走進“新”能源汽車世界

走進“新”能源汽車的世界章桐同濟大學2015.5全球的挑戰(zhàn)汽車動力系統(tǒng)技術的未來國外新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀中國新能源汽車之路內(nèi)容今天模式的道路交通運輸（Mobility)是不可持續(xù)的?。?！道路交通安全城市污染溫室氣體排放人口集中對化石能源的依賴交通運輸?shù)某杀咎魬?zhàn)全球面臨的挑戰(zhàn)4來源：2035世界能源展望，BP可持續(xù)發(fā)展–節(jié)能減排GDP與能源能源與CO2排放EnergieEnergieCO2總體上，雖然技術上的不斷進步將會控制能源消費增長幅度，但能源消費依然與GDP增長成正相關溫室氣體效應：碳排放總量的減少關鍵取決于降低能源需求5來源：《中國汽車工業(yè)年鑒》

,《中國汽車工業(yè)產(chǎn)銷快訊》2014年No.11中國汽車產(chǎn)量國家開發(fā)轎車價格

乘用車超過商用車

世界產(chǎn)銷第一大國

年產(chǎn)銷增長率回到兩位數(shù)

2014:24Mio.(vorlaeufig)萬輛6來源：《中國機動車污染防治年報》，環(huán)境保護部;《2013年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，國家統(tǒng)計局全國有31個城市的汽車數(shù)量超過100萬輛；8個城市超過200萬輛(北京，天津，成都，深圳，上海，廣州，蘇州，杭州)1個城市超過500萬輛

(北京)中國汽車保有量7世界平均水平備注：南非為2010年數(shù)據(jù)，加拿大為2011年數(shù)據(jù)，其它國家為2012年數(shù)據(jù)來源：《中國汽車技術發(fā)展報告》，中國汽車工程學會汽車的普及率8一次能源利用中的石油的比重來源：《中國汽車技術發(fā)展報告》，中國汽車工程學會一次能源利用結構，2012年中國能源結構9來源：《中國汽車技術發(fā)展報告》，

中國汽車工程學會

1993年起，中國成為石油凈進口國

2000年相比2012年,石油進口年均增長:11.85%能源安全新型（new/alternative）汽車動力系統(tǒng)新型動力系統(tǒng)傳統(tǒng)發(fā)動機的技術進步減少進排氣損失熱效率的提高排量的有效利用減少內(nèi)部摩擦力新型燃料技術混合/靈活燃料比如：汽油摻酒精雙燃料汽油/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=液化天然氣CNG=壓縮天然氣LPG=液化石油氣酒精二甲醚植物油新能源汽車電動汽車新型驅(qū)動技術燃料電池汽車純電動汽車（蓄電池)油-電混合汽車強混合串聯(lián)式并聯(lián)式功率耦合弱混合啟動/發(fā)電機(ISG)發(fā)動機軸線裝帶增程器的純電動汽車啟動/發(fā)電機(ISG)發(fā)動機側(cè)面裝插電式混合汽車串聯(lián)式（增程器）并聯(lián)式功率耦合純電動汽車

TeslaModelS

MitshubishiMiEV

NissanLeaf榮威E50純電動汽車比亞迪e6北汽E150增程器（電源）帶增程器的純電動汽車增程器：蓄電池（大容量）內(nèi)燃發(fā)電機燃料電池系統(tǒng)（包括供氫系統(tǒng)）純電動汽車雪佛蘭VOLT變速箱ISGCombustionEngineWheelsGeneratorBatteryElectric

DriveSystemI4EngineWheels

Trans-missionElectricMotorBatteryClutchCombustionEngineWheelsElectricMotorBatteryGeneratorMotorPlanetarygearsetDrivingaxleratio(fixed)串聯(lián)式并聯(lián)式功率耦合式（混聯(lián)式）油-電混合動力汽車ISG-發(fā)動機軸線裝ISG-發(fā)動機側(cè)面裝豐田PRIUS油-電混合插電式混合動力汽車插電式混合動力汽車蓄電池重量增加：100-200kg純電動里程：20-60km制造成本增加：30000–50000元運行成本減少：60–80%比亞迪-秦榮威550插電混合燃料電池系統(tǒng)&車載供氫系統(tǒng)燃料電池汽車~=DC/AC電機控制器DC/DC直流直流變換器驅(qū)動電機DC/AC燃料電池發(fā)動機高壓儲氫~=鋰離子動力蓄電池組==燃料電池汽車Anode（陽極）H22H++2e-

