电动汽车历史和未来发展趋势省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

电动汽车历史与发展现实状况及趋势第1页电动汽车历史电动汽车概述 2 1电动汽车发展现实状况及趋势 3目录目录第2页电动汽车历史电动汽车概述 2 1电动汽车发展现实状况及趋势 3目录目录第3页4电动汽车历史电动汽车早期发展（1830-1870年）如今说起电动车总是会挂上“新能源”称号，但极少有些人提到，电动汽车早在内燃机汽车诞生50年前就出现了！第一款电动汽车诞生1799年，伏特利用金属和盐水第一次造出了电池1821，法拉第发明的电磁感应，让电能转化成动能产生可能1827年第一款直流电动机由匈牙利Anyos Jedlik1834年美国人Thomas Dvenport，制造了第一台电动三轮车。第4页5电动汽车历史电动汽车中期发展（1860年-19）第一款可实用电动汽车 1873年，英国人（Robert Davidsson）用一次电池作动力创造电动汽车，成为世界上最初可供实用电动汽车。第一款可充电电动汽车诞生1886年，Frank Sprague设计生产了有轨电车。从此电动汽车流行起来而且在车辆运输中发挥了主要作用。19世纪末到19是电动汽车发展一个高峰，19调查数据线束在当初美国，年销售4200辆汽车中38是电动汽车，22是内燃机汽车，40是蒸汽机汽车。1859年，法国Gadton Plante发明了铅酸电池1881年法国人改进了铅酸电池，使铅酸电池体积大大缩小1884年英国ThomasParker制造以铅酸蓄电池为动力的可充电电动车第5页6电动汽车历史 在19世纪末期，许多美国、英国和法国企业都开始生产电动汽车：最早电动汽车企业是Morris和Salom电动客车和货车企业；最大电动汽车企业是Pope，到1898年底生产了500辆Columbia EV；车型最多、性能最好是Riker电动汽车企业。1897年英国伦敦电动出租汽车企业生产了15辆电动汽车；法国BGS企业生产各种小汽车、货车、客车和豪华轿车，能够设计制造专用蓄电池，所以BGS在19之前一直保持着世界电动汽车行驶里程最高纪录，其续驶里程抵达290km；速度最快电动赛车Jamais Contente（永不满足）于1899年5月创下了110km/h统计，由比利时人Camill Jenatzy驾驶。到19美国拥有33842辆注册电动汽车，销量在抵达高峰期，189919期间，Baker企业一直是美国最主要电动汽车制造商。190119，英国伦敦电动出租汽车企业生产了后轮轮毂式电动机、后轮驱动、斜轮转向和充气轮胎电动汽车。19071938年，底特律电气企业生产电动汽车不但无噪声、清洁可靠，而且最高时速抵达40km/h，续驶里程抵达129km。第6页7电动汽车历史为何19世纪末至20世纪初电动汽车会发展如此快速？因为当初只有城市中才拥有良好路面，大部分时候汽车都只能在当地使用，所以电动车续航里程短问题并没有成为妨碍其发展原因。噪音低操作简单且维修方便价格低廉清洁震动小电动汽车优势脏、热预热时间长动力差车身粗笨，易损坏路面蒸汽车劣势第7页8电动汽车历史19世纪末到20世纪初伴随电动汽车发展，电动汽车应用领域不停增加1888年，英国华德电器企业制造了伦敦第一台电动巴士1893年，美国莫里斯&萨罗姆电动客车与货车企业开始推进电动运输车1896年莫里斯&萨罗姆在纽约创建了第一个电动车辆出租车队1897年伦敦也出现了电动出租车1897年电动消防车在德国纽伦堡服役。