走进“新”能源汽车世界

走进“新”能源汽车的世界章桐同济大学2015.5全球的挑战汽车动力系统技术的未来国外新能源汽车发展现状

国内新能源汽车发展现状中国新能源汽车之路内容今天模式的道路交通运输（Mobility)是不可持续的！！！道路交通安全城市污染温室气体排放人口集中对化石能源的依赖交通运输的成本挑战全球面临的挑战4来源：2035世界能源展望，BP可持续发展–节能减排GDP与能源能源与CO2排放EnergieEnergieCO2总体上，虽然技术上的不断进步将会控制能源消费增长幅度，但能源消费依然与GDP增长成正相关温室气体效应：碳排放总量的减少关键取决于降低能源需求5来源：《中国汽车工业年鉴》

,《中国汽车工业产销快讯》2014年No.11中国汽车产量国家开发轿车价格

乘用车超过商用车

世界产销第一大国

年产销增长率回到两位数

2014:24Mio.(vorlaeufig)万辆6来源：《中国机动车污染防治年报》，环境保护部;《2013年国民经济和社会发展统计公报》，国家统计局全国有31个城市的汽车数量超过100万辆；8个城市超过200万辆(北京，天津，成都，深圳，上海，广州，苏州，杭州)1个城市超过500万辆

(北京)中国汽车保有量7世界平均水平备注：南非为2010年数据，加拿大为2011年数据，其它国家为2012年数据来源：《中国汽车技术发展报告》，中国汽车工程学会汽车的普及率8一次能源利用中的石油的比重来源：《中国汽车技术发展报告》，中国汽车工程学会一次能源利用结构，2012年中国能源结构9来源：《中国汽车技术发展报告》，

中国汽车工程学会

1993年起，中国成为石油净进口国

2000年相比2012年,石油进口年均增长:11.85%能源安全新型（new/alternative）汽车动力系统新型动力系统传统发动机的技术进步减少进排气损失热效率的提高排量的有效利用减少内部摩擦力新型燃料技术混合/灵活燃料比如：汽油掺酒精双燃料汽油/柴油和LNG汽油/柴油和CNG汽油/柴油和LPG新型（替代）燃料

LNG

CNG

LPGLNG=液化天然气CNG=压缩天然气LPG=液化石油气酒精二甲醚植物油新能源汽车电动汽车新型驱动技术燃料电池汽车纯电动汽车（蓄电池)油-电混合汽车强混合串联式并联式功率耦合弱混合启动/发电机(ISG)发动机轴线装带增程器的纯电动汽车启动/发电机(ISG)发动机侧面装插电式混合汽车串联式（增程器）并联式功率耦合纯电动汽车

TeslaModelS

MitshubishiMiEV

NissanLeaf荣威E50纯电动汽车比亚迪e6北汽E150增程器（电源）带增程器的纯电动汽车增程器：蓄电池（大容量）内燃发电机燃料电池系统（包括供氢系统）纯电动汽车雪佛兰VOLT变速箱ISGCombustionEngineWheelsGeneratorBatteryElectric

DriveSystemI4EngineWheels

Trans-missionElectricMotorBatteryClutchCombustionEngineWheelsElectricMotorBatteryGeneratorMotorPlanetarygearsetDrivingaxleratio(fixed)串联式并联式功率耦合式（混联式）油-电混合动力汽车ISG-发动机轴线装ISG-发动机侧面装丰田PRIUS油-电混合插电式混合动力汽车插电式混合动力汽车蓄电池重量增加：100-200kg纯电动里程：20-60km制造成本增加：30000–50000元运行成本减少：60–80%比亚迪-秦荣威550插电混合燃料电池系统&车载供氢系统燃料电池汽车~=DC/AC电机控制器DC/DC直流直流变换器驱动电机DC/AC燃料电池发动机高压储氢~=锂离子动力蓄电池组==燃料电池汽车Anode（阳极）H22H++2e-

Cathode（阴极）½O2+2H++2e-H2O化学反应方程式H2+½O2H2O燃料电池汽车-中国造2008奥运会2010世博会2014燃料电池全国行2014年11月18日：丰田“MIRAI”丰田FCV：2002:FCHV(12/2002)在美国和日本试点；2005：FCHV（7/2005）日本车型公告许可；2008：FCHV-adv(6/2008)完成所有路试功率：114PS155PS,3.1KW/L最高速度：175km/h加速：9.6s(0–100km/h)氢气：70Mpa续驶里程：650km加氢时间：3Min燃料电池汽车–全球第一款商品车Toyota的

