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新能源汽车

新能源汽车

分类: 工控
属性: 产品
最后修改时间: 2024年03月28日
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新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

       新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。

       新能源汽车的优点有:绿色环保;平顺度好。缺点包括:充电难,充电慢;行驶里程低。

       2022年9月18日,财政部、税务总局、工业和信息化部发布关于延续新能源汽车免征车辆购置税政策的公告,对购置日期在2023年1月1日至2023年12月31日期间内的新能源汽车,免征车辆购置税。

       2023年,新能源汽车继续保持快速增长,产销突破900万辆,市场占有率超过30%,汽车出口再创新高,全年出口接近500万辆。

       2023年新能源汽车产量944.3万辆,比上年增长30.3%。

定义

       按照范围的大小,新能源汽车可以分为广义和狭义新能源汽车。

       广义新能源汽车,又称代用燃料汽车,包括纯电动汽车、燃料电池电动汽车这类全部使用非石油燃料的汽车,也包括混合动力电动车、乙醇汽油汽车等部分使用非石油燃料的汽车。目前存在的所有新能源汽车都包括在这一概念里,具体分为六大类:混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、醇醚燃料汽车、天然气汽车等。

       狭义新能源汽车可以参考国家《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》的规定:新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的具有新技术、新结构、技术原理先进的汽车。

产品类型

  新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。 

纯电动汽车

  纯电动汽车(Battery Electric Vehicles,BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车,它利用蓄电池作为储能动力源,通过电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶。纯电动汽车的可充电电池主要有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等,这些电池可以提供纯电动汽车动力。同时,纯电动汽车也通过电池来储存电能,驱动电机运转,让车辆正常行驶。

混合动力汽车

  混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV),它的主要驱动系统由至少两个能同时运转的单个驱动系统组合 而成的汽车,混合动力汽车的行驶功率主要取决于混合动力汽车的车辆行驶状态:一种是由单个驱动系统单独提供;第二种是通过多个驱动系统共同提供。

燃料电池电动汽车

  燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV),在催化剂的作用下,燃料电池电动车用氢气、甲醇、天然气、 汽油等作为反应物与空气中的氧在电池中燃烧,进而电能为汽车提供动力源。本质上来说,燃料电池电动车也属于电动汽车之一,在很多性能和设计方面和电动汽车都有很多相似之处,将其分为两类是由于燃料电池电动车是将氢、甲醇、 天然气、汽油等通过化学反应能转化成电能,而纯电动车是靠充电补充电能。 

氢发动机汽车

  氢动力车(Hydrogen Powered Vehicle,简称 HPV), 主要是以氢动力燃料电池为燃料,氢动力车是新能源汽车中最环境友好型的汽车,可以实现零污、零排放。然而,氢动力车生产成本过多,氢动力车的成本比传统燃油汽车的成本多出 20%,并且氢动力汽车的电池成本很高,在实际生产中受到储存及运输条件的限制,很难实际应用。 

增程式电动汽车

  增程式电动车(Extended Range Electric Vehicle,简称 EREV)与电动汽车相似,通过电池向电机提供动能,驱动电机运转,从而推动车辆行驶。然而,增程式电动车在车身 中配有一个汽油或柴油发动机,在增程式电动车电池电量过低的情况下,驾驶员可以利用这个发动机为增程式电动车进 行电量补充。 

甲醇汽车

  用甲醇代替石油燃料的汽车。 

气动汽车

  压缩空气动力汽车Airpowerd vehiele一APV), 简称气动汽车,利用高压压缩空气为动力源 , 将压缩空气存储 的压力能转化为其他形式的机械能,从而驱动汽车运行。从理论上来说,液态空气和液氮等吸热膨胀作功为动力的其他气体动力汽车,也应属于气动汽车的范畴。

飞轮储能汽车

  车辆减速滑行或制动减速过程中车辆的部分动能或者重力势能转化成其他形式的能量存储到高速飞轮之中以备车辆驱动使用的过程。飞轮使用磁悬浮方式,在70000r/min的高速下旋转。在混合动力汽车上作为辅助,优点是可提高能源使用效率、重量轻储能高、能量进出反应快、维护少寿命长,缺点是成本高、机动车转向会受飞轮陀螺效应的影响。

超级电容汽车

  超级电容器是利用双电层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。(2010上海世博会园区世博专线已使用此车) 超级电容与蓄电池组成的混合电源完全可以满足车辆行驶时的能 量需求,并且可以缓冲瞬时大功率对储能系统的冲击,延长蓄电池的使用寿命。并且,超级电容可以瞬时大电流充电,能够更高效的回馈能量。

主要特点

混合动力汽车

  优点:

  1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,发动机相对较小(downsize),此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。

  2、因为有了电池, 可以十分方便地回收下坡时的动能。

  3、在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放。

  4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。

  5、可以利用现有的加油站加油,不必再投资。

  6、可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。

  7、整车由于多个动力源,可同时工作,整车的动力性优良。

  缺点:系统结构相对复杂;长距离高速行驶省油效果不明显。

纯电动汽车

  优点:技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电。

  缺点:蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购买价格较贵;至于使用成本,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的1/7~1/3,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。