第8页9电动汽车历史19世纪末到20世纪初电动汽车在技术方面也领先对手1896年，美国普罗维登斯竞赛中，电动车以平均38.6km/h时速取得冠军1899年，比利时人驾驶名为Jamais Contente电动车，到达110km/h极速19，费迪南德保时捷推出了大名鼎鼎Lohner-Porsche，这台车前轮两侧各有一个轮毂电机，今后为了参赛保时捷又在后轮装上了轮毂电机成为了 最早四驱车。19，美国Anderson汽车企业生产Detroit Electric电动车续航里程达130km，甚至最远跑出340km，最高车速达32km/h。第9页10电动汽车历史今天发展电动车所做很多努力，很多在百年前已尝试过19世纪末，很多电动车企业就在尝试推广为电动车充电“充电桩”Hartford电灯企业在1896年推出了为电动车换电服务芝加哥Woods电动汽车企业在二十世纪初尝试推广混合动力汽车第10页11电动汽车历史然而在二十世纪30年代电动汽车已基本绝迹，为何？陈清泉院士认为，“一个人搭档同时也是他敌人”是描述电动汽车发展最为适当句子。因为电动机是促进电动汽车发展关键部件，同时因为电动机快速发展，推进燃油汽车快速发展。19Kettering创造汽车起动机（电动机），使得燃油汽车比价格昂贵电动汽车更有吸引力。福特推出T型车使其从19850美元降低到1925年260美元（福特企业员工两个月工资就能买一台），使用成本很低，续驶里程为电动汽车23倍，宣告了电动汽车快速消失。第11页12电动汽车历史汽柴油车的快速发展二十世纪初内燃机车开始使用消音器，大幅度降低内燃机的噪音汽油车开始使用电动起动机免去了手摇启动的困难内燃机技术的提升，大幅度提高内燃机车动力性内燃机车大批量生产，价格大幅下降电动车自身存在瓶颈续航里程有限充电时间过长道路的快速发展公路的发展使人们开始向往更远的旅行，对续航的要求更高公路的发展使人们对车辆动力的需求更高加油站的普及早期的加油站无非是杂货铺里的汽油罐，到1922年壳牌石油公司在美国西海岸的加油站数量达到了1841座加油站的普及大大衍生了汽油车的行驶距离，也更凸显出汽油车的不足石油开发大油田的发现，降低了汽油价格，令普通消费者也能负担燃油费用第12页13电动汽车历史电动汽车经历三次重大机遇电动汽车经历三次重大机遇第一次发生在一百余年前。当初电池和电机发展较内燃机成熟，且石油利用还没有普及，使电动汽车在早期汽车领域中占有举足轻重地位。第二次机遇上世纪70年代石油危机暴发，给世界各国巨大冲击，人们开始考虑替换石油其它能源，包含风能、太阳能、电能等可再生能源。第三次机遇开始于环境保护日益成为人们所关注重大课题，开发生产零污染交通工具成为各国所追求目标，使电动汽车成为当代汽车发展主流。第13页电动汽车历史电动汽车概述 2 1电动汽车发展现实状况及趋势 3目录目录第14页15一、定义 电动汽车(EV)是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求车辆。电动汽车概述第15页16二、分类1、纯电动汽车 BEV （Battery powered EV)2、混合动力电动汽车 HEV (Hybrid EV)3、燃料电池电动汽车 FCEV (Fuel cell EV)电动汽车概述第16页17二、分类1 1、纯电动汽车 BEVBEV 纯电动汽车由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池等）提供动力源汽车。优点：零排放、无污染、结构简单。缺点：能量密度低、成本高、续航里程有限。电动汽车概述第17页18电动汽车动力系统结构与工作原理纯电动驱动结构动力电池驱动电机电机控制器变速箱驱动电机减速器直接连接接充电电源充电机管理系统变速控制器整车控制器第18页19二、分类2 2、混合动力电动汽车 HEV 混合动力电动汽车车上装有两个以上动力源，包含有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规汽车。