电动汽车概论（第2版）概论

电动汽车概论（第2版）概述学习目标●了解汽车对人类社会的贡献和负面影响●理解电动汽车的优势●理解发展电动汽车的意义●了解电动汽车发展的历史与展望●了解电动汽车尚存的问题及其它新能源汽车概述第一节发展电动汽车意义第二节电动汽车发展概况第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程

汽车是现代文明的重要标志，汽车已溶入了现代最先进的科学技术，汽车作为一种道路交通工具，在国防建设和人民生活等各方面均起着十分重要的作用。人力和畜力车

蒸汽机汽车电动汽车内燃机汽车第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程1.人力和畜力车

*人类最早使用的车辆

人类最早使用的车辆是用人拉的人力车，以及用马、牛、驴、骆驼等拉的畜力车。*对人类的贡献现代文明前，是人类生产和生活中的重要交通工具。即使是高度文明的当今社会，在一些边远的地区和某些场合，人力车和畜力车还在为人类服务。第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程2.蒸汽机汽车*人类最早使用的机动车

18世纪，蒸汽机的发明，使人类进入现代文明。以蒸汽机为动力的车辆被称之为“汽车”。*蒸汽机汽车的不足蒸汽机的效率较低，且车载燃料的储存量有限，车辆操控也很不方便，因此，这种以蒸汽机“汽车”并未得到广泛的应用。第一辆蒸气机车第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程3.电动汽车*第一辆蓄电池电动汽车

1881年，在法国巴黎街上出现了世界上第一辆以蓄电池为动力电源的电动汽车，法国工程师GustaveTrouve装配的三轮汽车所采用的电源是铅酸电池。◆第一辆电动汽车◆电动汽车的兴起◆电动汽车的衰落◆第一辆电动汽车最早的电动汽车第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程3.电动汽车*第一次电动汽车的兴起

到1890年全世界4200辆汽车中，38%电动汽车，40£¥蒸汽车，22%内燃机汽车。到了1911年，运营的电动出租汽车出现在巴黎和伦敦的街头，至1912年美国就有至少3.4万辆电动汽车运行。最早的电动汽车◆第一辆电动汽车◆电动汽车的兴起◆电动汽车的衰落◆电动汽车的兴起第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程3.电动汽车*第一次电动汽车的衰落由于石油的大量开采和内燃机的种种优越性，电动汽车渐渐被人们忽视。此后，电动汽车被燃油汽车所取代。最早的电动汽车◆第一辆电动汽车◆电动汽车的兴起◆电动汽车的衰落◆电动汽车的衰落第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程4.内燃机汽车*第一辆内燃机汽车

1886年，德国人卡尔·奔驰（KarlBenz）将一台四循环的内燃机安装在一辆三轮车后的车架上，通过链传动驱动后轮（图1－2）。这辆三轮汽车采用单缸四冲程汽油机，磁电机点火，用化油器进行油气混合，它是现代汽车的雏形。。◆第一辆内燃机汽车◆第一辆四轮汽车◆第一条汽车生产线◆第一辆内燃机汽车图1－2第一辆汽车第一辆内燃机汽车第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程4.内燃机汽车*第一辆四轮汽车

1886年，美国福特汽车公司创始人亨利·福特在1896年造出了他的第一辆4轮汽车，并于1908年推出了T型车。◆第一辆内燃机汽车◆第一辆四轮汽车◆第一条汽车生产线◆第一辆四轮汽车亨利·福特的T型汽车第一节发展电动汽车的意义一、汽车的发展过程4.内燃机汽车*第一条汽车生产线亨利·福特首创流水线生产，使汽车价格为大众接受，T型车共生产1500万辆，该纪录几十年后才被大众甲壳虫超过。◆第一辆内燃机汽车◆第一辆四轮汽车◆第一条汽车生产线◆第一条汽车生产线第一条汽车生产线此后100多年，汽车技术不断提高，使汽车油耗和污染降低、安全性和舒适性提高。第一节发展电动汽车的意义二、汽车对环境及石油资源的影响1.汽车废气排放的污染

