畢業(yè)論文-淺談新能源汽車發(fā)展.doc

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1、 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 學(xué) 院 上海工程技術(shù)大學(xué) 專 業(yè) 交通運輸（汽車工程） 屆 別 2015屆 題 目 淺談新能源汽車發(fā)展 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 目錄摘要 - 1一.新能源汽車的發(fā)展背景分析- 1二.新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析- 1三新能源汽車的主要種類及技術(shù)狀況- 2 1.汽車對新能源的基本要求- 2 2新能源汽車種類及特點- 2 四新能源汽車技術(shù)特征及分析- 41.插電式混合動力汽車（PHEV）的技術(shù)特征- 42.增程式混合動力汽車（EREV）的技術(shù)特征- 53.純電動汽車（EV）的技術(shù)特征- 54.燃料電池汽車（FCEV）的技術(shù)特征- 6五新能源汽車角度分析- 6 1.消費者

2、角度- 6 2.技術(shù)角度- - 63.新能源汽車模塊規(guī)劃- 74.充電設(shè)施- 95.總結(jié)- 11六.新能源汽車的未來發(fā)展趨勢- 11上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計淺談新能源汽車發(fā)展馬仁俊摘要目前，全球能源和環(huán)境系統(tǒng)面臨巨大的挑戰(zhàn)，汽車作為石油消耗和二氧化碳排放的大戶，需要進行革命性的變革。目前全球新能源汽車發(fā)展已經(jīng)形成了共識，從長期來看，包括純電動、燃料電池技術(shù)在內(nèi)的純電驅(qū)動將是新能源汽車的主要技術(shù)方向，在短期內(nèi)，油電混合、插電式混合動力將是重要的過渡路線。目前來看，全球新能源汽車的發(fā)展還面臨著一些共同的難題，例如關(guān)鍵技術(shù)的突破、汽車工業(yè)的轉(zhuǎn)型、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)以及消費者的接受度等。不難看出，新能源汽

3、車的研發(fā)對于我國具有重要的戰(zhàn)略意義。 關(guān)鍵詞：新能源，新技術(shù)，推廣一.新能源汽車的發(fā)展背景分析1、能源危機化石能源作為不可再生能源，一直以來以其低廉的經(jīng)濟成本而受到傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的青睞，但是通過對石油儲量的綜合估算，石油可被支配的化石能源的極限，大約為11801510億噸，以2009年世界石油的年開采量計算，石油儲量大約在2050年左右宣告枯竭，同樣，天然氣僅可以滿足62.8年的開采，也就是說，這些傳統(tǒng)經(jīng)濟的資源載體將在21世紀(jì)上半葉迅速地接近枯竭。這對汽車保有量快速增加的中國來說將是一個嚴(yán)峻的問題。能源的盡頭將是什么？沒有人想坐以待斃。所以在能源的巨大壓力之下，如何大力發(fā)展和推動新能源汽車的產(chǎn)

4、業(yè)化是我國汽車產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段所需研究的重大課題。2、環(huán)境危機隨著工業(yè)發(fā)展，尤其是汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)成為目前城市的主要污染源之一，而汽車尾氣中的有害成分，如CO、HC及氮的氧化物是大氣污染的主要成分。及統(tǒng)計，在主要城市中心，交通排放的CO形成的污染物濃度占CO總濃度的9095，HC和NOX占8090，由此可見，傳統(tǒng)的燃料汽車對城市大氣的破壞性。所以，從保護居民的生活環(huán)境的必要性看來，研發(fā)環(huán)境友好型的新能源汽車是相當(dāng)有必要的。3、經(jīng)濟危機從某種程度上來講，金融危機也給新能源汽車的發(fā)展提供了新的機遇。因為新能源汽車是拉動經(jīng)濟復(fù)蘇的一張新的王牌，所以各國、各企業(yè)為了擺脫經(jīng)濟低谷，拉動經(jīng)濟復(fù)蘇而大