普通是指内燃机车发电机，再加上蓄电池电动汽车。串联、并联和混联、综合式；轻度和混合，中度混合和重度混合。优点：可实现内燃机和电动机最正确配合；可方便回收能量；市区可零排放；可处理空调、取暖等问题；可利用现有加油站；可延长电池寿命。缺点：结构复杂、依赖原油。电动汽车概述第19页20二、分类2 2、混合动力电动汽车 HEV 电动汽车概述混合动力（电动）汽车Hybrid electric vehicle驱动的联结方式（结构）串联式混合动力（电动）汽车Series hybrid electric vehicle并联式混合动力（电动）汽车Parallel hybrid electric vehicle混联式混合动力（电动）汽车Combined hybrid electric vehicle混合度的不同（功能）弱混合动力轻混合动力中混合动力重混合动力插电式混合动力第20页21电动汽车动力系统结构与工作原理并联与混联动力电池电机控制器变速与 耦合驱动电机电机控制器并联？混联并联？混联？变速控制器管理系统整车控制器发动机控制系统第21页22二、分类3 3、燃料电池电动汽车 FCEV氢燃料电池电动汽车利用氢气和空气中氧在催化剂作用下在燃料电池中经电化学反应产生电能，并作为主要动力源驱动汽车。优点：燃料电池汽车含有平静、高效、能量密度较高和零污染（或低污染）排放特点，同时续驶里程完全能够和内燃机汽车相媲美，含有结束内燃机汽车百年统治地位潜能缺点：1、成本高，可靠性和寿命有待改进。2、氢起源；3、氢存放；4、关键材料成本高。5、推广使用需要一定时间。电动汽车概述第22页电动汽车历史电动汽车概述 2 1电动汽车发展现实状况及趋势 3目录目录第23页24一、发展背景全球：气候改变、能源和环境问题是人类社会共同面正确长久问题。伴随美国表示回归COP15(联合国气候改变框架条约缔约方第15次会议)和以中国、印度为代表新兴国家被纳入到其中，以及主要国家主动实施能源和环境保护战略，全球进入了真正处理人类社会共同问题时代。交通运输领域温室气体排放、能源消耗和尾气排放三大问题是否有效解决直接影响人类共同问题能够有效处理，为此，全球主要国家政府、组织、汽车生产商、能源供给商、风险投资企业共同行动起来，推进全球汽车工业产业结构升级和动力系统电动化战略转型，促进含有多层次结构电动汽车社会基础产业形成和对应政策、组织保障体系建设，助推可连续发展电动汽车社会形成。电动汽车发展现实状况及趋势第24页25中国：据统计，全国雾霾天数平均达29.9天，创52年来之最。雾霾涉及我国25个省份、100多个大中型城市，数亿人深受其害。全国各地严重雾霾天气，无形之中倒逼着我国新能源汽车加速向前发展，为了加紧新能源汽车产业发展，推进节能减排，促进大气污染治理，绿色、环境保护、高效已成为国内汽车业发展必定，也是汽车企业有效出路。电动汽车发展现实状况及趋势第25页26资源：美国石油研究院在时推测过，当初全球石油储量1.25万亿桶，世界日均石油消耗8500万桶，石油最多只能开采到2057年。而时至今日，世界日均石油消耗已超9000万桶，恐怕我们都用不到2050年了。想必我们大部分人有生之年都会看到石油枯竭，更关键是，在石油枯竭前10-，石油价格将涨到堪比黄金。这是我们每个汽车兴趣者必须面正确现实，因为汽车是石油最大“食家”，我们怎能就此“坐以待毙”？电动汽车发展现实状况及趋势第26页27国际相关政策：在年10月12月巴黎全球气候大会期间，由德国等国家和地域发起成立“零排放汽车(ZEV)联盟”。