“未来”MiRai燃料电池汽车Toyota的

“未来”MiRai燃料电池汽车驱动电气化内燃机效率:<35%电池/电机效率：>70%（电池80%，电机95%）汽车动力系统技术的未来2.行驶工况1.能源的转换制动能量的回收蓄电池的引入，驱动电动化典型城市行驶工况牵引与制动能量消耗油箱100%内燃机28%变速传动90%油井100%25%NEDC行驶工况内燃机汽车油箱100%内燃机*34%变速传动90%30%混合动力汽车油井100%蓄电池95%电机/逆变器84%变速传动95%油井100%75%纯电动汽车蓄电池充电效率85%24%燃料电池55%电机/逆变器84%变速传动95%油井100%44%燃料电池汽车制氢-分配：65%采油-炼制-分配：85%21%28%25%火力发电效率40%采油-炼制-分配：85%蓄电池95%电机/逆变器84%汽车动力系统技术的未来驱动电气化传统的制氢方法目前世界氢气总产量的96%来源于石油、煤、天然气等化石燃料，4%来自电解水。未来的制氢方法天然气重整制氢，甲醇重整制氢，煤气化制氢，水电解制氢，太阳能制氢，生物质能制氢能源的多元化氢气：车载氢气瓶：氢气供应需建立，压缩氢气容量相当，加注时间短整体的汽车工业/燃料的供给体系：理想的统一的能源载体：电，氢气，？？？汽车动力系统技术的未来汽油，柴油煤气天然气酒精生物燃料……太阳光风力水力，潮汐电：车载电池：电网架构已存，电池容量有限，充电时间较长驱动电气化和能源多元化是未来汽车发展方向!汽车动力系统技术的未来面对环境污染以及能量来源多样性，现代汽车发展的电动化成为必然趋势。燃料效率/CO2排放有害排放（CO2/HC+NOx）电动汽车技术路线比较长途郊区城市燃料电池纯电动内燃机油-电混合插电式/增程器动力系统汽/柴油汽车增程式油电混合动力汽车纯电动汽车燃料电池汽车总布置能量存储和重量油箱 45kg油箱,电池(14,6kWh)180kg纯电动里程=70km电池(100kWh)830kg

纯电动里程=500km氢气瓶,电池(1,4kWh)131kg纯电动里程=600km能量转换和重量内燃机,变速箱215kg电动机,变速箱,变换器内燃机,发电机,变换器275kg电动机,变速箱,变换器 147kg电动机,变换器,变速箱,

氢气控制器，直流变换器燃料电池系统276kg动力系统重量 257kg

455kg

977kg

407kg动力系统体积125L319L760L

480L由于电池重量原因，具有500公里续驶里程的纯电动汽车是不合理的！！！电动汽车技术路线比较石油有机生物质煤炭天然气核能水，风，阳光能石油有机生物质煤炭天然气核能水，风，阳光能电力氢气电机蓄电池氢瓶氢氧还原电解水电动汽车：蓄电池-燃料电池燃料电池电动汽车技术路线比较国外新能源汽车发展现状（包括插电式混合动力）

混合动力汽车已经大规模走向市场化：弱混合基本普及在所有车型；中度混合开始在中级和普通车型推广；强混合主要出现在中高端车型；插电式混合动力汽车增长超越传统式混合动力。丰田在混动车领域居于领导地位，普锐斯油电混合动力车目前在同类中销量第一，并且一度能够跻身所有车型中全球最畅销前三名。通用VOLT增程式插电混合动力汽车表现不俗。混合动力汽车：

规模化走向市场

纯电动车在小型，特种及高端车型开始突破日产聆风开始全球推广；2013年，特斯拉全球销量2.23万辆。特斯拉预计，2014年，ModelS的销售量将超过3.5万辆，产量将从目前的每周600辆上升至每周约1000辆。宝马i3于2013年11月中旬上市，在德国的销量仅为121台（EagleAid的统计），整个西欧的销量超过400台，市场反应较为平淡。尽管宝马i3的上市并未出现之前预计的火热场面，但宝马i3正式上市前预订情况良好，客户主要来自车队和示范经销商，西欧市场截至11月底的累计登记注册销量也基本达成今年的目标。预计未来宝马i3将会像特斯拉汽车公司一样缓慢提升产量。

