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一、新能源汽车概述
汽车是由发动机、底盘、车身和电子装置组成,集光、机、电、计算机于一体的技术密集产品,是“零件以万计,产量以千万计,保有量以亿计”的“第一商品”.
2010年,我国汽车产销分别完成1826.47万辆和1806.19万辆,同比分别增长32.44％和32.37％,成为世界第一,在金融和经济危机的影响下,各国汽车产业出现萎缩,唯有中国市场一枝独秀.
2011年,汽车产销分别为1841万辆和1850万辆,同比增长0.84％和2.45％,2012年尽管各方面预测有可能增幅在5％～15％之间,但低增长预测是目前的主流,因此2012年销售有可能达到1850万～1900万辆,新车销售仍然可达到世界第一的水平.
传统汽车随着拥有量的增长,带来了环境污染、气候变化、能源短缺等问题.就原材料而言,目前全世界钢材产量约15％、铝产量约25％、橡胶产量约50％、塑料产量约10％以及石油产量的30％以上都用于汽车产业.
世界能源主要取自于化石能源(石油、天然气与煤炭),2020年全球能源需求量将达到128.89亿吨当量,2025年达到136.50亿吨当量,平均年增率为2％,到2003年底,全球剩余的石油已探明的可开采量为1565.8亿吨,估计到2040年,最多到2050年就会用完,天然气可用到2090年,煤炭的情况稍好些.
巨大市场需求导致了严峻的能源环境,发展节能环保汽车,实现能源转型势在必行.新能源汽车应具有燃料效率利用率高、低排放或零排放等特点.
新能源包括太阳能、氢能、核能、化学能、生物质能、风能、地热能、海洋能等,新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源的汽车.包括电动汽车(图1)、液化石油气汽车(LPG车,图2)和天然气汽车(CNG车,图3)等.新能源汽车应具有燃料利用率高、低排放或零排放等特点.
二、电动汽车概述
1 电动汽车的分类
电动汽车是指全部或部分用电能驱动电动机作为动力系统的汽车,其驱动电力有蓄电池、燃料电池、太阳能电池等,按驱动电力可分三类.
(1)纯电动汽车(蓄电池电动汽车),如图4所示.
(2)混合动力电动汽车,如图5所示.
(3)燃料电池汽车,如图6所示.
2 不同种类电动汽车的特点(见下表)
三、电动汽车技术综述
目前,电动汽车技术正向着节能、环保、安全、舒适和可靠的趋势发展,在“2011电动汽车及充电装置、储能技术大会”上,《我国电动汽车充电设施发展研究报告》受到业内热议,作为指导中国电动汽车充电设施发展的一份重量级文件,该报告将成为电动汽车相关规划的重要基础和支撑.中电联专职副理事长、报告课题组组长魏昭峰介绍,当前我国电动汽车已经形成了三纵(燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车)、三横(多能源动力总成控制、驱动电机、动力蓄电池)的研发布局(如图7),并进行了大量示范运行.
1 世界电动汽车专利
世界电动汽车申请比例超过1％的国外公司共有11个,如图8所示.
2 世界电动汽车专利的技术热点
世界电动汽车专利涉及的技术领域共有7083个,专利数量超过5000项的技术领域共有11个,如图9所示.
3 我国电动汽车专利
我国电动汽车专利共有专利105件,其中发明专利51件,有7家为企业,2所为大学,如图10所示.
四、电动汽车的电子技术
1 整车控制技术
整车控制系统是由整车控制器(ECU)、通信系统、部件控制器以及驾驶员操纵系统构成的,根据驾驶员的操作和当前的整车和部件的工作状况,在保证安全性和动力性要求的前提下,选择优化工作模式和能量分配比例,以达到最佳的燃料经济性和排放指标.
2 电池技术
(1)根据设计目标、行驶工况的不同来选配电池,要考虑：①电池的峰值功率要大,能短时大功率充放电；②循环寿命要长；③电池的SOC(stateofcapacity,电池残留容量状态)应尽可能保持在50％～85％的范围内；④需要配备电池管理系统和热管理系统.
(2)插电式混合动力汽车PHEV在电池的选择上还要兼顾纯电动和混合动力两种模式.在城市里以纯电动汽车模式的行驶,在高速公路上以混合动力汽车模式的行驶(电池电量也在消耗).
3 电机及驱动系统
电动车辆对电机性能要求如下：①功率、转矩和转速应满足电动车辆动力性能的要求并保持高效率；②承受2～4倍的过载,实现四象限的运转,高效率地回收电动车辆在制动时反馈的能量；③电动机的工作电压高,转速高；④良好的可靠性、耐温和耐潮湿,可以在恶劣的环境条件下长时期的运转.
五、目前电动汽车拟解决的技术难点
1 电动汽车能量流测试及其评价技术,包括对车辆驱动能量的消耗、辅助系统能量的消耗、车辆制动回收的能量；对于混合动力汽车来说,还包括燃油消耗、发电量及电池的充电能量等的测试与分析方法.
2 电动汽车的安全性能测试及其评价技术,包括整车及其关键零部件在不同湿度、不同温度的条件下的绝缘值、电位平衡的测试与分析方法.
3 电池的安全性能测试及其评价技术,包括对各种类型电池的温度控制系统、电池过充与过放、电池可燃气体排放、电池短路等的测试与分析方法.
4 电池模块间性能的一致性测试及其评价技术.