该联盟包含了：德国、荷兰、挪威、英国、美国，联盟目标：“到2050年全方面禁止上述国家和地域燃油车型生产与销售”。荷兰、挪威已经宣告2025年停顿销售燃油车，德国宣告2030年完全停顿燃油车生产和销售。宝马企业宣告，2025年全方面停顿燃油车生产。墨西哥城、巴黎、雅典、马德里4个城市2012月日宣告，2025年禁止柴油车和厢式货车在市内行驶。发展以电动汽车为代表新能源汽车几乎已经成为全球汽车界共识。美国针对轿车制订了“企业平均燃油经济性标准”(简称CAF)，即一个汽车企业全部销售轿车平均油耗，如不能达标将被处以罚款。2月美国国会经过新能源法案，要求到20新车平均燃油消费量要到达35mile/Usgal(折合6.75L/100km)。欧盟要求：到20时，欧洲轿车CO2 排放量为120g/km,相当燃油消费量应为：5.17L/100km(汽油机）和4.56L/100km(柴油机）。电动汽车发展现实状况及趋势第27页28中国政策：2013年9月，财政部、科技部、工信部、发改委四部委联合出台关于继续开展新能源汽车推广应用工作通知（20132015）。国家四部委分别于2013年12月与年1月先后两次联合公布了共40个城市或区域开展新能源汽车推广应用工作，覆盖全国。年8月，财政部、税务总局、工信部三部门联合公布免征车辆购置税新能源汽车车型目录，（年9月1日2012月31日。20核实方法出台严格油耗标准，实现20平均燃料消耗量降至5.0L/100km。208月，新能源汽车碳配额管理方法公布，“碳配额”方法依据企业规模和燃油车年销量等指标，制订企业一年碳配额指标，而企业则经过生产和进口新能源汽车等路径生成碳配额，或是从碳排放交易市场进行购置。209月国家工信部对外公布企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理暂行方法。这一制度又被业界称为“双积分”，该方法提出了将企业平均燃料消耗量（CAFC）和新能源汽车积分（NEV）进行“并行”管理机制，制度将企业平均油耗积分与新能源车积分相挂钩，设定了新能源汽车积分年度百分比要求，2018至20，新能源汽车积分百分比要求分别为8%，10%和12%。关于加紧电动汽车充电基础设施建设指导意见国办发201573号，工作目标：到20基本建成适度超前、车桩相随、智能高效充电基础设施体系，满足超出500万辆电动汽车充电需求，国家补助总体建设费用20%，而且与推广应用新能源汽车数量挂钩。开始国家公布并连续更新新能源补助政策，以下：电动汽车发展现实状况及趋势第28页29 电动汽车发展现实状况及趋势第29页30电动汽车发展现实状况及趋势以下为电动汽车时代汇总整理-新能源汽车国家补助标准表，仔细对比一下，会发觉不少改变。1、补助退坡幅度大大提升，2014年补助标准是在基础上下降5%，年则是在基础上下降10%。不过新一轮补助退坡幅度则大大提升，2017-20补助标准在2016年基础上下降20%，2019-20补助标准在2016年基础上下降40%。2、以续航大于250公里纯电动乘用车为例，2014及年补助标准较分别下降0.3万元和0.6万元，不过2017-20补助标准则较2016年下降了1.1万元和2.2万元，新政补助下降幅度确实够大，再加上20与20和20与20补助标准一致，所以此次新政在未来能否刺激市场提前发力还是未知。3、其次，从2016年开始，能够享受补助纯电动乘用车续航里程门槛从80公里提升到了100公里，这给原来要求转正低速电动车冲击不小。4、016年补助标准相比年标准并非统一下调，而是有升有降。其中，续航里程超出250公里纯电动汽车以及燃料电池汽车补助额度都比年高。