Cathode（陰極）?O2+2H++2e-H2O化學反應方程式H2+?O2H2O燃料電池汽車-中國造2008奧運會2010世博會2014燃料電池全國行2014年11月18日：豐田“MIRAI”豐田FCV：2002:FCHV(12/2002)在美國和日本試點；2005：FCHV（7/2005）日本車型公告許可；2008：FCHV-adv(6/2008)完成所有路試功率：114PS155PS,3.1KW/L最高速度：175km/h加速：9.6s(0–100km/h)氫氣：70Mpa續(xù)駛里程：650km加氫時間：3Min燃料電池汽車–全球第一款商品車Toyota的

“未來”MiRai燃料電池汽車Toyota的

“未來”MiRai燃料電池汽車驅(qū)動電氣化內(nèi)燃機效率:<35%電池/電機效率：>70%（電池80%，電機95%）汽車動力系統(tǒng)技術的未來2.行駛工況1.能源的轉(zhuǎn)換制動能量的回收蓄電池的引入，驅(qū)動電動化典型城市行駛工況牽引與制動能量消耗油箱100%內(nèi)燃機28%變速傳動90%油井100%25%NEDC行駛工況內(nèi)燃機汽車油箱100%內(nèi)燃機*34%變速傳動90%30%混合動力汽車油井100%蓄電池95%電機/逆變器84%變速傳動95%油井100%75%純電動汽車蓄電池充電效率85%24%燃料電池55%電機/逆變器84%變速傳動95%油井100%44%燃料電池汽車制氫-分配：65%采油-煉制-分配：85%21%28%25%火力發(fā)電效率40%采油-煉制-分配：85%蓄電池95%電機/逆變器84%汽車動力系統(tǒng)技術的未來驅(qū)動電氣化傳統(tǒng)的制氫方法目前世界氫氣總產(chǎn)量的96%來源于石油、煤、天然氣等化石燃料，4%來自電解水。未來的制氫方法天然氣重整制氫，甲醇重整制氫，煤氣化制氫，水電解制氫，太陽能制氫，生物質(zhì)能制氫能源的多元化氫氣：車載氫氣瓶：氫氣供應需建立，壓縮氫氣容量相當，加注時間短整體的汽車工業(yè)/燃料的供給體系：理想的統(tǒng)一的能源載體：電，氫氣，？？？汽車動力系統(tǒng)技術的未來汽油，柴油煤氣天然氣酒精生物燃料……太陽光風力水力，潮汐電：車載電池：電網(wǎng)架構已存，電池容量有限，充電時間較長驅(qū)動電氣化和能源多元化是未來汽車發(fā)展方向!汽車動力系統(tǒng)技術的未來面對環(huán)境污染以及能量來源多樣性，現(xiàn)代汽車發(fā)展的電動化成為必然趨勢。燃料效率/CO2排放有害排放（CO2/HC+NOx）電動汽車技術路線比較長途郊區(qū)城市燃料電池純電動內(nèi)燃機油-電混合插電式/增程器動力系統(tǒng)汽/柴油汽車增程式油電混合動力汽車純電動汽車燃料電池汽車總布置能量存儲和重量油箱 45kg油箱,電池(14,6kWh)180kg純電動里程=70km電池(100kWh)830kg

純電動里程=500km氫氣瓶,電池(1,4kWh)131kg純電動里程=600km能量轉(zhuǎn)換和重量內(nèi)燃機,變速箱215kg電動機,變速箱,變換器內(nèi)燃機,發(fā)電機,變換器275kg電動機,變速箱,變換器 147kg電動機,變換器,變速箱,

氫氣控制器，直流變換器燃料電池系統(tǒng)276kg動力系統(tǒng)重量 257kg

455kg

977kg

407kg動力系統(tǒng)體積125L319L760L

480L由于電池重量原因，具有500公里續(xù)駛里程的純電動汽車是不合理的?。?！電動汽車技術路線比較石油有機生物質(zhì)煤炭天然氣核能水，風，陽光能石油有機生物質(zhì)煤炭天然氣核能水，風，陽光能電力氫氣電機蓄電池氫瓶氫氧還原電解水電動汽車：蓄電池-燃料電池燃料電池電動汽車技術路線比較國外新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀（包括插電式混合動力）