在我国，由于汽车保有量的迅速上升，城市大气污染也已经明显由煤烟型污染转向煤烟和汽车尾气混合型，而在一些大城市的城区，则主要是汽车尾气污染。汽车废气排放污染物有一百多种，对人体危害最大的污染物是：CO、HC、NOx、SO2、碳微粒等。●汽车废气排放影响严重的污染物

汽车排出的污染物集中于离地面20～30m的空气中，而这些空间正是人类生活的区域。因此，汽车排放污染已成为城市中对人类造成危害的主要污染源。●汽车排放污染物集中的区域●我国空气污染情况严重第一节发展电动汽车的意义二、汽车对环境及石油资源的影响2.汽车噪声的污染汽车噪声会使人烦躁、疲倦、工作效率下降；干扰人们语言交流和通信联络；严重的汽车噪声污染，还会降低人的听力，使驾驶员反应时间加长而影响行车安全。汽车噪声是汽车第二公害，它随汽车发动机功率、汽车行驶速度及汽车流量的增加而增大，汽车噪声约占城市噪声的75%。●汽车噪声是汽车第二公害

汽车噪声源主要来自发动机噪声、整车噪声，发动机转速越高、车速越快，汽车发出的噪声也越大。●汽车噪声的来源●汽车噪声对人类的影响第一节发展电动汽车的意义二、汽车对环境及石油资源的影响3.燃油汽车加剧了石油资源短缺世界汽车的保有量超过10亿辆，国际能源机构（IEA）的统计数据表明，全球交通领域的石油消耗占总石油消耗的57％（美国达67％），我国汽车保有量已经突破了2亿辆，而其耗油量已接近全国成品油总量的60％。

汽车消耗的能源主要来自石油，而地球上的石油是有限且不可再生的资源。●汽车消耗了有限的石油资源2018年全球已探明的石油储量约为16966亿桶，即使还会有新的石油储量发现，但石油消耗量的不断增加，石油资源必将有枯竭的一天。●石油资源是人类短缺资源●汽车消耗石油资源占比上升加剧了石油资源短缺探求石油以外的汽车动力能源是二十一世纪人类迫切需要解决的问题。第一节发展电动汽车的意义二、汽车对环境及石油资源的影响4.汽车带来了道路交通事故车身结构充分考虑汽车发生碰撞时尽可能减小车内乘员受伤。

汽车道路交通事故也是人类必须面对的现实。每年约有数百万人遭受车祸伤害。●汽车交通事故威胁人类生命安全

道路交通事故是由人、车、路及交通环境等诸多因素的共同影响下发生的。●道路交通事故的引发因素●降低汽车道路交通事故的措施采用防滑控制、安全气囊等电控技术提高汽车安全性。

将人车路及交通环境为整体综合考虑：加强行人和驾驶员安全意识、改善道路交通环境、加强车辆安检与维护、完善交通管理措施等。第一节发展电动汽车的意义三、电动汽车的优势电动汽车的定义

电动汽车有别于在机场、码头、车站、仓库用的电动车、残疾人用车、高尔夫球场用车、观光游览车、电动叉车等电动车辆

电动汽车是一种从车载电源获得电力，用电动机驱动行驶的车辆，且与内燃机汽车有同样使用功能，必须满足道路交通安全法规各项要求的电动车辆。第一节发展电动汽车的意义三、电动汽车的优势1.缓解汽车对环境的污染电动汽车电动机的工作噪声很低，因此，用电动汽车替代内燃机汽车，可使城市的噪声污染明显下降。电动汽车电源的蓄电池、燃料电池等本身不排放有害气体。●电动汽车无有害气体排放蓄电池充电用电力发电可用水能、核能、风能、地热、潮汐等，即便是燃煤发电，排放有害气体也比汽车少，且电厂远离城区，对居民损害较少。●蓄电池充电零污染或少污染●电动汽车的电动机工作噪声低第一节发展电动汽车的意义三、电动汽车的优势2.摆脱汽车对石油资源的依赖电动汽车可不依赖石油资源，节省的大量石油可缓解其它依赖石油的化工原料日益匮乏的压力。