5、燃料电池乘用车补助不但没有退坡，而且在年基础上有所增加，恢复到补助额度，而且一直连续到20，显示政府对燃料电池汽车推广力度在逐步加强。第30页31美国新能源汽车分级新能源汽车分级补助，比如补助，比如总重总重不超出不超出8,500磅纯磅纯电动汽车减电动汽车减3,500美元美元各州也有不一样各州也有不一样补助政策补助政策日本纯电动等新能源纯电动等新能源汽车税费减半，汽车税费减半，并给予与同级别并给予与同级别传统车差价传统车差价50%补补助助购置燃料电池汽购置燃料电池汽车最少取得车最少取得200万万日元补助日元补助德国以前购置电动车10年免交行驶税年至20购置电动车能够与家中另一辆车共享车牌，只需缴纳一份保险中国按标准，电动乘用车国家最高补助5.4万，地方最高补6万，加上免购置税，单车购置补助可到达12万左右各地方另有无偿牌照、单独摇号等特色政策在全球主要国家中，我国对新能源汽车支持力度最大在全球主要国家中，我国对新能源汽车支持力度最大在全球主要国家中，我国对新能源汽车支持力度最大在全球主要国家中，我国对新能源汽车支持力度最大电动汽车发展现实状况及趋势第31页32二、发展现实状况市场现实状况：新能源汽车发展潜力巨大，潜在市场规模全球之首超出美国成为全球最大新能源汽车产销国。快要38万辆产销量，约占全球总量64%，全球60%以上新能源汽车 在我们国家。电动汽车发展现实状况及趋势第32页33从车型来看，当前新能源汽车销售主要是在纯电动和插电式混合动力这一块，尤其是纯电动汽车量最大。燃料电池汽车现在从全球看处于产业化早期，也就是产品市场导入阶段，主要销量是在日本、美国，实际上主要是丰田销量。电动汽车发展现实状况及趋势第33页34电动汽车发展现实状况及趋势新能源汽车销量增速回落（1-10月+96.9%）。受到骗补事件影响，新能源补助新政还未落地，1-10月国内新能源汽车销量共33.7万辆，同比去年增加96.9%，增速有所回落，但伴随新政推出，新能源汽车会进入飞速发展。传统汽车销量回升，未来低增速趋势不变，自之后，传统汽车进入低增加阶段，长久来看，电动化、智能化趋势显著。第34页35电动汽车发展现实状况及趋势因为政策补助差异，纯电动车型景气度显著高于插电式混动车型。第35页36纯电动乘用车技术取得重大进展，车辆整体技术水平靠近国外企业产品，部分新能指标与国外企业产品不纯电动乘用车技术取得重大进展，车辆整体技术水平靠近国外企业产品，部分新能指标与国外企业产品不相上下，续航里程、可靠性、安全性、动力性水平不停提升，经济性和综合效益水平连续优化，具备了商相上下，续航里程、可靠性、安全性、动力性水平不停提升，经济性和综合效益水平连续优化，具备了商业化推广水准。业化推广水准。电动汽车发展现实状况及趋势技术现实状况：技术现实状况：第36页37插电式混合动力乘用车技术取得进展，部分产品性能目标与国外企业水平不相上下。插电式混合动力乘用车技术取得进展，部分产品性能目标与国外企业水平不相上下。电动汽车发展现实状况及趋势燃料电池汽车u 我国初步掌握了燃料电池关键材料、部件及电堆关键技术，基本建立了含有自主知识 产权车用燃料电池技术平台。u国外整车在燃料电池研发过程当中，关键零部件，包含到材料产业链、研发体系非常完善，我们国家在产业链步骤缺失非常严重，很多关键部件处理不了，这么多年攻关下来处理不了，还需要依赖国外进口。