车的关键部件----电池，至今镍氢电池性能已基本达标， 但价格仍较贵，已投入小批量商业化生产。其他电池（锂离子和 锂聚合物等）虽取得很大进展，但尚缺乏商业化生产的基础。 1998年2%和2001年5%电动汽车化的规定已放弃，2003年8% 电动汽车的比例未能实现。目前基本放弃了纯电动汽车的产业开 发计划，改做PLUG-IN混合动力电动汽车。 对电动汽车的购买者给予10%的补贴，2000年美国加州销售 3750台电动汽车。
概 述 • 电动汽车的种类
• 燃料电池电动汽车：英文名称为Fuel Cell
Electric Vehicle，简称：FCEV，是指以燃料电池为动 力发电机的混合动力电动汽车。
• 其他电动汽车：最近几年出现的电动汽车，如：
Plug-in混合动力电动汽车和低速小型电动汽车等
电动汽车技术
• 发展电动汽车的意义
电动汽车技术
清华汽车工程开发研究院 汽车安全与节能国家重点实验室 清华大学汽车工程系
宋 健
电动汽车技术
1. 2. 3. 4. 5. 6. 概述 发展电动汽车的意义 纯电动汽车技术 混合动力电动汽车技术 燃料电池电动汽车技术 结论
电动汽车技术
• 概述
1. 电动汽车的定义 2. 电动汽车的发展史 3. 电动汽车的种类：
纯电动汽车； 混合动力电动汽车； 燃料电池电动汽车； 其他电动汽车
概 述
• 电动汽车的定义
“电动汽车”一般的理解为：从车载电源上获得电 力，以电机驱动，满足道路安全法规对汽车的各项要 求，并获准在正规道路上行驶的车辆。 电动汽车一般由以下基本构件组成： 车载电源 驱动电机与控制器 汽车底盘和车身
概 述
纯电动汽车技术
• 国外纯电动汽车的应用
日本：石油基本依赖进口，油价很贵；1971年将电动汽车列入
政府研究计划，1976年在通产省下设立电动车辆协会；1991年东 京电力公司采用镍镉电池研制出时速达176公里，续驶里程548公 里（40Km/h等速）的电动汽车。1996年丰田、本田汽车公司研 制的电动汽车进入小批量生产，销售到美国加州。
• 减少汽车对环境的污染
电动汽车减少的污染：
• 纯电动汽车：行驶中基本无污染 • 混合动力电动汽车：可减少污染80%。 • 燃料电池电动汽车：行驶中基本无污染
发展电动汽车的意义
• 提高能源利用效率
• 纯电动汽车：以石油为例，以原油为起点，根据日本能源
研究所的研究结论： 传统的燃油汽车（汽油）经过石油精练、运输、加油和内燃 机转化后传到汽车车轮的有效能量占原油能量的12%；（柴油 15%） 纯电动汽车经过原油粗炼、发电厂发电、电力输送、电池充 电、经电机将动力传至车轮的有效能源利用率为14%。 电动车的能源利用率较燃油(汽油)汽车高2个百分点。
• 混合动力电动汽车：混合动力电动汽车一般比传统的燃
油（汽油）汽车节油40%---50%。若按40%计算，有效能源利用 率为20%，较传统燃油汽车高8个百分点。
发展电动汽车的意义
• 提高能源利用效率
• 燃料电池电动汽车：燃料电池将氢气和氧气转化为电力
的效率最高为60%。若采用重整气体（如：甲烷、甲醇乙醇等）， 以重整气体为起点，经运输、燃料电池发电、DC--DC转换、燃 料电池发动机的消耗、电动机将动力传至车轮的有效能源利用率 为20%。注意，这里未考虑重整气体制备过程的能量损失。若将 这部分能量损失考虑在内，燃料电池的有效能源利用率为15%左 右。 • 综上所述：混合动力电动汽车的有效能源利用率最高。
2.
3.