燃料电池汽车

  与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点:

  1、零排放或近似零排放。

  2、减少了机油泄露带来的水污染

  3、降低了温室气体的排放。

  4、燃油电池的转化效率高(60%左右),整车燃油经济性良好。

  5、运行平稳、无噪声。

  缺点:燃料电池成本高昂,同时使用成本(氢)也昂贵。

  氢动力汽车

  优点:排放物是纯水,行驶时不产生任何污染物

  缺点:氢燃料成本过高,而且氢燃料的存储和运输按照技术条件来说非常困难,因为氢分子非常小,极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外最致命的问题,氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气,如此一来同样需要消耗大量能源,除非使用核电来提取,否则无法从根本上降低二氧化碳排放

超级电容汽车

  优点:充电时间短、功率密度大、容量大、使用寿命长、免维护、经济环保等,

  缺点:能量密度低,很难满足整车需求,故一般作为辅助蓄能器;功率输出随着行驶里程加长而衰减等。

组成设备

  从全球新能源汽车的发展来看,其动力电源主要包括锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、铅酸电池、超级电容器,其中超级电容器大多以辅助动力源的形式出现。主要原因是这些电池技术还不完全成熟或缺点明显,与传统汽车相比不管是从成本上、动力还是续航里程上都有不少差距,这也是制约新能源汽车的发展的重要原因。

  电池

  铅酸蓄电池

  铅酸蓄电池已有100多年的历史,广泛用作内燃机汽车的起动动力源。它也是成熟的电动汽车蓄电池,它可靠性好、原材料易得、价格便宜;比功率也基本上能满足电动汽车的动力性要求。但它有两大缺点;一是比能量低,所占的质量和体积太大,因此一次充电行驶里程较短;另一个是使用寿命短,使用成本过高。

  镍氢蓄电池

  镍氢蓄电池属于碱性电池,镍氢蓄电池循环使用寿命较长,能量密度高,但价格较高,存在记忆效应。国外生产电动汽车镍氢蓄电池的公司主要是Ovonie、丰田和松下的一个合资公司。Ovonie现有80A·h和130A·h两种单元电池,其比能量达75-80W·h/kg,循环使用寿命超过600次。这种蓄电池装在几种电动汽车上使用,其中一类车一次充电可行驶345km,有一辆车一年中行驶了8万多公里。国内已开发出55A·h和100A·h 单元电池,比能量达65 W·h/kg,功率密度大于800W/kg的镍氢蓄电池。

  锂离子电池

  离子二次电池作为新型高电压、高能量密度的可充电电池,其独特的物理和电化学性能,具有广泛的民用和国防应用的前景。其突出的特点是:重量轻、储能大(能量密度高)、无污染、无记忆效应、使用寿命长。在同体积重量情况下,锂电池的蓄电能力是镍氢电池的1.6倍,是镍镉电池的4倍,并且人类只开发利用了其理论电量的20%~30%,开发前景非常光明。同时它是一种真正的绿色环保电池,不会对环境造成污染,是目前最佳的能应用到电动车上的电池。我国从二十世纪九十年代开始开发和利用锂离子电池,至今已取得突破性进展,研制出了完全拥有自主知识产权的锂离子电池。

  镍镉电池

  镍镉电池的应用广泛程度仅次于铅酸蓄电池,其比能量可达55W·h/kg,比功率超过190W/kg。可快速充电,循环使用寿命较长,是铅酸蓄电池的两倍多,可达到2000多次,但价格为铅酸蓄电池的4~5倍。它的初期购置成本虽高,但由于其在能量和使用寿命方面的优势,因此其长期的实际使用成本并不高。缺点是有“记忆效应”,容易因为充放电不良而导致电池可用容量减小。须在使用十次左右后,作一次完全充放电,如果已经有了“记忆效应”,应连续作3~5次完全充放电,以释放记忆。另外镉有毒,使用中要注意做好回收工作,以免镉造成环境污染。

  钠硫蓄电池

  钠硫电池的优点:一个是比能量高。其理论比能量为760W·h/kg,实际已大于100W·h/kg,是铅酸电池的3~4倍;另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200~300mA/mm2,并瞬时间可放出其3倍的固有能量;再一个是充放电效率高。由于采用固体电解质,所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应,充放电电流效率几乎100%。钠硫电池缺点,主要其工作温度在300~350℃,所以,电池工作时需要一定的加热保温。而高温腐蚀严重,电池寿命较短。已有采用高性能的真空绝热保温技术,可有效地解决这一问题。也有性能稳定性及使用安全性不太理想等问题。

  电池政策补贴优势

  2009年2月份,财政部、科技部发出的《节能与新能源汽车示范推广财政补助资金管理暂行办法》中提到,对使用铅酸电池和使用镍氢电池、锂离子电池两类的混合动力汽车进行补贴,最高补贴额分别为8万元/辆和42万元/辆。而2010年6月发布的新能源车补贴以电池容量为确定补贴的唯一指标,铅酸电池完全被否定。前期的新能源车定义中包括铅酸电池的项目,而此次明确补贴的动力电池不包括铅酸电池。而且作为混合动力主力的镍氢电池也将很少补贴。可见,在政策层面,锂离子动力电池和超级电容器的最大的获益对象。