5、力支持和開發(fā)新能源汽車以獲得新的市場并使自己在未來的產(chǎn)業(yè)競爭格局中占據(jù)有利位置。作為世界各大汽車企業(yè)共同戰(zhàn)略選擇的新能源汽車，由于其出色地滿足了人們對節(jié)能減排的需求從而能占據(jù)未來汽車的大部分市場。也因為其較低的使用成本使其能夠迅速地被消費者所接受。市場需求的增加使其可以成為未來經(jīng)濟的新的引擎。4、技術(shù)革新技術(shù)進步永遠是產(chǎn)業(yè)革新的不竭動力，雖然電動汽車早在19世紀(jì)便被研制出來，但是由于電池等技術(shù)的不完善，其在與以燃機為動力汽車的競爭中敗下陣來。但是科技總是不斷進步的，隨著電池技術(shù)的發(fā)展和各種其他能源汽車的研發(fā)成功，新能源汽車產(chǎn)業(yè)涌現(xiàn)了許多新技術(shù)，其產(chǎn)品的研發(fā)也越開越受到人們的關(guān)注。而能源的多樣化

6、發(fā)展給汽車新技術(shù)的應(yīng)用帶來了無限可能，因此，各類新能源汽車的研發(fā)和生產(chǎn)必然會將汽車產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域延伸、拓展到更加廣泛的產(chǎn)業(yè)范疇。這也是新能源汽車的發(fā)展基礎(chǔ)之所在。二.新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀分析隨著世界能源危機和環(huán)保問題日益突出，汽車工業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。一方面，石油資源短缺，汽車是油耗大戶，且目前內(nèi)燃機的熱效率較低，燃料燃燒產(chǎn)生的熱能大約只有35%40%用于實際汽車行駛，節(jié)節(jié)攀升的汽車保有量加劇了這一矛盾；另一方面，汽車的大量使用加劇了環(huán)境污染，城市大氣中CO的82%、NOx的48%、HC的58%和微粒的8%來自汽車尾氣，此外，汽車排放的大量CO2加劇了溫室效應(yīng)，汽車噪聲是環(huán)境噪聲污染的主要內(nèi)容之一。我

7、國作為石油進口國和第二大石油消費大國，污染嚴(yán)重，世行認(rèn)定的20個污染最嚴(yán)重的城市有16個在中國。國內(nèi)汽車產(chǎn)品水平與國外差距很大，平均油耗高出10%30%，排放約為1520倍，汽車工業(yè)面臨的壓力更大。新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)則已于2009年7月1日正式實施，規(guī)則強調(diào)說明：新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發(fā)動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲

8、醚）汽車等各類別產(chǎn)品。三新能源汽車的主要種類及技術(shù)狀況新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源(或使用常規(guī)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(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括有：混合動力汽車(HEV)、純電動汽車(BEV)、燃料電池汽車(FCEV)、氫發(fā)動機汽車以及燃?xì)馄嚒⒋济哑嚨鹊取?.汽車對新能源的基本要求：（1）能源要儲量豐富近日，工信部發(fā)布了我國上半年新能源汽車的產(chǎn)銷量數(shù)據(jù)，據(jù)工信部統(tǒng)計，2015年1-6月，新能源汽車?yán)塾嬌a(chǎn)7.85萬輛，同比增長3倍。其中，純電動乘用車生產(chǎn)3.63萬輛，同比增長3倍，插電

9、式混合動力乘用車生產(chǎn)2.04萬輛，同比增長4倍。，汽車對能源的消耗巨大，作為汽車動力的能源必須儲量豐富，才能保證汽車的可持續(xù)發(fā)展。（2）能源的能量密度要高能源的能量密度越高，汽車的燃料箱體積就越小，就會減輕汽車的自重。在同樣的條件下，汽車的續(xù)駛里程就越長，并且動力性能越好。因此對汽車的能源要求密度越高越好。（3）能源的污染要小目前，大規(guī)模使用石油產(chǎn)品的汽車，已造成了環(huán)境的嚴(yán)重污染，各國政府都在考慮制定更加嚴(yán)格的汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。因此新能源汽車必須要明顯減少尾氣排放的污染，甚至要達到零排放，才能被人們廣泛接受。（4）經(jīng)濟性要好世界汽車工業(yè)競爭激烈，新能源汽車要廣泛進入市場，必須在價格上占有一定的