纯电动汽车：

差异化市场起步市场表现：

美国：2013年电动车销量大幅增长84%逾9.6万辆，尽管电动汽车在整体汽车市场中仅占据一小部分，但是却呈现出持续上升的趋势。在这9.6万辆总销量当中，插电式混合动力车销量占大部分，为4.9万辆，同比增长27%；纯电动车销量为4.76万，同比增长24.1%。另一方面，传统混合动力车型2013年销量达48.94万辆，提高15.3%。丰田2013年仍然在混合动力车领域处于领先地位，市场占有率高达60%。虽然不断完善的电池技术对于电动汽车的大规模普及贡献巨大，但2013年销量提升最主要的原因还是车价降低。去年几乎全部的车企都降低了电动汽车的售价。日产聆风降价18%，通用为雪佛兰沃蓝达降价5000美元。

混合动力/纯电动汽车：技术完善，成本降低特斯拉在美国市场发展的重要因素是其自建的太阳能充电站网络，基本满足了当地消费者的日常使用需求。据悉，ModelS充电后，其时速可以达到100公里/小时，而且充电30分钟便可使车辆具备时速达到60英里/小时的情况下，行驶3个小时的续航时间。彼时，特斯拉公司曾表示计划将这种网络从全美延展到欧洲和亚洲地区，在2015年前在全球范围内启动超过100个超级充电站。但和传统充电站网络一样，自建太阳能充电站网络同样需要得到中国政府的许可，再加上选址、建设周期等问题，即使特斯拉获得了在一线城市自建太阳能充电站网络的资格，在近期也无法搭建出可供消费者使用的充电网络。就目前太阳能充电网络在国内的建设情况来看，基本上为单个电站，和网络化相距甚远。基础设施仍然制约着电动汽车的大规模市场化2013年1月24日，丰田汽车和宝马集团签订约束性协议，联合开发一款基础性燃料电池车系统，不仅包括燃料电池电堆及系统，也包括氢气储存单元、电机等。丰田表示计划在2020年前后将合作开发的燃料电池车投入市场。2013年1月28日，戴姆勒、福特和雷诺-日产签订了三方协议，未来将联合开发一款通用燃料电池系统，加速推广零排放技术，并大幅削减成本开支。预计第一款价格可承受的燃料电池新车将在2017年问世。2013年2月26日，现代汽车公司旗下的ix35燃料电池车在蔚山工厂首批量产下线。现代汽车成为全球首个批量生产零排放氢燃料电池车的企业。燃料电池汽车：全球联合行动计划2009年，戴姆勒、福特、通用、丰田、本田和现代汽车6个世界主要汽车公司签署备忘录，持续开展燃料电池汽车研发，计划于2015大力推广燃料电池汽车，并快速形成几十万辆燃料电池汽车保有量。丰田集团研发总裁SoichiroOkudaira近日表示，丰田将在2015年上市新一代燃料电池车，该车燃料电池系统造价将只有2007年的1/20（5万美金），到2020年甚至将进一步减至1/100。2015年将向市场推出5000-10000辆。国内新能源汽车发展现状新能源汽车研发战略：三横三纵三大平台

乘用车客车专用车混合动力34330

插电式混合动力1

纯电动96275194燃料电池63

数据准确性有待核实纯电动客车的数据包含3个客车底盘；纯电动专用车数据包含5个载货汽车底盘2009–2013年工信部公告车型

（节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录第1批~第52批，2009年8月~2013年）939

乘用车客车专用车2013年2012年2011年2010年2009年2013年2012年2011年2010年2009年2013年2012年2011年2010年2009年纯电动1431296354759114137172416811360807852035187273116760插电式混合动力

混合动力845984542407263857696146651451929741585

2009~2013年新能源汽车产量

（节能与新能源汽车网数据汇总）数据准确性有待核实纯电动车含上公告的铅酸电池电动车新能源汽车：

发展战略技术平台一体化：纯电驱动：重点推进纯电动和插电式混合动力车型开发两头挤：

公交客车，城市交通小轿车产业化推进三步走：

1.公共领域优先示范

2.示范范围进一步扩大

3.产业化节能，减排，产业转型！自十二五（2010-2015年）以来，2014年工信部公告车型

（节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录第53批~第57批，2014年1~5月底）据工信部发布的《节能与新能源汽车示范推广车型推荐目录》统计，截至2014年6月，《推荐目录》共发布6批169款车型，其中纯电动车型125个，插电式车型44个，全部为新能源车型。在混动车型骤减至零的情况下，《推荐目录》车型数量不减反增，较去年同期增加24.2%，新能源汽车抢滩之快令人吃惊。看来在补贴没有惠及传统混合动力车型的市场环境下，车企已经不会把精力投放到混合动力车的研发和生产中。2014年乘用车客车专用车插电式混合动力143