混合動力汽車已經(jīng)大規(guī)模走向市場化：弱混合基本普及在所有車型；中度混合開始在中級和普通車型推廣；強混合主要出現(xiàn)在中高端車型；插電式混合動力汽車增長超越傳統(tǒng)式混合動力。豐田在混動車領域居于領導地位，普銳斯油電混合動力車目前在同類中銷量第一，并且一度能夠躋身所有車型中全球最暢銷前三名。通用VOLT增程式插電混合動力汽車表現(xiàn)不俗?；旌蟿恿ζ嚕?/p>

規(guī)模化走向市場

純電動車在小型，特種及高端車型開始突破日產(chǎn)聆風開始全球推廣；2013年，特斯拉全球銷量2.23萬輛。特斯拉預計，2014年，ModelS的銷售量將超過3.5萬輛，產(chǎn)量將從目前的每周600輛上升至每周約1000輛。寶馬i3于2013年11月中旬上市，在德國的銷量僅為121臺（EagleAid的統(tǒng)計），整個西歐的銷量超過400臺，市場反應較為平淡。盡管寶馬i3的上市并未出現(xiàn)之前預計的火熱場面，但寶馬i3正式上市前預訂情況良好，客戶主要來自車隊和示范經(jīng)銷商，西歐市場截至11月底的累計登記注冊銷量也基本達成今年的目標。預計未來寶馬i3將會像特斯拉汽車公司一樣緩慢提升產(chǎn)量。

純電動汽車：

差異化市場起步市場表現(xiàn)：

美國：2013年電動車銷量大幅增長84%逾9.6萬輛，盡管電動汽車在整體汽車市場中僅占據(jù)一小部分，但是卻呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢。在這9.6萬輛總銷量當中，插電式混合動力車銷量占大部分，為4.9萬輛，同比增長27%；純電動車銷量為4.76萬，同比增長24.1%。另一方面，傳統(tǒng)混合動力車型2013年銷量達48.94萬輛，提高15.3%。豐田2013年仍然在混合動力車領域處于領先地位，市場占有率高達60%。雖然不斷完善的電池技術對于電動汽車的大規(guī)模普及貢獻巨大，但2013年銷量提升最主要的原因還是車價降低。去年幾乎全部的車企都降低了電動汽車的售價。日產(chǎn)聆風降價18%，通用為雪佛蘭沃藍達降價5000美元。

混合動力/純電動汽車：技術完善，成本降低特斯拉在美國市場發(fā)展的重要因素是其自建的太陽能充電站網(wǎng)絡，基本滿足了當?shù)叵M者的日常使用需求。據(jù)悉，ModelS充電后，其時速可以達到100公里/小時，而且充電30分鐘便可使車輛具備時速達到60英里/小時的情況下，行駛3個小時的續(xù)航時間。彼時，特斯拉公司曾表示計劃將這種網(wǎng)絡從全美延展到歐洲和亞洲地區(qū)，在2015年前在全球范圍內(nèi)啟動超過100個超級充電站。但和傳統(tǒng)充電站網(wǎng)絡一樣，自建太陽能充電站網(wǎng)絡同樣需要得到中國政府的許可，再加上選址、建設周期等問題，即使特斯拉獲得了在一線城市自建太陽能充電站網(wǎng)絡的資格，在近期也無法搭建出可供消費者使用的充電網(wǎng)絡。就目前太陽能充電網(wǎng)絡在國內(nèi)的建設情況來看，基本上為單個電站，和網(wǎng)絡化相距甚遠?；A設施仍然制約著電動汽車的大規(guī)模市場化2013年1月24日，豐田汽車和寶馬集團簽訂約束性協(xié)議，聯(lián)合開發(fā)一款基礎性燃料電池車系統(tǒng)，不僅包括燃料電池電堆及系統(tǒng)，也包括氫氣儲存單元、電機等。豐田表示計劃在2020年前后將合作開發(fā)的燃料電池車投入市場。2013年1月28日，戴姆勒、福特和雷諾-日產(chǎn)簽訂了三方協(xié)議，未來將聯(lián)合開發(fā)一款通用燃料電池系統(tǒng)，加速推廣零排放技術，并大幅削減成本開支。預計第一款價格可承受的燃料電池新車將在2017年問世。2013年2月26日，現(xiàn)代汽車公司旗下的ix35燃料電池車在蔚山工廠首批量產(chǎn)下線?，F(xiàn)代汽車成為全球首個批量生產(chǎn)零排放氫燃料電池車的企業(yè)。燃料電池汽車：全球聯(lián)合行動計劃2009年，戴姆勒、福特、通用、豐田、本田和現(xiàn)代汽車6個世界主要汽車公司簽署備忘錄，持續(xù)開展燃料電池汽車研發(fā)，計劃于2015大力推廣燃料電池汽車，并快速形成幾十萬輛燃料電池汽車保有量。豐田集團研發(fā)總裁SoichiroOkudaira近日表示，豐田將在2015年上市新一代燃料電池車，該車燃料電池系統(tǒng)造價將只有2007年的1/20（5萬美金），到2020年甚至將進一步減至1/100。2015年將向市場推出5000-10000輛。國內(nèi)新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀新能源汽車研發(fā)戰(zhàn)略：三橫三縱三大平臺

