.,1,電驅動汽車的發展與展望,王秉剛,.,2,一、定義與術語二、發展電動汽車的重大意義三、國際電動汽車發展情況四、我國電動汽車產業發展現狀五、我國發展電動汽車的戰略目標措施,內容,.,3,關于節能與新能源汽車術語,來源于科技部863計劃“節能與新能源汽車”重大項目，包括混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車。混合動力汽車屬于節能汽車。應該區分原始能源與燃料的概念。如果將汽車用非石油傳統燃料，稱為“新能源”，包括的范圍不只是電和氫，況且電和氫都不是原始能源。混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車都使用電機驅動（或機電混合驅動），有別于傳統汽車，統稱“電驅動汽車”更貼切。,.,4,.,5,電驅動車輛的分類示意,100%內燃機驅動,100%電驅動,微混合動力,純電動與混合動力雙模式,純內燃機汽車,純電動汽車,輕度混合動力,重度混合動力,中度混合動力,增程式電動汽車,從純內燃機汽車到純電動汽車,氫燃料電池汽車,.,6,串聯式與并聯式混合動力汽車,串聯式,并聯式,燃油箱,串聯：與車輪直接機械連接的僅是電機：,內燃機,蓄電池,電機,車輪,發電機,燃油箱,內燃機,蓄電池,電機,車輪,傳動系,傳動系,并聯式：與車輪直接機械連接的有內燃機和電機：,.,7,混合動力是一種節約燃料的先進驅動技術,混合動力車輛是指驅動車輛運動的能量來自至少兩種不同的能量轉換裝置和儲能裝置。典型的兩種能量轉換裝置是內燃機和電機；兩種儲能裝置是燃油箱和動力蓄電池組。,.,8,混合動力汽車節能的主要原理,停車停機：在交通擁堵的城市，停車怠速時間超過總行駛時間的30%以上；制動能量回收：在頻繁加減速的城市行駛工況下，制動消耗的能量會占到車輛行駛能量消耗的50%；減小發動機排量：傳統汽車為滿足加速性和最大車速要求，內燃機的峰值功率約為車輛巡航所需功率的3-5倍；優化發動機：傳統汽車內燃機必須滿足很大的速度和負載范圍的油耗與排放要求（如乘用車15工況標準）。,.,9,混合動力汽車的主要類型(1),微混合，也稱“啟停（Start-Stop)”式;在交通擁堵的城市，可實現節油率5-10%;優點是汽車結構改變很小，成本增加很少，易于實現；有可能成為乘用車的標準設置；主要缺點是：當停車需要空調時，不起作用；推廣“啟停式”結構，需要提高公眾的節能意識；學術界有人認為“啟停式”算不上“混合動力系統”；奇瑞公司的“啟停式”轎車已投放市場。,.,10,混合動力汽車的主要類型(2),輕混合，平時主要使用內燃機動力，電池電機在汽車加速爬坡時提供輔助動力，同時具有制動能量回收和“啟停”功能；發動機排量可減少10-20%，電機的功率約為內燃機的10%，節油率可達到10-15%；技術難度相對小，成本增加不很多；長安公司的ISG電機混合動力汽車將投放市場。,.,11,混合動力汽車的主要類型(3),重混合，電機和內燃機可以獨立或聯合驅動車輛，低速起步、倒車和低速行駛時可以純電動驅動，同時具有制動能量回收和“啟停”功能；電機的功率約為內燃機的50%，節油率可達到30-50%；技術難度較大，成本增加多；典型的例子是豐田的Pruis，在中國銷售情況不佳，分析由于價格原因；一汽和東風正在開發的混合動力轎車介于輕混合與重混合之間。,.,12,混合動力汽車的主要類型(4),可充電混合動力（Plug-in），可以利用電網的電力進行充電，實現較長距離的純電動行駛，同時具有制動能量回收功能；電機的功率接近內燃機，電池容量考慮純電動行駛里程來選定，節油率（不計電能）最大可達到100%；成本增加，與增加的動力電池容量相關；普遍認為是未來混合動力汽車的主要方向；比亞迪公司開發的“雙模式”混合動力轎車已經少量下線。