我国纯电动汽车的发展
纯电动汽车产业化的困难
纯电动汽车技术
• 国外纯电动汽车的应用
法国：全球最积极研制、推广纯电动汽车的国家之一。
电力的75%来自核能，15%来自水电；石油基本依赖 进口，油价是美国的4倍；国家对购买电动汽车给予补 贴。
纯电动汽车技术
• 国外纯电动汽车的应用
美国：1973年将开发研制电动汽车列入国家研究计划；1991年美
• 电动汽车的发展史
• 1873年，英国人Robert Davidson 采用铁锌电 池（一次电池）将马车改造成了第一辆三轮电 动车。所以电动车较汽车(1886年)早了13年。 • 1881年，法国人Gustav Trouve 第一次采用铅 酸电池（二次电池）造成了电动汽车。 • 1882年法国人制造了可乘50人的电动汽车。 • 1886年伦敦出现了电动公共汽车。
混合动力电动汽车技术
• 混合动力电动汽车的技术特点
与传统的燃油汽车和电动汽车 相比具有的特点：
３、 附加动力单元主要工作在最佳工况点附近，比传 统内燃机汽车需在低速、高速、怠速和高负荷变工 况运行时的废气排放相比，可达到超低排放水平， 一般，较传统内燃机汽车降低排放80%左右。同时， 由于附加动力单元主要工作在最佳工况点附近，降 低了油耗30%（汽油机）左右。专用发动机节能可 达40%。
驶80mile)。而能达到此目标的唯一选择就是混合动力电动汽车。
混合动力电动汽车技术
• 混合动力电动汽车的技术特点
混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle，简称HEV)是 将电动单元与附加动力单元(Auxiliary Power Unit，简称APU) 合用到一辆车上。这个附加动力单元可以是一个燃烧(或消耗)某 种燃料的发动机或动力发电机组。燃料可以是汽油、柴油等汽车 的传统燃料，也可以是甲醇、乙醇、液化石油气、天然气、氢气
概 述 • 电动汽车的发展史
• 1889年，法国人制造的电动汽车时速达 106公里，创当时汽车时速的世界纪录。 • 1900年，美国汽车产量4195辆。其中电 动汽车1575辆，蒸汽汽车1684辆，燃油 汽车936辆。电动汽车较燃油汽车比例还 大。 • 1920年，美国的公路上已基本见不到电 动汽车了。
1. 减少汽车对环境的污染
2. 提高能源利用效率
3. 使汽车的能源结构多样化
发展电动汽车的意义
• 减少汽车对环境的污染
汽车对环境的污染：
美国：大气污染物的42%来自汽车的排放，其
中CO 66%、HC 31%、NOX 43%、微粒 17%、 SO2 3%、CO2 20%、Pb37%。每年因大气污 染造成损失2290亿美圆。
磷酸铁锂电池或许是突破口？
物理电池 小型低速电动汽车具有应用前景
电动汽车技术
• 混合动力电动汽车技动汽车的技术特点
3. 四种混合动力系统 4. 混合动力电动汽车的发展前景
混合动力电动汽车技术
• 混合动力电动汽车简介
• 混合动力电动汽车是在纯电动汽车遇到巨大技术障碍时的产物。 • 混合动力电动汽车源自于美国总统克林顿亲自倡导和支持的“新 一代汽车合作伙伴”计划(Partnership for a New Generation of Vehicles，简称PNGV)，开始于1993年9月，参加该项目的有8 个美国联邦政府机构，众多的国家实验室、大学研究机构、通用、 福特、克莱斯勤三大汽车公司，上千个汽车零部件供应商等企业 部门。该计划的目标是到2004 年研制并投产一种性能与现在传 统的发动机排量在2.8－3.0 L左右的中级轿车相同，而排放的水 平达到超低排放水平，燃料消耗量达到百公里3 L(即1 加仑汽油行
纯电动汽车技术
• 纯电动汽车产业化的困难
• 成本高、价格贵：一般纯电动汽车的制造成本是同级别燃油
车的2---3倍（主要是电池贵）；使用成本综合了电池的使用成本 后，在目前的油价下较燃油汽车贵。
• 基础设施缺乏：社会上缺乏电动汽车充电站和电动汽车的维
修、培训人员等。 全世界纯电动汽车保有量只有15000台左右（不包括小型低 速电动车）。