电动汽车用车载电源可用蓄电池、燃料电池、飞轮电池、太阳能电池等。●电动汽车车载电源电动汽车用蓄电池充电所需的电能可充分利用水能、核能、风能、地热、潮汐、太阳能等丰富的能源转的而来。●电动汽车可利用的能源●电动汽车可节省大量的石油资源第一节发展电动汽车的意义三、电动汽车的优势3.电动汽车可节约能源

在城市道路交通拥堵或在遇红灯等情况下临时停车时，纯电动汽车在其停驶时，电动机处于停机状态，不消耗能量。

电动汽车用蓄电池可利用晚间电网用电低俗对其进行充电，避免大量富余电力浪费，提高电网电能利用率。●蓄电池充电可提高电网用电能利用率

电动汽车可利用减速、制动和下坡时，将电动机转换为发电机，将行驶车辆的动能转换为电能，通过对蓄电池的充电回收汽车的动能，可进一步提高能量的利用率。●电动汽车可回收汽车的动能●电动汽车临时停车不消耗能量第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史1.电动汽车的第一次发展机遇◆发展的条件与环境◆最早的电动汽车◆发展的条件与环境◆电动汽车发展高峰◆电动汽车的衰落1859年法国著名物理学家普兰特（Plante）发明了第一块铅酸蓄电池，这给以后的电动汽车的实用化创造了必要的条件。●铅酸蓄电池的发明

由于当时蓄电池和电动机的发展相比内燃机更为成熟，蒸汽机汽车的性能和操控也难于让人接受，因而电动汽车就成了人们用来取代马车的首选。●电池和电动机技术成熟1）电动汽车发展的条件与环境第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史1.电动汽车的第一次发展机遇◆发展的条件与环境◆最早的电动汽车◆最早的电动汽车◆电动汽车发展高峰◆电动汽车的衰落1881年法国工程师GustaveTrouve组装的第一辆电动三轮汽车在巴黎的街道上出现。●最早的电动汽车

最早的电动汽车制造厂是由Morris和Salom拥有的电动客车和货车公司。●最早的电动汽车制造厂2）最早出现的电动汽车●最早的电动出租车

1897年，英国伦敦电动出租汽车公司生产了15辆电动出租车。第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史1.电动汽车的第一次发展机遇◆发展的条件与环境◆最早的电动汽车◆电动汽车发展高峰◆电动汽车的衰落

电动汽车最盛时期是在19世纪末，1890年，电动大客车已在法国巴黎，英国伦敦街道上行驶。●电动汽车最盛时期

1899年法国人考门·吉纳驾驶一辆44kW双电动机为动力的后轮驱动电动汽车，创造了时速106km的记录。●跑得最快的电动汽车3）电动汽车发展的高峰●美国电动汽车的产量

1899年美国生产了1575辆电动汽车，而当时的内燃机汽车却只有936辆；1915年，美国的电动汽车年产量达到了5000辆。◆电动汽车发展高峰第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史1.电动汽车的第一次发展机遇◆发展的条件与环境◆最早的电动汽车◆电动汽车发展高峰◆电动汽车的衰落4）电动汽车的衰落

20世纪30年代末，电动汽车被无情地淘汰了。原因是：电动汽车的性能较差而成本太高；内燃机汽车性能不断提高，价格降低，加上廉价石油又降低了汽车的使用成本。◆电动汽车的衰落第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史2.电动汽车的第二次发展机遇◆发展的机遇◆发展的情况◆又遭遇冷落1）电动汽车的机遇20世纪70年代，世界性的能源危机和石油短缺使电动汽车重新获得生机，人们又想起了可不用石油资源的电动汽车。◆发展的机遇第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史2.电动汽车的第二次发展机遇◆发展的机遇◆发展的情况◆又遭遇冷落2）电动汽车的发展情况除汽车工业发达国家如美国、英国、法国、德国、意大利和日本都开始发展电动汽车外，澳大利亚、比利时、巴西、瑞士和前苏联等许多国家都开始研发和生产电动汽车。◆发展的情况第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史2.电动汽车的第二次发展机遇◆发展的机遇◆发展的情况◆又遭遇冷落3）电动汽车又遭遇冷落由于石油价格在20世纪70年代末开始下跌，能源危机和石油短缺问题已不再严重。因此，电动汽车又遭遇了冷落，电动汽车的发展再次走入低谷。◆又遭遇冷落第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史3.电动汽车的第三次发展机遇◆发展的机遇◆发展的情况◆未来的展望1）电动汽车迎来新的发展机遇