,.,13,混合動力汽車是節油的有效途徑,混合動力公交車節油途徑舉例：怠速時停機，可節油5以上回收制動時能量，可節油約10減少發動機排量，可節油10以上重新優化發動機的設計，可節油5以上以上共計30以上,.,14,燃料電池示意圖,.,15,一、定義與術語二、發展電動汽車的重大意義三、國際電動汽車發展情況四、我國電動汽車產業發展現狀五、我國發展電動汽車的戰略目標措施,內容,.,16,千人汽車保有量,.,17,依賴石油，中國人將不可能實現普及汽車的夢想。,十幾二十年之后，我國汽車的普及率完全可能接近發達國家的水平。如果按歐洲的一半，即每千人300輛計算，總保有量就是4.5億輛。按每輛汽車年消耗燃油1噸計（目前歐洲的水平1.5噸，日本1噸，中國2.2噸），4.5億輛車需要4.5噸燃油。有關專家預測，2020年國內的石油年產量可達到1.8億噸，如進口2.7億噸，共計4.5億噸。如其中2/3給汽車用，煉成燃油約2億噸。汽車燃油存在2億噸以上巨大缺口。,.,18,Reference:,Discovery,Production,60,50,40,30,20,10,0,1930,1950,1970,1990,2010,2030,Projection,PeakProduction,BillionBarrel/Year,Year,世界石油發現與生產形勢,.,19,發展電動汽車是降低石油依賴、保障國家能源安全的戰略措施,我國汽車保有量將快速增長車用汽柴油需求不斷增大,石油供應安全面臨嚴峻挑戰,我國未來車用燃油消耗量預測（單位：萬噸）,我國未來石油進口依存度預測（單位：億噸）,我國未來汽車保有量預測（單位：萬輛）,.,20,機動車與大氣污染,我國城市環境污染治理仍然嚴峻。環保總局副局長張力軍介紹，年全國監測的個城市中，空氣質量達到三級標準的城市占、劣于三級標準的城市占。全國共有39個城市的空氣質量低于三級。有數據表明，機動車排放越來越成為城市的主要大氣污染源。2007年國際能源機構的一項調查結果表明，美國、中國、俄羅斯和日本的二氧化碳排放量幾乎占全球總量的一半。調查表明，美國二氧化碳排放量居世界首位，年人均二氧化碳排放量約20噸，總量占全球的23.7%。中國年人均二氧化碳排放量為2.51噸，總量約占全球的13.6%。中國面臨越來越大的CO2減排壓力。,.,21,汽,世界石油平均價格（FOB）,歐美日汽車二氧化碳排放限值,2009年9月胡錦濤主席在聯合國氣候變化峰會上承諾，中國5年減排15億噸CO2。發達國家汽車行業CO2排放量約占總排放量25%左右。我國在售轎車百公里油耗平均8.06升，相當汽車每公里二氧化碳排放量為161.2g。,汽車工業發展也面臨二氧化碳排放的巨大壓力,.,22,能源效率與排放的全壽命周期評價,原料開采,燃料生產,燃料輸送,燃料加注,車輛使用,車輛處置,從礦井到油箱WellToTank,從油箱到車輪TankToWheel,從礦井到車輪WellToWheel,.,23,各種車用燃料與相應技術的全壽命周期總能量消耗對比（KJ/km),石油基,天然氣基,煤基,生物質基,太陽能,來源：中國汽車研究中心研究報告,.,24,各種車用燃料與相應技術的全壽命周期溫室氣體排放對比（g/km),石油基,天然氣基,煤基,生物質基,太陽能,來源：中國汽車研究中心研究報告,.,25,16種主要驅動技術的總效率和CO2排放,.,26,總效率19%以上的：柴油混合動力、純電動、燃料電池混合動力、汽油混合動力和壓縮天然氣；總效率低于11%：M100,DME,E85,CTL總排放低于200g/km的：燃料電池混合動力、純電動、壓縮天然氣、柴油混合動力、汽油混合動力；總排放高于400g/km的：3種煤制燃料。,.,27,幾點啟示,從整個壽命周期評價汽車能源及驅動技術更加全面和科學；一般來說，能量轉換效率高的，CO2排放也低；混合動力技術是提高能源利用效率的有效措施；壓燃式較點燃式總效率高約20%；利用煤生產燃料有四種方式，其中，煤轉化成電，驅動純電動汽車是最佳途徑；燃料電池汽車的總效率與氫的生產過程效率關系很大。