  电池价格趋势

  就价格趋势来看,电动汽车用快充锂离子动力电池价格在$1600/kwh 左右,普通锂离子动力电池价格在$500/kwh,按照美国汽油和电力的价格趋势,在汽车的整个使用周期内,100km续航能力的快充锂离子动力电池电动车使用成本比性能相当的汽油内燃发动机汽车高25%。一旦电动汽车用动力电池价格下降到$200-300/kwh,电动车使用成本将与传统汽车相当。根据预测,在各国相关政策的鼓励下,2020年全球电动汽车用锂离子需求接近50Gwh,快充电池成本2020 年有望下降到$400-500/kwh,普通动力电池价格能下降到$200-300/kwh。

  充电站

  汽车充电站和汽车加油站相类似,是一种“加电”的设备。是一种高效率的充电器,可以快速的给手机 ,电动车, 电动汽车等充电。

  作为南方电网节能和新能源汽车应用的示范试点,广州市首个公共电动汽车充电站2010年11月8号在亚运城投入运行,该充电站位于南沙港快速和京珠高速公路之间,集充电服务设施和营业厅于一身,充电桩24小时提供服务,建起现场购电现场充的快捷通道,也是亚运城的“专属”营业网点。

  充电站执行南方电网开发的充电技术标准,为电动汽车提供三相充电电源,相比另外一种技术标准采用的单相电源,三相电源单位时间内输出电量是其三倍,充电效率高,花费的时间更短。以额定功率为21千瓦的单台交流充电桩为例,充满一辆电动轿车只需要3个小时,减少了使用电动车的时间成本。该充电站不仅充电便捷,还将在二期建设中引入便利店等便民设施。

  广州供电局计划到2015年,建成公交充电站61座、公共充电站54座、慢充充电桩80110个,涵盖该市12区县。电网企业将率先试水,引领节能绿色新潮流。

  在充电方式中,新能源汽车充电主要有三种模式,一种为桩式充电,一种为架式充电,另外一种就是无线充电。前两种模式对于场地的要求较高,这也是新能源汽车推广遇到的主要难题之一,而无线充电则很好地解决了这一难题。近日,中兴通讯已相继与国内多家客车企业以及各地方政府展开新能源汽车无线充电领域的合作。

历史发展

  从1834年第一辆电动汽车诞生,到2011年新能源汽车在国际各大车展中唱起主角,新能源汽车已经走过了将近180年的历程。经过近两个世纪的曲折发展,新能源汽车无论在种类、技术、市场占有率上都得到空前的突破,作为电动汽车的细分,混合动力汽车和纯电动汽车、燃料电池汽车主导着新能源汽车的发展进程,受到了比其他类型汽车更多的重视。新能源汽车百年历程可以大体分为电动汽车诞生、电动汽车重获重视、混合动力等其它车型的发展、以及纯电动车市场化发展四个阶段。 

第一阶段:电动汽车诞生

  1834年英国人Thomas Davenport 发明的第一辆蓄电池汽车是世界上最早的电动汽车。到了20世纪初,美国汽车市场上电动汽车、内燃机汽车和蒸汽机汽车各占三分之一的份额,1910 年,随着内燃机汽车开始采用大规模流水线生产,成本大幅降低,而电动汽车由于续航里程短、充电站等基础设施不完善,使得电动汽车一度退出市场。 

第二阶段:电动汽车重获重视

  进入20世纪60年代,美国政府由于数千万辆汽车对城市空气的严重污染,重新对电动汽车加以重视。20世纪70年代初,欧佩克石油禁运危机之后,汽油价格一路飙升,西方对电动汽车的兴趣也愈加浓厚。政府对电动汽车研发增加拨款,各地纷纷建立研发基地,导致了第二轮电动汽车研发高潮的到来。 

第三阶段:混合动力等其它车型的发展

  随着人们对可持续发展认识的提高,越来越多的知名公司投入到混合动力和纯电动汽车的研发上面。随着混合动力汽车车型的不断增多,产销规模的逐渐增大,许多车型表现出了良好的节能与环保性能,这标志着混合动力汽车市场已经成熟。国外汽车厂商于1965年设计出了世界上首款氢能汽车,中国也在1980年成功地造出了第一辆氢能汽车。

第四阶段:纯电动车市场化发展

  1994年1月,当时世界上最好的电动车进入测试阶段。4年之后,技术上逐渐成熟的电动车进入了试运行阶段。到1996年美国已经开始制造并销售电动汽车。这是一家大型制造公司用现代化批量生产的方式推出的第一款电动汽车。2008年11月,纯电动汽车迎来新的春天。包括欧美和中国在内的主要汽车市场国家纷纷将纯电动汽车列为未来发展的主导方向。

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