20世纪80年代以来，汽车保有量不断增加，汽车废气污染对人类健康的影响及石油资源短缺矛盾日益突出，电动汽车又被人们重视，并进入了较快的发展时期。◆发展的机遇第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史3.电动汽车的第三次发展机遇◆发展的机遇◆发展的情况◆未来的展望2）电动汽车发展的情况

世界各大汽车公司纷纷投入人力和资金，研究与开发新型电动机汽车，许多国家政府也都推出相关的政策，支持和鼓励电动汽车的开发和使用，使得新的电动汽车不断涌现，电动汽车的保有量也在不断地增加。◆发展的情况第二节电动汽车发展概况一、电动汽车的发展历史3.电动汽车的第三次发展机遇◆发展的机遇◆发展的情况◆未来的展望3）电动汽车的展望随着电动汽车关键技术难题的解决，电动汽车技术性能提高，电动汽车制造和使用成本降低，电动汽车必将取代内燃机汽车。◆未来的展望第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状

特斯拉纯电动汽车采用锂离子能量存储系统，一次充电后的续驶里程可达400km以上，配备制动能量回馈系统，其动力性、安全性和舒适性可与中高级内燃机汽车相媲美。1.纯电动汽车例1特斯拉（TeslaRoadster）纯电动汽车特斯拉ModelX90D车型0~100km/h的加速时间为4.8s，最大续驶里程为414km。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状1.纯电动汽车例2丰田RAV－4电动轿车丰田RAV－4电动轿车为5座电动轿车，采用镍氢电池，最高车速为125km/h,最大爬坡度28%，一次充电行驶里程215km（10工况）。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状1.纯电动汽车例3比亚迪e6纯电动汽车

该车采用自主研发和生产的ETPOWER铁电池，电池容量达57Kw.h，最高车速可达160km/h以上,续驶里程达300km，在60km/h等速的情况下续驶里程可达到400km，电池的充电时间为1.5h(快充)/８h(慢充)。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状1.纯电动汽车例4帝豪EV450纯电动汽车

吉利汽车公司推出纯电动中级轿车,用三元锂离子电池,驱动电动机为永磁式同步电动机，最高车速达140km/h，0~100km加速时间为9.3s，综合(NEDC)工况续驶里程400km，60km/h等速行驶工况下续驶里程450km以上，充电时间为30min(60kW快充30％~80％)/9h(慢充)。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状1.纯电动汽车例5中车电动TEG6106BEV13纯电动公交车

采用294.9A.h的磷酸铁锂动力电池，电动机的功率为150kw,最高车速为69km/h，续驶里程达520km第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状2.混合动力电动汽车例1丰田普锐斯Prius混合动力轿车

第一代Prius为混联式驱动，采用排量为1.5升（45kw）的汽油发动机、30kw永磁无刷直流电机、密封的镍氢电池。◆配置情况◆配置情况◆性能特点◆使用情况第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状2.混合动力电动汽车例1丰田普锐斯Prius混合动力轿车

在10－15工况下油耗为3.57L/100km，CO、NOx和HC的排放水平仅相当于日本现行法规的1/10；CO2的排放量相当于普通汽车的1/2。这种5座轿车最高车速为140km/h。◆配置情况◆性能特点◆使用情况◆性能特点第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状2.混合动力电动汽车例1丰田普锐斯Prius混合动力轿车

Prius在1997年投入商业化生产，2009年就推出第三代，是目前世界上量销量最大的混合动力电动汽车，我国一汽丰田也引进生产Prius混合动力轿车。◆配置情况◆性能特点◆使用情况◆使用情况第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状2.混合动力电动汽车例2通用雪佛兰Volt插电式混合动力电动汽车