,.,28,小結,節能減排是汽車工業的緊迫任務；汽車能源與驅動技術多樣化是節能減排的途徑；電驅動汽車是實現節能減排的理想方案。電驅動汽車是汽車工業發展與創新的新機遇。,.,29,一、定義與術語二、發展電動汽車的重大意義三、國際電動汽車發展情況四、我國電動汽車產業發展現狀五、我國發展電動汽車的戰略目標措施,目錄,.,30,世界最早的電動車,1893,1899,.,31,國際電動汽車發展歷程：四個階段,.,32,電動汽車歷次失敗的主要原因,動力電池技術進步緩慢，電動汽車性價比不能滿足市場的要求。1901年-1975年，電池能量密度只提高了0.8倍，僅為33瓦時/千克；1975年-1990年，電池能量密度提高了1.8倍，電池材料沒有根本性改變（鉛酸電池為主）。1990年-2005年，鎳氫電池在技術上為混合動力汽車產業化創造了條件，但仍不能滿足純電動汽車的要求。,.,33,電動汽車再次興起的背景,電池技術取得突破性進展。1990年到2005年之間，鎳氫電池能量密度跨越性地提升到原來的5.2倍。,.,34,電動汽車再次興起的背景,電池技術取得突破性進展。,功率密度（W/kg),能量密度（Wh/kg),10,000,1,000,100,10,0,250,200,100,50,150,鉛酸電池,鎳氫電池,鋰離子電池,未來的電池,超級電容,.,35,各方面對動力電池技術持續突破的預期大大增強,日本車用動力蓄電池技術發展目標,美國插入式混合動力汽車電池技術發展目標,目前電動汽車再次興起的背景,.,36,世界電驅動汽車整車發展現狀,混合動力汽車技術不斷優化提升，節油率最高達到40%以上混合動力汽車全球銷量近200萬輛，已經實現商業化插電式混合動力汽車成為研發與產業化的熱點。,HEV,純電動汽車采用高性能鋰離子電池和一體化電力驅動系統等各種高新技術，性價比得到提高，且呈現“小型化”趨勢眾多汽車公司加快新一代純電動汽車上市步伐。純電動汽車推廣規模已達2萬輛,BEV,燃料電池汽車在可靠性和成本控制等方面取得了長足的進步示范考核更加深入，全球投入商業化示范運行的燃料電池汽車數量累計超過800輛,FCEV,.,37,關鍵零部件發展現狀,鎳氫電池已被目前上市的混合動力汽車普遍采用,鎳氫動力電池,鋰離子動力電池具有能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等優點，隨著磷酸鐵鋰電池的出現，安全性能基本解決，將為新一代電動汽車普遍采用,鋰離子動力電池,國際重要的汽車系統供應商都在加大對電動汽車特別是混合動力汽車電機驅動系統的投入力度。永磁化、數字化、集成化成為車用電機發展的趨勢,電機,燃料電池,燃料電池性能提升、成本下降，但仍不能滿足商品化要求,.,38,典型國家發展戰略及政策動向-戰略基點,.,39,美國要減少對石油的依賴,VehicleElectrification,Ifwewanttoreduceourdependenceonoil,putAmericansbacktoworkandreassertourmanufacturingsectorasoneofthegreatestintheworld,wemustproducetheadvanced,efficientvehiclesofthefuture-PresidentObama,.,40,典型國家發展戰略及政策動向-最新計劃及政策,日本主要企業的鋰離子動力電池性能水平,德國VARTA-JCS公司開發的鋰離子動力電池性能水平,美國Valence公司鋰離子動力電池性能水平,國際主要企業的車用動力鋰電池性能水平,.,42,整車和電池企業建立戰略合作聯盟,.,43,整車和電機企業建立戰略合作聯盟,.,44,豐田、通用、大眾、標致雪鐵龍等世界各大汽車集團都制定了能源動力發展戰略。