第1章 新能源汽车认知

1.1 新能源汽车概述

近年在能源危机和环境污染的双重压力下，各国政府都在为新能源汽车发展提供各种政策支持，能源安全同样一直是我国政府部门所关注的重点，而冬季雾霾天让汽车尾气污染成为众矢之的，同样引发了全民对环境保护的重视，此外由于长期对“市场换技术”却未能为汽车技术带来突破而备受诟病的影响，于是早在2001年我国就已经确定了节能与新能源汽车的发展战略，并相继出台了各类扶持政策。习近平主席更是指出：发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，要加大研发力度，认真研究市场，用好用活政策，开发适应各种需求的产品，使之成为一个强劲的增长点。

据中国汽车工业协会统计，2017年1～8月，新能源汽车产销34.6万辆和32万辆，同比增长33.5%和30.2%。其中纯电动汽车产销28.4万辆和26万辆，同比增长45.4%和43.5%；插电式混合动力汽车产销6.2万辆和5.9万辆，同比下降2.6%和7.5%。8月，新能源汽车产销分别完成7.2万辆和6.8万辆，同比分别增长67.3%和76.3%。其中，纯电动汽车产销分别为5.8万辆和5.6万辆，同比分别增长79.6%和95.5%；插电式混合动力汽车产销分别完成1.4万辆和1.2万辆，同比分别增长29.4%和21.6%。

1.1.1 新能源汽车

2012年7月9日，由工信部牵头制订的《节能与新能源汽车发展规划（2011—2020年）》正式发布。明确指出新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源（如电能）驱动的汽车，并将新能源汽车的范围定为插电式混合动力汽车、纯电动汽车，燃料电池汽车。

依据中华人民共和国工业和信息化部2017年1月16日发布的第39号部令《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》中，第三条对新能源汽车的定义如下：

本规定所称汽车，是指国家标准GB/T3730.1—2001《汽车和挂车类型的术语和定义》中第2.1款所定义的汽车整车（完整车辆）及底盘（非完整车辆），不包括整车装备质量超过400kg的三轮车辆。

本规定所称新能源汽车，是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源（不包括铅酸蓄电池）驱动的汽车，主要包括插电式混合动力（含增程式）汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车。

1.插电式混合动力汽车

插电式混合动力电动乘用车是指具有可外接充电功能并且具有一定的纯电动续驶里程的混合动力电动乘用车（图1-1），同时按要求最高车速不低于100km/h，纯电驱动模式下综合工况续驶里程不低于50km。混合动力汽车就是由发动机或电机驱动的车辆，因此它免不了需要加油，它通常能够行驶在纯电动模式、纯油模式以及油电混合模式下。

图1-1 插电式混合动力汽车

混合动力汽车一般可以分为普通混合动力汽车、插电式混合动力汽车以及增程式混合动力汽车。根据混合动力驱动的联结方式分：串联式混合动力（图1-2）、并联式混合动力（图1-3）、串并联式混合动力（图1-4）。根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，也就是常说的混合度的不同，混合动力系统还可以分为以下四类：微混合动力系统，BSG系统，发电起动（Stop_- Start）一体式电动机或加强型起动机；轻混合动力系统，ISG系统，混合度一般在20%以下；中混合动力系统，ISG系统高压电机，混合度一般在30%左右；完全混合动力系统，可纯电行驶，混合度超过50%。

图1-2 串联式混合动力汽车类型

图1-3 并联式混合动力汽车类型

传统内燃机车辆提供了良好的运行性能，并利用石油燃料高能量密度的优点可实现远距离的行驶。然而，传统内燃机车辆自身具有不良的燃油经济性和污染环境的重要缺陷，造成其不良燃油经济性的主要原因在于：

（1）发动机燃油效率特性与实际的运行要求不相匹配，内燃机运行在最经济的转速区间比较狭窄，在高速与城市中低速蠕行的时候效率极低。

（2）制动期间车辆动能全部通过热能散失掉，尤其是在市区中运行时尤其明显。而配置蓄电池的电动汽车的能量使用效率很高，没有排放，但由于化学电池的能量密度远低于传统燃料，导致其续航能力，车辆动力性能都与内燃机汽车存在差距。

混合动力汽车综合了两种能量供给方式，利用他们的各自优势在保证车辆动力性能的同时又大幅提高了能量使用效率。

图1-4 串并联式混合动力汽车类型

2.纯电动汽车

纯电动汽车（图1-5）是指以可充电蓄电池或其他能量储存装置为动力源，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规和国家标准各项要求的车辆。而且不需要其他能量，如汽油、柴油等。它可以通过家用电源（普通插座）、专用充电桩或者特定的充电场所进行充电，以满足日常的行驶需求。纯电动汽车（EV）采用电动机为牵引装置，并应用化学储能电池组、燃料电池组、超级电容器或者飞轮电池组为其相应的能源来源。电动汽车具有胜过传统内燃机车辆的很多优点，比如零排放、能量转化效率高、不消耗不可再生燃料，而且运行很平稳安静。

现有的内燃机车辆与电动汽车的最显著区别，是用电机驱动装置和蓄电池组件替代内燃机和燃料箱，而保留所有其他组件。

图1-5 纯电动汽车

电力动力系统主要由三个部分组成：电机驱动系统、储能系统（动力电池组）、辅助控制系统。其中电机驱动系统由控制器（电机控制器）、电力电子变换器（DC/AC、DC/DC）、电动机、机械传动装置、驱动轮组成。储能系统由储能单元，能量管理与分配单元组成。辅助系统由整车控制器、舒适系统、辅助电源组成。

3.燃料电池汽车

燃料电池汽车（图1-6）以燃料电池系统作为动力源或主动力源的汽车。通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能动力。与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：零排放或近似零排放；减少了机油泄露带来的水污染；降低了温室气体的排放；提高了燃油经济性；提高了发动机燃烧效率；运行平稳、无噪声。FCEV按“多电源”的配置不同，可分为以下几种：

①纯燃料电池驱动（PFC）的FCEV。

②燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的FCEV。

图1-6 燃料电池汽车

③燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的FCEV。

④燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动（FC+B+C）的FCEV。

1.1.2 纯电动汽车的特点

1.节能环保

纯电动汽车在运行过程中可以做到零排放，完全不排放污染大气的有害气体。节能方面主要是因为电机的高转化效率，我们可以按电动汽车的百公里耗电量为15～20kW·h，算上发电厂和电动机的损耗之后，百公里的能耗约为7kg标准煤。传统汽车按百公里耗油量10L计，能耗约为10kg标准煤。并且在城市的拥堵环境里，电动汽车的节能优势会进一步放大。

2.结构简单，维护方便

纯电动汽车和传统汽车相比，我们可以看到发动机及占据了大量空间的排气系统、复杂的传动系统中的大部分零部件在纯电动汽车上没有了，而且电动汽车还能方便地实现四轮驱动，同时空间也得到了大幅的扩展，维护起来方便了很多。

3.经济实惠，使用成本低

由于结构的简单，没有了发动机、离合器和变速器等需要进行经常维护的部件，同时由于采取了再生制动，制动系统的维护周期也加长了，维护的成本大大降低。

4.噪声小

电动机在运行中的噪声和振动水平都要远远小于传统内燃机。在怠速和低速情况下，电动汽车的舒适性要远高于传统汽车，随着速度的提升，胎噪和风噪成为噪声的主要来源，两者才回到同一水平上。