10、優(yōu)勢，這就要求車用能源售價低廉，并且使用費用低。（5）使用性能要好新能源汽車的能源必須使用儲存方便，能夠長距離運輸，并且運輸成本低廉，要有較高的運輸安全性，不易燃燒、爆炸2新能源汽車種類2.1混合動力汽車混合動力是指那些采用傳統(tǒng)燃料的，同時配以電動機/發(fā)動機來改善低速動力輸出和燃油消耗的車型。按照燃料種類的不同，主要又可以分為汽油混合動力和柴油混合動力兩種。混合動力汽車的優(yōu)點：（1）采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機功率不足時，由電池來補充；負(fù)荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得

11、到充電，故其行程和普通汽車一樣。（2）因為有了電池，可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。（3）在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放。（4）有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。（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，延長其使用壽命，降低成本?；旌蟿恿ζ嚨娜秉c:長距離高速行駛基本不能省油。2.2純電動汽車電動汽車顧名思義就是主要采用電力驅(qū)動的汽車，大部分車輛直接采用電機驅(qū)動，有一部分車輛把電動機裝在發(fā)動機艙內(nèi)，也有一部分直接以車輪作為四臺電動機的轉(zhuǎn)子，其難點在于電力儲

12、存技術(shù)。純電動汽車的優(yōu)點:技術(shù)相對簡單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。純電動汽車的缺點:目前蓄電池單位重量儲存的能量太少，還因電動車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟規(guī)模，故購買價格較貴，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13，這主要取決于電池的壽命及當(dāng)?shù)氐挠汀㈦妰r格。2.3燃料電池汽車燃料電池汽車是指以氫氣、甲醇等為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，依靠電機驅(qū)動的汽車。其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能的。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機要高23倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護方面，

13、燃料電池汽車是一種理想的車輛。單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求。燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：（1）零排放或近似零排放；（2）減少了機油泄露帶來的水污染；（3）降低了溫室氣體的排放；（4）提高了燃油經(jīng)濟性；（5）提高了發(fā)動機燃燒效率；（6）運行平穩(wěn)、無噪聲。2.4氫動力汽車氫動力汽車是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染，零排放，儲量豐富等優(yōu)勢，因此，氫動力汽車是傳統(tǒng)汽車最理想的替代方案。氫動力汽車的優(yōu)點：排放物是純水，行駛時不產(chǎn)生任何污染物。氫動力汽車缺點：氫燃料電池成本過高，而且氫燃料的存儲和運輸按照目前的技術(shù)條件來說非常困難，

14、因為氫分子非常小，極易透過儲藏裝置的外殼逃逸。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。2.5燃?xì)馄嚾細(xì)馄囀侵赣脡嚎s天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和液化天然氣(LNG)作為燃料的汽車。燃?xì)馄囉捎谄渑欧判阅芎茫烧{(diào)正汽車燃料結(jié)構(gòu)，運行成本低、技術(shù)成熟、安全可靠，所以被世界各國公認(rèn)為當(dāng)前最理想的替代燃料汽車。2.6生物乙醇汽車乙醇俗稱酒精，通俗些說，使用乙醇為燃料的汽車，也可叫酒精汽車。在汽車上使用乙醇，可以提高燃料的辛烷值，增加氧含量，使汽車缸內(nèi)燃燒更完全，可以降低尾氣的害物的排放。

15、乙醇汽車的燃料應(yīng)用方式：一、摻燒，指乙醇和汽油摻合應(yīng)用。在混合燃料中，乙醇和容積比例以“E”表示，如乙醇占10%，15%，則用E10，E15來表示，目前，摻燒占乙醇汽車占主要地位。二、純燒，即單燒乙醇，可用E100%表示，目前應(yīng)用并不多，屬于試行階段；三、變性燃料乙醇，指乙醇脫水后，再添加變性劑而生成的乙醇，這也是屬于試驗應(yīng)用階步；四、靈活燃料，指燃料既可用汽油，又可以使用乙醇或甲醇與汽油比例混合的燃料，還可以用氫氣，并隨時可以切換。如福特，豐田汽車均在試驗靈活燃料汽車（FFV）。四新能源汽車技術(shù)特征及分析目前我國將插電式混合動力汽車（PHEV，含 EREV）、純電動汽車（EV）和燃料電池汽車