從根本上看，世界主要汽車集團對未來汽車能源動力發展的戰略考慮非常相近，即動力系統電氣化，但各個公司依據各自技術和產業特點制定各自特色的技術戰略。,主要汽車集團發展戰略,.,45,對國際電動汽車發展形勢的判斷,發展電動汽車已經成為世界主要國家和汽車制造商的共同選擇，成為未來汽車產業發展的方向和潮流；混合動力汽車率先實現商業化，以日本為代表的混合動力汽車已經具備了與傳統汽車相競爭的實力，其技術、產品、市場全方位的激烈競爭即將展開；插入式混合動力汽車受到美國等主要汽車市場國家的重視；由于鋰離子電池能量密度的提高，純電動汽車的應用前景被看好，但產品性價比的提高和配套體系的完善仍然面臨挑戰；在未來3-5年內，純電動汽車仍將處于起步階段；燃料電池汽車仍處于研究示范階段，商業化的預期有所降低，但仍被認為是面向未來的戰略路線選擇之一。,.,46,一、定義與術語二、發展電動汽車的重大意義三、國際電動汽車發展情況四、我國電動汽車產業發展現狀五、我國發展電動汽車的戰略目標措施,研究報告框架,.,47,我國電驅動汽車研發取得重要進展我國電驅動汽車研發取得重要進展,國家科技項目引領，經過幾個五年計劃，開發出一批各類電驅動汽車。電池等零部件產業正在形成。制定了一批標準，形成了初步的測試體系。一批產品完成登錄國家公告工作。在北京2008年奧運會上運行展示。在即將召開的上海世博會上運行展示。正在為20個示范城市準備產品。,.,48,電動汽車整車,混合動力汽車技術不斷提高，弱混/中混實現小批量生產,.,49,電動汽車整車,新一代鋰離子電池純電動汽車相繼推出，形成系列產品并小規模投放市場,.,50,電動汽車整車,燃料電池汽車技術研發逐步深入，開展了小范圍示范考核,.,51,電動汽車關鍵零部件電機,自主開發的永磁無刷電機、交流異步電機和開關磁阻電機實現了整車小批量配套能力轎車用永磁電機比功率超過1300w/kg，電機系統最高效率達93以上，功率覆蓋200kW以下民用電動車輛范圍90kW車用永磁驅動電機技術指標接近國際先進水平：系統功率密度1.36kW/kg、電機峰值效率97%、高效區（系統效率80%）70%,.,52,電動汽車關鍵零部件燃料電池,燃料電池可靠性、壽命等方面取得較大進展，經受住奧運示范等一系列國際示范應用活動的考驗低壓燃料電池電堆動態壽命提升燃料電池發動機輸出功率大幅提升整機運行的可靠性、耐久性和低溫啟動性能，以及環境適應性有較大提高我國已成為世界上少數幾個掌握車用百千瓦級燃料電池發動機研發、制造以及測試技術的國家之一,.,53,我國混合動力客車的開發舉例,東風、一汽的并聯式混合動力客車株洲時代集團的串聯式混合動力客車深圳五洲龍公司的可充電式并聯混合動力客車北汽福田伊頓系統并聯混合動力廈門金旅超級電容并聯混合動力,東風公司武漢示范車隊,一汽長春示范運行,.,54,我國混合動力客車示范運行舉例,武漢市50多輛已運行4年多；北京環保局5種10輛運行一年多；深圳、長春、株洲少量；節油率和可靠性普遍有待提高，成本有待減低。,.,55,中國的電動汽車,中國電動自行車的保有量已達到2000多萬輛；50輛純電動公交車在2008年奧運會成功使用；天津清源電動車公司的純電動汽車已小批量出口美國；發展純電動汽車和Plug-in混合動力汽車已列入國家汽車產業振興規劃。,.,56,電動汽車關鍵零部件-動力電池,我國自主研發出鎳氫和鋰離子兩種類型的6Ah-100Ah多個系列車用動力蓄電池，功率密度和能量密度等關鍵指標均有明顯進步。,國內鋰離子動力電池功率密度大幅提高,國內鎳氫動力電池功率密度穩步提高,鋰離子動力電池功率密度從2002年的491W/kg發展到2008年的2000W/kg，上升了4倍多,電池模塊的常規循環壽命達1000次左右,.,57,整車企業規劃,主要整車企業逐步重視電動汽車的發展，不斷加快電動汽車研制開發和上市步伐。