该车配置120kW电动机、锂离子电池，1L3缸发动机主要用于驱动发电机对蓄电池进行充电，以增加电动汽车的续驶里程。纯电动模式可行驶64km，而当发动机持续工作时，其续驶里程则与汽车油箱的容量相关。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状2.混合动力电动汽车例3城市混合动力公交车EQ6121HEV

该车由东风电动汽车股份有限公司生产，已在武汉市公交线路营运多年。配备AMT机械式自动变速器，CAN总线通信，可载客80人，最高车速达80km/h，最大爬坡度达20％，减少温室气体排放30％，降低油耗20～30％。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状3.燃料电池电动汽车例1奔驰新B-ClassF-CELL燃料电池电动汽车

该车采用新型燃料电池，电池容量为1.4kW.h，最大功率100kW，峰值扭矩能达到291N.m。氢燃料储满的续驶里程可以达到400km，城市路况则可行驶100km，行驶一百公里的成本仅仅相当于消耗3.3L燃油的水平。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状3.燃料电池电动汽车例2日本本田公司研发的燃料电池电动车FCXClarity

该燃料电池电动汽车具有-30℃低温启动能力。是一款具有真正实用价值的终极环保车型。该电动汽车采用100kw永磁式交流电动机，高压气罐储气（350大气压），容量171L。最高车速160km，续驶里程570km。辅助储能装置配备锂离子电池。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状3.燃料电池电动汽车例3北京现代ix35紧凑型SUV的氢/电版车型

北京现代ix35紧凑型SUV的氢/电版车型—ix35燃料电池电动车(图1-19)，在2015年投放市场。ix35FCEV的动力是100kW电动机，其能量主要由两个高压储氢罐提供。续驶里程可达650km。第二节电动汽车发展概况二、电动汽车的现状3.燃料电池电动汽车例4福田欧V氢燃料客车

该车最高车速可达到80km，一次加氢量为20kg，每天行驶5h，可持续行驶240km以上。而以高压氢气为车辆能源的上海燃料电池公交客车，最大乘员数66，最高车速78km/h，最大爬坡度16%，0～50km/h加速时间22s，续驶里程≥200km。第二节电动汽车发展概况三、电动汽车的展望1.电动汽车发展前景1）

电动汽车的产业化*国外：美、法、日、德、英、意、瑞等国家都已率先跨入电动汽车产业化、商品化的行列，并将逐步扩大电动汽车在整个汽车中的比例。◆电动汽车产业化◆电动汽车产业化◆电动汽车保有量*我国：我国电动汽车已经实现了“弯道超车”，电动汽车的产业化率已经走在世界的前列。第二节电动汽车发展概况三、电动汽车的展望1.电动汽车发展前景2）

电动汽车的保有量*国外：美、各类电动汽车的占比逐年提高，一些国家更是提出了2030年或2040年禁止燃油汽车出厂或上路的设想。◆电动汽车产业化◆电动汽车保有量*我国：我国2020年纯电动汽车的保有量就达2000万辆。目前我国电动汽车保有量世界第一，预期2030年电动汽车保有量将达50%◆电动汽车保有量第二节电动汽车发展概况三、电动汽车的展望2.电动汽车发展方向1）

混合动力电动汽车

*混合动力电动汽车曾是保有量最多的电动汽车，但只是纯电动汽车的过渡。

*混合动力电动汽车通常使用内燃机作为汽车动力源之一，仍不能零排放、仍需消耗石油资源。

*普通混合动力电动汽车逐渐退出政策支持，中期发展插电式混合动力电动汽车。第二节电动汽车发展概况三、电动汽车的展望2.电动汽车发展方向2）

纯电动汽车和燃料电池电动汽车

*纯电动汽车是目前保有量最多的电动汽车，也是今后重点研究发展的电动汽车。

*燃料电池电动汽车是目前实用率最低的电动汽车，但由于其可实现零排放、不依赖石油资源等特点，