16、（FCEV）歸為新能源汽車，分別對應(yīng)過渡、中期和長期的汽車節(jié)能環(huán)保技術(shù)路線；將普通的混合動力汽車（HEV）認(rèn)定為節(jié)能型汽車?；旌蟿恿ζ嚀碛兄辽賰煞N動力源，目前多半采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機和電動機作為動力源，一般不依賴外部充電電源。按照混合程度的不同又分為微混、中混和全混三種類型，不同的混合類型節(jié)油效果不同，所需的電池容量和電壓也不同。按照動力系統(tǒng)的聯(lián)結(jié)方式，混合動力系統(tǒng)分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種方式。插電混汽車相對普通混合動力系統(tǒng)，可以外部充電，電池容量更大，在純電行駛模式下可以行駛 50 公里以上，電池電量耗盡后再以混合動力模式行駛。 插電混是并聯(lián)式或者混聯(lián)式混合動力型式，保留了較多的傳統(tǒng)機械部件，

17、結(jié)構(gòu)上更復(fù)雜；而串聯(lián)式的增程式汽車因其更簡單的結(jié)構(gòu)和更高效的性能，開始受到更多整車廠商的關(guān)注。純電動汽車以車載電源為動力，電機作為驅(qū)動系統(tǒng)，省去了油箱、發(fā)動機、變速器、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，動力系統(tǒng)的布臵大大簡化，而且能量轉(zhuǎn)換效率更高，同時相對傳統(tǒng)汽車對環(huán)境的影響更小，成為各國中期的汽車節(jié)能環(huán)保技術(shù)，但目前面臨著電池成本高、續(xù)航里程短、充電時間長等問題。燃料電池因為其能夠有效避免續(xù)航里程短和充電時間長的問題，長期來看有望取代鋰電池純電動汽車.中國從“十五”確定了電動汽車三縱三橫的基本技術(shù)體系，目前主推純電動公交車和小型電動車，在家用轎車市場推進插電式混合的應(yīng)用。新能源汽車的核心技術(shù)是電池、電機和

18、電控，電池性能與成本、電池管理系統(tǒng)和電機關(guān)鍵零部件成為制約中國純電動汽車推廣的瓶頸。目前我國將插電式混合動力汽車（PHEV，含EREV）、純電動汽車（EV）和燃料電池汽車（FCEV）歸為新能源汽車，其技術(shù)路線也各有特點。（一）插電式混合動力汽車（PHEV）的技術(shù)特征相對于普通的混合動力汽車，除了起停，制動能量回收外，插電混最重要突破是可以在純電行駛模式下行駛較長的行程，一般在50公里以上。不同于傳統(tǒng)汽油動力與電驅(qū)動結(jié)合的混合動力，插電式混合動力驅(qū)動原理、驅(qū)動單元都與電動車無異，但這類車上裝備有一臺為電池充電的發(fā)動機。在日常使用過程中，只要單次使用不超過電池可提供的續(xù)航里程（一般50公里），它就

19、可以做到零排放和零油耗，在日常中可以當(dāng)作一臺純電動汽車使用，而發(fā)動機的存在又可以解決消費者的里程焦慮。而相對于純電動汽車，插電式混合動力汽車電池容量較小，在目前電池成本費用高昂的情況下，插電式混合動力可以以相對純電動較低的價格進入家庭，尤其是在受國內(nèi)政府的重視后又有了相應(yīng)的補貼，價格優(yōu)勢更加明顯。插電混的典型代表是比亞迪，該車裝備了13kWh的電池，理論上可以純電行駛70公里，而一臺1.5T的汽油機又解決了消費者對長途行駛的需求。（二）增程式混合動力汽車（EREV）的技術(shù)特征目前在插電式混合動力汽車之外，又有一種增程式混合動力汽車開始受到市場關(guān)注；增程式電動車顧名思義就是在車輛上追加了增程器，