國內主要整車企業均將電動汽車納入企業產品規劃，積極著手進行產業化布局和能力建設已有37家企業近百款自主品牌各類電動汽車產品（含底盤）進入國家汽車新產品公告,.,58,國家的政策環境,國家發展戰略與目標,科技投入,（國家863計劃）,準入制度,示范項目,車輛補貼,技術標準,地方政府的支持措施,.,59,新能源汽車示范,財政部、科技部、發改委、工信部負責組織；示范城市20個，已確定的13個城市：北京、上海、深圳、大連、昆明、武漢、南昌、長-株-潭、長春、合肥、杭州、濟南、重慶；正在確定5個城市實施私人用新能源汽車補貼辦法；乘用車和輕型商用車補貼4000元25萬元（純電動乘用車6萬元），公交車補貼5-60萬元。,.,60,國家節能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法,附表一、公共服務用乘用車和輕型商用車示范推廣補助標準（單位：萬元/輛）注：最大電功率比30%以上混合動力汽車補助標準均含plug-in。,.,61,電動汽車政策環境,標準法規與產品管理體系初步建立，為產業化奠定了基礎已發布電動汽車相關標準38項（國家標準34項、行業標準4項）新能源汽車生產準入管理規則將新能源汽車正式納入國家汽車產品公告管理公眾對電動汽車的認知度明顯提高，輿論環境有利于電動汽車的發展,.,62,一、定義與術語二、發展電動汽車的重大意義三、國際電動汽車發展情況四、我國電動汽車產業發展現狀五、我國發展電動汽車的戰略目標措施,目錄,.,63,我國發展新能源汽車有利條件與動力,示范城市開始,黨和國家領導高度重視,新能源汽車研發成果,汽車工業基礎,豐富的礦物資源,電力供應能力充足,巨大的潛在市場,成本優勢,我國新能源汽車發展機遇與挑戰,不利條件與阻力,.,64,2020年我國發電構成預測,.,65,我國的電力發展有充分能力提供汽車使用,2020年總發電量為7.5萬億度；2030年10.5萬億度；2020年5000萬輛電動車，年耗電=0.5億20度/100公里20000公里=2000億度；2000/75000=2.27%；2030年2億輛電動車，年耗電=2億20度/100公里20000公里=8000億度；8000/105000=7.6%；汽車可以主要利用夜間低谷電（北京電網峰谷差達40%），有利于改善電網運行質量，減少電網為平衡峰谷差投入的費用，可以說基本上不增加電網的負荷，汽車和電網雙贏。,.,66,我國發展電動汽車的有利條件和比較優勢,.,67,發展新能源汽車面臨的挑戰和機遇,諸多有利因素與驅動力,成本很高,技術成熟了嗎？,充電時間長,續駛里程短,對傳統工業的沖擊？,基礎設施，先有雞，后有蛋？,我國發展新能源汽車面臨的問題與阻力,.,68,戰略定位,純電動汽車由于在使用階段零排放，綜合能源利用效率高、能夠徹底擺脫對石油的依賴，是解決我國汽車能源和環境問題的根本途徑，是我國道路交通能源動力系統轉型的戰略重點和主要方向；混合動力汽車結合電池和內燃機優點，能夠實現顯著的節能減排效果，是傳統汽車技術升級的重要方案，是近中期市場競爭的重點產品；燃料電池汽車具有能量轉化效率高、零排放、不污染環境等優點，由于技術開發難度大、商業化的預期有所降低，但仍是面向未來的戰略制高點，應作為戰略儲備技術；動力電池、驅動電機和電子控制技術是決定我國電動汽車自主發展能否取得成功的技術關鍵，其中動力電池又是重中之重，對動力電池技術掌握程度的高低決定著未來電動汽車產業競爭優勢的大小。,.,69,大多數私人汽車每日行駛里程少于60公里,.,70,統計數據的啟示,日行駛里程57%的概率低于40miles（64公里）；日行駛里程低于100km的概率約66%。改變電動汽車的設計理念，較少的電池，較低的成本，便宜的電費，使電動車的普及成為現實。家庭的第二輛汽車可以是純電動汽車，設計續駛里程在150km之內（可能更適于美國）。Pl