纯电动167831数据准确性有待核实2014年新能源汽车产量（截至2014年5月底）

（节能与新能源汽车网数据汇总）2014年乘用车进口乘用车客车专用车纯电动96875981175372插电式混合动力30822849混合动力33789342856数据准确性有待核实从月均500到月均不足200，混动客车产量骤减。今年前5个月，国内生产传统混合动力乘用车及客车共计不足4000辆，同比去年前五个月产量减少46%。其中混合动力乘用车产量3042辆，但90%以上都是合资企业生产的国外品牌混合动力乘用车，自主品牌车企在混动乘用车方面显然也基本放弃了努力。而在国家“十城千辆”第一阶段表现突出的混合动力客车，前5个月仅生产了856辆，同比去年同期减产81%，而2014年前五个月月均170余辆与2012年月均480辆和2013年月均524已不可同日而语。2014年新能源汽车产量（截至2014年5月底）

（节能与新能源汽车网数据汇总）技术不成熟，成本高，基础设施不完善。市场表现：总量小，增量大：2014年头5个月，中国新能源汽车同比增长45.6%；2013年中国新能源汽车销售1.76万辆，同比增长了37.9%，其中纯电动销售14604辆，插电式混合动力销售3038辆。2013年中国汽车总销量为2198.41万辆，分别同比增长14.78%和13.8%。焦点问题：新能源汽车市场化推广之瓶颈示范项目：地方保护，政策各异：领导思路不同，发展战略不同；地方财力不同，支持力度不同；地方产业不同，技术路线，产品水平不同；地方市场不同，商业化，市场化模式不同；中国新能源汽车之路节能减排----市场化的推广----混合动力优先产业转型升级----掌握核心技术----纯电驱动发展战略（两个角度）高标准电动汽车----国外产品的竞争，高额的投入（技术，时间）低标准电动汽车----市场化商业模式，社会化的综合管理发展途径（两种模式）中国新能源汽车发展的思考插电式混合动力高-低产品并举,抢占市场地位

在今后几年内，每年汽车增长量将达到3千5百万

至4千万辆；

汽车保有量在2020年将达到25亿辆.(前提:GDP年增长率7%).挑战与机遇规划引导标准引导措施推动一个可持续的汽车工业的发展>>节能,减排明确发展方向，引导企业开发节能与新能源汽车，多渠道，多手段推进节能减排。用标准引导企业在节能与新能源汽车方面不断取得进步强化政府管理，鼓励消费者使用节能与新能源汽车，强制高污染车型退市。开发替代能源汽车EV,HEV,PHEV,FCV,煤气,天然气,…乙醇,甲醇,…发展节能汽车新技术新布局小排量，小型化柴油车…低摩擦轻量化设计优化电子控制…节约用油智能交通驾驶习惯合理使用…节能减排战略继2013年12月公布了28个城市或区域作为首批新能源汽车推广应用城市名单后，日前，财政部、科技部、工信部、发改委等四部委又批复了12个城市或区域作为第二批推广城市名单。截止目前，共有40个城市或区域入选新能源汽车推广应用城市名单。推广城市总数达到了86个，计划推广总数超过33万辆。新能源汽车推广战略：四部委联合推动北京：35000，深圳：35000天津：12000，上海：10000……地方政府补贴，降低购买成本2014年2月25日，上海也公布了《关于发布第五批上海市私人购买新能源汽车补贴试点车型产品信息的通知》，北汽E150、比亚迪两款车型入围。在上述这两款车型加入后，上海已经有上汽荣威E50、上海通用赛欧SPRINGO、奇瑞瑞麟电动车、江淮iEV4电动汽车等9款新能源示范运行车型。《北京市新能源汽车目录》正式公布，入围企业共5家，分别为江淮汽车、北京汽车、比亚迪、华晨宝马、长安汽车。同时，北汽E150、比亚迪E6两款车型已完成验证测试，成为首批示范推广车型，可供市民购买。根据北京市经信委发布的数据，截至2月25日，共有6家新能源小客车生产企业的8款产品提出入围申请。国内新能源汽车充电桩建设计划再度提速：