20、以進一步提升純電動汽車的續(xù)航里程，避免頻繁地停車充電和用戶的旅程焦慮。增程式混合動力與插電式混合動力汽車的工作模式非常類似，兩者都可以由動力電池單獨輸入能量以行駛在純電動模式下，且當(dāng)動力電池容量接近設(shè)定的下限后都轉(zhuǎn)由另外一種動力源繼續(xù)提供車輛所需的能量。但從驅(qū)動角度分看，增程式電動車不論工作在純電動模式還是增程模式下，其車輪始終僅由電機獨立驅(qū)動，而插電式混合動力汽車如果工作在混合動力模式下，發(fā)動機會與電機一起（經(jīng)動力耦合后）參與到驅(qū)動車輪的行列。從混合系統(tǒng)選型看，增程式電動車是串聯(lián)式混合動力型式，而插電式混合動力汽車是并聯(lián)式或者混聯(lián)式混合動力型式。此外增程式在沒有追加增程器之前是純電動汽車，增

21、程器的部署基本不影響原有車輛的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。而插電式混合動力汽車由于前身是混合動力汽車，保留了較多的傳統(tǒng)機械部件，結(jié)構(gòu)上更復(fù)雜一些，成本也略高。增程式車型的典型代表是寶馬I3和通用的Volt，在增加了一臺0.65L兩缸發(fā)動機之后，寶馬I3的綜合續(xù)航里程可以達到300公里以上。增程式因其動力電池以及驅(qū)動系統(tǒng)在設(shè)計之初就匹配較好以達到既定的性能指標(biāo)（如最高速度、最大爬坡度等），增程器（發(fā)動機與發(fā)電機的組合）的存在與否不影響整車的設(shè)計性能。而插電式混合動力汽車因為發(fā)動機也參與驅(qū)動的緣故，對電池與驅(qū)動系統(tǒng)的匹配要求就不會很高。（三）純電動汽車（EV）的技術(shù)特征純電動汽車是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動

22、車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。由于對環(huán)境影響相對傳統(tǒng)汽車較小，其前景被廣泛看好。此外純電動車省去了油箱、發(fā)動機、變速器、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，動力系統(tǒng)的布臵大大簡化，而且相比傳統(tǒng)汽車的內(nèi)燃汽油發(fā)動機動力系統(tǒng)，電動機和控制器的成本更低，且純電動車能量轉(zhuǎn)換效率更高。在使用過程中，除了沒有二氧化碳的排放之外，其成本也是相對傳統(tǒng)內(nèi)燃機大大降低的，但是因為目前電池價格的居高不下等因素，純電動汽車尚沒有大規(guī)模的進入到普通消費者的家庭。純電動汽車典型的代表是TeslaModelS和日產(chǎn)Leaf。其中TeslaModelS主打豪華路線，售價超過7萬美金，競爭車型也多是保時捷等豪華超跑品牌，其8

23、5KWh可以為達到502km的續(xù)航里程，徹底解決了消費者的續(xù)航里程焦慮，其良好的動力性和超酷的外形設(shè)計讓其一經(jīng)推出，就在美國受到消費者特別是高端用戶的瘋狂追捧。日產(chǎn)Leaf走的經(jīng)濟型路線，搭載的24KWh的電池可以保證161公里的續(xù)航里程，解決大部分消費者的日常使用，而不到3萬美金的售價也在大部分普通消費者的承擔(dān)范圍內(nèi)，目前Leaf是單一品牌銷量最大的純電動汽車。（四）燃料電池汽車（FCEV）的技術(shù)特征豐田汽車日前發(fā)布了其燃料電池汽車Mirai，有望在明年開始正式銷售，成為首款批量化生產(chǎn)的燃料電池乘用車。燃料電池汽車將作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生出電能發(fā)動