乘用車客車專用車混合動力34330

插電式混合動力1

純電動96275194燃料電池63

數(shù)據(jù)準確性有待核實純電動客車的數(shù)據(jù)包含3個客車底盤；純電動專用車數(shù)據(jù)包含5個載貨汽車底盤2009–2013年工信部公告車型

（節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄第1批~第52批，2009年8月~2013年）939

乘用車客車專用車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年純電動1431296354759114137172416811360807852035187273116760插電式混合動力

混合動力845984542407263857696146651451929741585

2009~2013年新能源汽車產(chǎn)量

（節(jié)能與新能源汽車網(wǎng)數(shù)據(jù)匯總）數(shù)據(jù)準確性有待核實純電動車含上公告的鉛酸電池電動車新能源汽車：

發(fā)展戰(zhàn)略技術平臺一體化：純電驅(qū)動：重點推進純電動和插電式混合動力車型開發(fā)兩頭擠：

公交客車，城市交通小轎車產(chǎn)業(yè)化推進三步走：

1.公共領域優(yōu)先示范

2.示范范圍進一步擴大

3.產(chǎn)業(yè)化節(jié)能，減排，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型！自十二五（2010-2015年）以來，2014年工信部公告車型

（節(jié)能與新能源汽車示范推廣應用工程推薦車型目錄第53批~第57批，2014年1~5月底）據(jù)工信部發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車示范推廣車型推薦目錄》統(tǒng)計，截至2014年6月，《推薦目錄》共發(fā)布6批169款車型，其中純電動車型125個，插電式車型44個，全部為新能源車型。在混動車型驟減至零的情況下，《推薦目錄》車型數(shù)量不減反增，較去年同期增加24.2%，新能源汽車搶灘之快令人吃驚?？磥碓谘a貼沒有惠及傳統(tǒng)混合動力車型的市場環(huán)境下，車企已經(jīng)不會把精力投放到混合動力車的研發(fā)和生產(chǎn)中。2014年乘用車客車專用車插電式混合動力143

純電動167831數(shù)據(jù)準確性有待核實2014年新能源汽車產(chǎn)量（截至2014年5月底）

（節(jié)能與新能源汽車網(wǎng)數(shù)據(jù)匯總）2014年乘用車進口乘用車客車專用車純電動96875981175372插電式混合動力30822849混合動力33789342856數(shù)據(jù)準確性有待核實從月均500到月均不足200，混動客車產(chǎn)量驟減。今年前5個月，國內(nèi)生產(chǎn)傳統(tǒng)混合動力乘用車及客車共計不足4000輛，同比去年前五個月產(chǎn)量減少46%。其中混合動力乘用車產(chǎn)量3042輛，但90%以上都是合資企業(yè)生產(chǎn)的國外品牌混合動力乘用車，自主品牌車企在混動乘用車方面顯然也基本放棄了努力。而在國家“十城千輛”第一階段表現(xiàn)突出的混合動力客車，前5個月僅生產(chǎn)了856輛，同比去年同期減產(chǎn)81%，而2014年前五個月月均170余輛與2012年月均480輛和2013年月均524已不可同日而語。2014年新能源汽車產(chǎn)量（截至2014年5月底）