第37页38电动汽车发展现实状况及趋势驱动电机开发出驱动电机系列产品，功率范围满足成用车到大型公交车的需求驱动电机的功率密度、效率等电机技术水平与国际水平相当峰值功率大多在2.83.0Kw/Kg、连续功率在1.21.6kw/kg，驱动电机最高可以达到12000rpm动力电池磷酸铁锂电池单体能量密度由07年的90wh/kg提高到140Wh/Kg三元材料电池单体能量密度达到180Wh/Kg，与国际水平同步，电池的价格由07年的5元/瓦时降到3元/瓦时以下功率型比电池比功率最高达3000W/Kg，与国际水平相当整车控制及集成基于多V模式开发，具备系统、软件到硬件的三层级开发能力具备功能安全、诊断控制、通信协议、标定开发等基本系统功能软硬件开发模式已兼容全球先进AUTOSAR体系，硬件能实现批量生产已基本掌握纯电动整车集成技术、性能控制和评价技术其它电子产品充电机输入电压输出范围较宽，功率因素、效率及保护措施有效改善采用电动压缩机制冷、PTC加热冷却液或加热空气的模式EPB配合新能源汽车的减速器使用、完成电子停车控制少数企业研制出线控液压制动原理样机，协调式制动能量回收系统研发方面取得进展关键零部件技术现实状况第38页39电动汽车发展现实状况及趋势从产业规模、市场化进程来讲，我们确实是引领者，但在技术上还有很大差距。第39页40三、发展趋势三、发展趋势市场趋势：市场趋势：新能源汽车发展潜力巨大，潜在市场规模全球之首。电动汽车发展现实状况及趋势第40页41电动汽车发展现实状况及趋势第41页42第42页43三、技术趋势三、技术趋势1）PHEVBEV底盘一体化、电动化趋势，采取多能源一体化电动底盘PHEVBEV底盘一体化将改变车辆设计理念，便于车身乃至整车轻量化。另外，采取轮毂电机分布式驱动，操控愈加灵活，能量优化空间愈加好，是未来发展趋势。未来发展趋势第43页442）车辆智能化趋势。PHEV、BEV是智能化最正确平台，智能化初级阶段为不停提升驾驶辅助功效，并最终实现无人驾驶。同时伴随智能化程度不停提升，车辆安全设计思想将发生革命性改变，从而深入促进整车轻量化。未来发展趋势第44页453）网联化趋势伴随互联网技术与汽车不停融合，以电动车为储能终端能源互联网与车网到达最正确融合，互联网、车联网、智能电网、车辆基础设施网相互交融形成网联合交通。互联网行业入驻新能源车：蔚来汽车、乐视汽车、谷歌无人驾驶汽车等。未来发展趋势第45页464）车身轻量化电动汽车车身逐步由传统汽车改制转变为全新开发，并大量应用铝合金挤压件、冲压件和铸件，基于碳纤维符合材料正处于研发实践阶段。未来发展趋势第46页475）动力电池现有电池性能深入提升，新体系高比能量动力电池开发及安全性、成本、长寿命研究。未来发展趋势年前基本目标：实现目标：2025年实现目标：1）没有安全焦虑、没有里程焦虑2）高品质动力电池需求平衡；3）与相比，成本下降40%1）新型锂离子动力电池单体比能量超出300Wh/kg2）系统比能量力争到达260Wh/kg，使用环境到达-30到55。可具备3C充电能力。3）成本降至1元/Wh以下，动力电池行业总产能超出1000亿Wh，形成产销规模在400亿瓦时以上、含有国际竞争力龙头企业。1)单体比能量达500瓦时/千克；2）智能化生产制造和一致性控制水平显著提升;3）产品设计和系统集成满足功效安全要求,实现全生命周期安全生产和使用。第47页486）无线充电技术电动车无线充电主要性（1）无线充电提升了便利性：再也不用为忘记插上电源苦恼（2）无线充电操作简便：无需准确调整位置，易于在私人车库或公共停车场使用（3）无线充电提升了安全性：遇上恶劣天气，无需处理高压插头（4）无线充电提升了公共充电安全性：在公共充电站无需拆除插头或调整插头未来发展趋势第48页497）燃料电池几大技术莫非处理：降低关键材料成本、提升燃料电池低温储存及开启性能、提升燃料电池连续使用寿命和系统效率、使用先进材料提升储氢密度。未来发展趋势第49页50以上，谢谢！第50页