24、電動機，由電動機帶動汽車。相比傳統(tǒng)汽/柴油車以及以純電動汽車為代表的其他新能源車型，燃料電池汽車完全做到了零排放、零污染，同時不會讓消費者感受到任何的里程焦慮。完成單次氫燃料補給僅需約數(shù)分鐘，遠遠快于純電動汽車的充電時間。燃料電池汽車是廣義上是電動汽車的一種，在動力系統(tǒng)布臵上，也需要蓄電池、電機以及電控系統(tǒng)等純電動汽車的關(guān)鍵零部件。由于其可以真正做到零排放、零污染，成為了各國政府認(rèn)可的在長期替代目前傳統(tǒng)汽車?yán)硐胲囆汀Ｎ逍履茉雌嚱嵌确治?.消費者角度消費者角度通常按照混合度進行劃分，可分為起停、弱混、中混、強混、插電和純電動，節(jié)油效果和成本增等指標(biāo)加如表1所示。表中“-”表示無此功能或較弱、“

25、+”個數(shù)越多表示效果越好，從表中可以看出隨著節(jié)油效果改善、成本增加也較多。表1 消費者角度分類2.技術(shù)角度圖1 技術(shù)角度分類技術(shù)角度由簡到繁分為純電動、串聯(lián)混合動力、并聯(lián)混合動力及混聯(lián)混合動力，具體如圖1所示。其中P0表示BSG（Belt starter generator，帶傳動啟停裝置）系統(tǒng)，P1代表ISG（Integrated starter generator，啟動機和發(fā)電機一體化裝置）系統(tǒng)、電機處于發(fā)動機和離合器之間，P2中電機處于離合器和變速器輸入端之間，P3表示電機處于變速器輸出端或布置于后軸，P03表示P0和P3的組合。從統(tǒng)計表中可以看出，各種結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外乘用或商用車中均得到廣

26、泛應(yīng)用，相對來說P2在歐洲比較流行，行星排結(jié)構(gòu)在日系和美系車輛中占主導(dǎo)地位，P03等組合結(jié)構(gòu)在四驅(qū)車輛中應(yīng)用較為普遍、歐藍德和標(biāo)致3008均已實現(xiàn)量產(chǎn)。新能源車型選擇應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、節(jié)油效果和成本增加，例如由通用、克萊斯勒和寶馬聯(lián)合開發(fā)的三行星排雙模系統(tǒng)，盡管節(jié)油效果較好，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高，近十年間的市場表現(xiàn)不盡如人意。3.新能源汽車模塊規(guī)劃盡管新能源汽車分類復(fù)雜，但其中共用的模塊較多，在開發(fā)過程中可采用模塊化方法，共享平臺、提高開發(fā)速度?？傮w上講，整個新能源汽車可分為三級模塊體系、如圖2所示，一級模塊主要是指執(zhí)行系統(tǒng)，包括充電設(shè)備、電動附件、儲能系統(tǒng)、發(fā)動機、發(fā)電機、離合器、驅(qū)

27、動電機和齒輪箱。二級模塊分為執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分，執(zhí)行部分包括充電設(shè)備的地面充電機、集電器和車載充電機，儲能系統(tǒng)的單體、電箱和PACK，發(fā)動機部分的氣體機、汽油機和柴油機，發(fā)電機的永磁同步和交流異步，離合器中的干式和濕式，驅(qū)動電機的永磁同步和交流異步，齒輪箱部分的有級式自動變速器（包括AMT、AT和DCT等）、行星排和減速齒輪；二級模塊的控制系統(tǒng)包括BMS、ECU、GCU、CCU、MCU、TCU和VCU，分別表示電池管理系統(tǒng)、發(fā)動機電子控制單元、發(fā)電機控制器、離合器控制單元、電機控制器、變速器控制系統(tǒng)和整車控制器。三級模塊體系中，包括電池單體的功率型和能量型，永磁和異步電機的水冷和風(fēng)冷形式

28、，控制系統(tǒng)的三級模塊主要包括硬件、底層和應(yīng)用層軟件。圖2 三級模塊體系根據(jù)功能和控制的相似性，三級模塊體系的部分模塊可組成純電動（含增程式）、插電并聯(lián)混動和插電混聯(lián)混動三種平臺架構(gòu)，例如純電動（含增程式）由充電設(shè)備、電動附件、儲能系統(tǒng)、驅(qū)動電機和齒輪箱組成。各平臺模塊的通用性較強，采用平臺和模塊的開發(fā)方法，可共享核心部件資源，提升新能源系統(tǒng)的安全性和可靠性，縮短周期、降低研發(fā)及采購成本。4.充電設(shè)施充電設(shè)施不完善是阻礙新能源汽車市場推廣的重要因素，對特斯拉成功的解決方案進行分析，并提出新能源汽車的充電解決方案、剖析充電系統(tǒng)組成。4.1特斯拉充電方案分析特斯拉超級充電器代表了當(dāng)今世界最先進的充電