（節(jié)能與新能源汽車網(wǎng)數(shù)據(jù)匯總）技術不成熟，成本高，基礎設施不完善。市場表現(xiàn)：總量小，增量大：2014年頭5個月，中國新能源汽車同比增長45.6%；2013年中國新能源汽車銷售1.76萬輛，同比增長了37.9%，其中純電動銷售14604輛，插電式混合動力銷售3038輛。2013年中國汽車總銷量為2198.41萬輛，分別同比增長14.78%和13.8%。焦點問題：新能源汽車市場化推廣之瓶頸示范項目：地方保護，政策各異：領導思路不同，發(fā)展戰(zhàn)略不同；地方財力不同，支持力度不同；地方產(chǎn)業(yè)不同，技術路線，產(chǎn)品水平不同；地方市場不同，商業(yè)化，市場化模式不同；中國新能源汽車之路節(jié)能減排----市場化的推廣----混合動力優(yōu)先產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級----掌握核心技術----純電驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略（兩個角度）高標準電動汽車----國外產(chǎn)品的競爭，高額的投入（技術，時間）低標準電動汽車----市場化商業(yè)模式，社會化的綜合管理發(fā)展途徑（兩種模式）中國新能源汽車發(fā)展的思考插電式混合動力高-低產(chǎn)品并舉,搶占市場地位

在今后幾年內(nèi)，每年汽車增長量將達到3千5百萬

至4千萬輛；

汽車保有量在2020年將達到25億輛.(前提:GDP年增長率7%).挑戰(zhàn)與機遇規(guī)劃引導標準引導措施推動一個可持續(xù)的汽車工業(yè)的發(fā)展>>節(jié)能,減排明確發(fā)展方向，引導企業(yè)開發(fā)節(jié)能與新能源汽車，多渠道，多手段推進節(jié)能減排。用標準引導企業(yè)在節(jié)能與新能源汽車方面不斷取得進步強化政府管理，鼓勵消費者使用節(jié)能與新能源汽車，強制高污染車型退市。開發(fā)替代能源汽車EV,HEV,PHEV,FCV,煤氣,天然氣,…乙醇,甲醇,…發(fā)展節(jié)能汽車新技術新布局小排量，小型化柴油車…低摩擦輕量化設計優(yōu)化電子控制…節(jié)約用油智能交通駕駛習慣合理使用…節(jié)能減排戰(zhàn)略繼2013年12月公布了28個城市或區(qū)域作為首批新能源汽車推廣應用城市名單后，日前，財政部、科技部、工信部、發(fā)改委等四部委又批復了12個城市或區(qū)域作為第二批推廣城市名單。截止目前，共有40個城市或區(qū)域入選新能源汽車推廣應用城市名單。推廣城市總數(shù)達到了86個，計劃推廣總數(shù)超過33萬輛。新能源汽車推廣戰(zhàn)略：四部委聯(lián)合推動北京：35000，深圳：35000天津：12000，上海：10000……地方政府補貼，降低購買成本2014年2月25日，上海也公布了《關于發(fā)布第五批上海市私人購買新能源汽車補貼試點車型產(chǎn)品信息的通知》，北汽E150、比亞迪兩款車型入圍。在上述這兩款車型加入后，上海已經(jīng)有上汽榮威E50、上海通用賽歐SPRINGO、奇瑞瑞麟電動車、江淮iEV4電動汽車等9款新能源示范運行車型?！侗本┦行履茉雌嚹夸洝氛焦?，入圍企業(yè)共5家，分別為江淮汽車、北京汽車、比亞迪、華晨寶馬、長安汽車。同時，北汽E150、比亞迪E6兩款車型已完成驗證測試，成為首批示范推廣車型，可供市民購買。根據(jù)北京市經(jīng)信委發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2月25日，共有6家新能源小客車生產(chǎn)企業(yè)的8款產(chǎn)品提出入圍申請。國內(nèi)新能源汽車充電樁建設計劃再度提速：