29、技術(shù)，它為MODEL(6.3420)S充電的速度遠高于大多數(shù)充電站，表5為特斯拉電池和充電參數(shù)。表5電池和充電參數(shù)特斯拉具有5種充電方式，采用普通110/220V市電插座充電，30小時充滿；集成的 10kW充電器，10小時充滿；集成的20kW充電器，5小時充滿；一種快速充電器可以裝在家庭墻壁或者停車場，充電時間可縮短為5小時； 45分鐘能充80%的電量、且電費全免，這種快充裝置僅在北美市場比較普遍。特斯拉使用太陽能電池板遮陽棚的充電站，既可以抵消能源消耗又能夠遮陽。與在加油站加油需要付費不同，經(jīng)過適當(dāng)配置的MODEL(6.3420)S 可以在任何開放充電站免費充電。特斯拉充電技術(shù)特點可總結(jié)如下

30、兩點：1）特斯拉充電站加入了太陽能充電技術(shù)，這一技術(shù)使充電站盡可能使用清潔能源，減少對電網(wǎng)的依賴，同時也減少了對電網(wǎng)的干擾，國內(nèi)這一技術(shù)也能實現(xiàn)。 2）特斯拉充電時間短也不足為奇，特斯拉的充電機容量大90120kWh，充電倍率0.8C，跟普通快充一樣，并沒有采用更大的充電倍率，所以不會影響電池壽命；20分鐘充到40%，就能滿足續(xù)航要求，主要原因是電池容量大。4.2充電解決方案圖7充電系統(tǒng)組成圖7為一種可參考的新能源汽車充電解決方案，充電系統(tǒng)組成：配電系統(tǒng)（高壓配電柜、變壓器、無功補償裝置和低壓開關(guān)柜）、充電系統(tǒng)（充電柜和充電機終端） 以及儲能系統(tǒng)（儲能電池與逆變器柜）。無功補償裝置解決充電系統(tǒng)

31、對電網(wǎng)功率因數(shù)影響，充電柜內(nèi)充電機一般都具備有源濾波功能、解決諧波電流和功率因數(shù)問題。儲能電池和逆變器柜解決老舊配電系統(tǒng)無法滿足充電站容量要求、并起到削峰填谷作用，在不充電時候進行儲能，大容量充電且配電系統(tǒng)容量不足時釋放所儲能量進行充電。如果新建配電系統(tǒng)容量足夠，儲能電池和逆變器柜可以不選用。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電為充電系統(tǒng)提供清潔能源，盡量減少從電網(wǎng)取電。5.總結(jié)從消費者和技術(shù)角度分別對新能源汽車結(jié)構(gòu)進行歸納分類，分析各種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，以及國內(nèi)外各主機廠的應(yīng)用情況。分析新能源汽車的模塊組成和平臺架構(gòu)，詳細(xì)介紹了三級模塊體系中相關(guān)的執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。分析VCU、MCU和BMS的結(jié)構(gòu)組成及關(guān)鍵技術(shù)，

32、以及世界主流供應(yīng)商的技術(shù)參數(shù)和發(fā)展動態(tài)。對特斯拉成功的解決方案進行分析，并提出新能源汽車的充電解決方案。六.新能源汽車的未來發(fā)展趨勢.多年以來，美國節(jié)能清潔汽車的發(fā)展重點主要在燃料電池汽車上，氫燃料電池模式是清潔節(jié)能汽車的最終解決方案，但燃料電池汽車目前價格太高、氫燃料的存儲和運輸比較困難,國際汽車界普遍認(rèn)為2020年以后，燃料電池汽車才能真正得到大規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。近些年，美國開始重視混合動力汽車和先進柴油車的發(fā)展，目 前 美國是最大的混合動汽車市場。先進柴油車在美國發(fā)展也很快，過去3年美國先進柴油車的銷售增長了56。預(yù)計在燃料電池汽車大規(guī)模商業(yè)運行以前，混合動力汽車和先進柴油車會保持較快的發(fā)

33、展。過去15年歐盟節(jié)能環(huán)保汽車的發(fā)展重點在先進柴油車上（以生物柴油為燃料）,并且獲得了成功，不僅在技術(shù)上獲得了突破，使柴油車的氣體污染物排放大為減少，而且由于先進柴油車價格明顯低于相對其他節(jié)能環(huán)保車，先進柴油車在市場上也獲得了很大的擴展，2004年歐盟新增商用車中幾乎100是柴油車，新增轎車中50是柴油車。從歐盟下一步的發(fā)展方上看，一方面繼續(xù)提高柴油車的技術(shù)水平，使其滿足更加嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)。日本多年來始終在節(jié)能環(huán)保汽車的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化方面處于世界先進水平，在技術(shù)路線的選擇上也呈現(xiàn)出多種技術(shù)共同發(fā)展的態(tài)勢，但其在混合動力技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程上取得的成就更加突出。特別是日本豐田公司和本田公司在混合動力汽車

34、的技術(shù)研發(fā)和國際市場的推廣上處于領(lǐng)先位置。以日本國內(nèi)市場為例，由于日本國土面積狹小，居民以公共交通為主，家用轎車的年行駛里程較短，混合動力汽車經(jīng)濟激勵弱的特點更為明顯。根據(jù)豐田公司的估計，普通的家用轎車大體上需要10年的時間才能夠收回增加的購車成本。所以盡管日本的混合動力技術(shù)比較先進，但混合動力汽車在本國市場上表現(xiàn)平平，每年銷售混合動力汽車不及日本汽車市場的1。盡管目前的市場表現(xiàn)不是太好，但混合動力汽車技術(shù)相對成熟，使用傳統(tǒng)燃料，技術(shù)的進一步成熟以及市場份額擴大帶來的規(guī)模效益會逐漸減低混合動力汽車的成本，混合動力發(fā)展的潛力還很大。豐田汽車公司計劃在2012_2020年之間每年生產(chǎn)100萬200

35、萬輛汽車。而在國內(nèi)，為貫徹落實國務(wù)院發(fā)布的汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃加快提升上海新能源汽車產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)競爭力，優(yōu)化上海新能源汽車產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展環(huán)境，發(fā)揮新能源汽車產(chǎn)業(yè)對上海經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐作用，2009年2月日上海市政府出臺了關(guān)于促進上海新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干政策規(guī)定（以下簡稱若干政策規(guī)定），若干政策規(guī)定指出，上海新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體目標(biāo)是以混合動力汽車、純電動汽車為主攻方向，電池、電機、電控（簡稱三電）關(guān)鍵零部件為突破口，同步支持燃料電池汽車等新能源汽車降低成本、提高性能，加快搶占技術(shù)制高點和市場增長點，形成國內(nèi)領(lǐng)先、具有國際競爭能力的自主產(chǎn)業(yè)體系和產(chǎn)業(yè)集群。為了大力發(fā)展新能源汽車事業(yè)，我國政府將會采取財政補貼和稅收減免的優(yōu)惠政策。未來三年內(nèi)政府將出資100個億，支持新能源汽車發(fā)展和技術(shù)革新，以及專用零部件的研發(fā)，平均每年投入33億元，此外對于個人購買電動汽車也會有不同形式的補貼。今年年初，財政部和科技部聯(lián)合發(fā)出關(guān)于開展節(jié)能與能源汽車示范推廣工作試點工作的通知，決定在北京，上海，重慶，長春等13個城市開展試點工作。國家工信部正委托有關(guān)單位制定電動汽車的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括電動汽車生產(chǎn)，安全檢驗，充電設(shè)施等一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計，在不久的將來新能源汽車事業(yè)在我國將出現(xiàn)一個新局面，也許會走在世界汽車產(chǎn)業(yè)的最前列.